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WO2017188783A1 - Mimo 서비스를 지원하는 안테나 분산 시스템 - Google Patents

Mimo 서비스를 지원하는 안테나 분산 시스템 Download PDF

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WO2017188783A1
WO2017188783A1 PCT/KR2017/004575 KR2017004575W WO2017188783A1 WO 2017188783 A1 WO2017188783 A1 WO 2017188783A1 KR 2017004575 W KR2017004575 W KR 2017004575W WO 2017188783 A1 WO2017188783 A1 WO 2017188783A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mimo
frequency
node
signals
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/004575
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김덕용
문영찬
김병철
강상효
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KMW Inc
Original Assignee
KMW Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KMW Inc filed Critical KMW Inc
Priority to CN201780026540.9A priority Critical patent/CN109155644B/zh
Priority to JP2018555739A priority patent/JP6656411B2/ja
Priority to EP17789967.1A priority patent/EP3451548A4/en
Publication of WO2017188783A1 publication Critical patent/WO2017188783A1/ko
Priority to US16/171,632 priority patent/US10707924B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
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    • H04B—TRANSMISSION
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    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575—Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04B10/25753—Distribution optical network, e.g. between a base station and a plurality of remote units
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    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. Transmission Power Control [TPC] or power classes
    • H04W52/04—Transmission power control [TPC]
    • H04W52/38—TPC being performed in particular situations
    • H04W52/40—TPC being performed in particular situations during macro-diversity or soft handoff
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0475—Circuits with means for limiting noise, interference or distortion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/042—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems
    • H04W84/045—Public Land Mobile systems, e.g. cellular systems using private Base Stations, e.g. femto Base Stations, home Node B
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H04W88/085—Access point devices with remote components

Definitions

  • the wireless communication system adjusts cell coverage so that shadowed areas do not occur, but in a real environment, shadowed areas are generated by buildings or underground tunnels.
  • Antenna distribution systems (hereinafter abbreviated as 'DAS') have been used to place multiple distributed antennas in these shaded areas to provide service coverage in the shaded areas.
  • LTE and LTE-A services which provide higher data rates than existing 2G (GSM, CDMA) and 3G (W-CDMA) services, are actively being used.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • FIG. 1A-1D illustrate exemplary DAS systems that do not support conventional MIMO services.
  • a head-end unit is connected to a remote unit via one coaxial cable, and the remote unit simultaneously provides a plurality of services through a plurality of relayed antennas (see FIG. 1A).
  • the head-end unit is connected to the hub unit via one optical cable, and the hub unit is connected to the antenna unit remote unit connected in a daisy-chain structure (see FIG. 1C). Since these services operate in different frequency bands, they do not cause mutual interference even when propagated through one coaxial cable or one optical cable.
  • the situation has changed with the advent of MIMO technology.
  • MIMO technology transmits and receives a plurality of MIMO signals sharing the same frequency band through a plurality of antennas.
  • SISO Single Input Single Output
  • the LTE equipment supporting MIMO is connected only to 1T1R (see FIGS. 1A and 1C), or additional coaxial cable or An optical cable must be installed (see FIGS. 1B and 1D).
  • the present invention has a main object to provide a distributed antenna system capable of supporting LTE service using MIMO technology, without the installation of additional cables.
  • a method for supporting MIMO communication in a DAS is provided.
  • receiving MIMO downlink signals of a plurality of MIMO services wherein each MIMO service includes N MIMO downlink signals, where N is a natural number of two or more;
  • N-N out of the N MIMO downlink signals are frequency-converted from the original frequency band to another frequency band to generate N MIMO downlink signals that do not overlap each other.
  • N non-MIMO downlink signals and N downlink signals of each MIMO service in which frequency bands do not overlap each other is performed to the second node.
  • a process of recovering the MIMO downlink signals of the original frequency band by complementary frequency converting the frequency-converted MIMO downlink signals in the master unit is performed.
  • a master unit disposed in a first node of a DAS supporting MIMO communication, the first interface for receiving MIMO downlink signals of a plurality of MIMO services, each MIMO service is N ( N includes two or more natural numbers) of MIMO downlink signals; For each MIMO service, N-1 of the N MIMO downlink signals are frequency-converted from the original frequency band to another frequency band to generate N downlink signals having no frequency bands overlapping each other. 1 frequency conversion circuit; And a second interface for combining the N downlink signals, the frequency bands of which do not overlap each other, to transmit the combined signal through one transmission line.
  • the master unit is a subject performing frequency conversion in a first node, and is a head-end unit directly or indirectly connected to a plurality of base stations or a hub unit connected to the head-end unit through an optical cable.
  • a remote unit disposed in a second node of a Distributed Antenna System (DAS) supporting MIMO communication, different frequency bands through one transmission line
  • a first interface for receiving MIMO downlink signals of a plurality of MIMO services, wherein each MIMO service includes N MIMO downlink signals, where N is a natural number of two or more, and N-1 MIMO downlink signals.
  • N is a natural number of two or more
  • N-1 MIMO downlink signals are frequency converted from the original frequency band of the MIMO service to another frequency band
  • a frequency conversion circuit for each MIMO service complementarily frequency converting the N-1 MIMO downlink signals to recover N MIMO downlink signals of an original frequency band
  • a second interface for transmitting the recovered N MIMO downlink signals to corresponding N MIMO antennas.
  • a signal is transmitted while propagating through one transmission line by connecting the first node and the second node of the DAS to a single transmission line and distinguishing signals of the MIMO service through frequency conversion. Mutual interference between them can be avoided. Since the DAS according to the present invention uses only one transmission line in the same manner as the DAS supporting only the existing non-MIMO service, there is no need to install an additional cable other than the existing cable.
  • the present invention discloses various embodiments for processing signals of a plurality of MIMO services, which include the complexity of the filter block, the number of active devices required for the amplification circuit, and the additional frequency band used. It has different advantages and disadvantages in width.
  • the first node side transmits a mixing signal used for frequency conversion to the second node side, and the second node side performs symmetric frequency conversion by using the received mixing signal.
  • the phase noise of the local oscillator of the head-end unit is canceled out.
  • 1A-1D illustrate exemplary DAS systems that do not support conventional MIMO services.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a structure in which a first node of a DAS is connected to a second node through one coaxial cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a structure in which a first node of a DAS is connected to a second node through one coaxial cable according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a configuration of a DAS system supporting three MIMO services according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating frequency bands and a mixing signal used to support three MIMO services.
  • 'unit', 'module', and 'block' refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • 'Frequency up-conversion', 'frequency up-shift' described in the specification means to convert from the original frequency to another frequency
  • 'frequency down-conversion', 'frequency down-shift' means to convert the shifted frequency to the original frequency Means that.
  • the first node of the DAS includes a head-end unit 10 and at least one hub connected to the head-end unit 10 through an optical cable.
  • a unit 20 is placed.
  • the head-end unit 10 may be directly connected to a plurality of base stations or indirectly through a Bi-Directinal Amplifier (BDA).
  • BDA Bi-Directinal Amplifier
  • the base stations include base stations that provide non-MIMO services such as 2G and 3G, as well as base stations that provide MIMO services such as 4G, 5G, 802.11n, and WiMAX 802.16e.
  • the hub units are arranged on each floor of the building, for example, so that signals can be transmitted between the head-end unit 10 located at a distance from each other and a plurality of remote units 30a, 30b, 31a, 31b distributed on each floor.
  • a plurality of remote units 30a, 30b, 31a, and 31b are disposed in the second node of the DAS.
  • the plurality of remote units 30a, 30b, 31a, and 31b may be connected in a daisy-chain structure.
  • the plurality of remote units 30a, 30b, 31a, and 31b connected in a daisy-chain structure are connected to the hub unit 20 of the first node through one single coaxial cable.
  • the remote units 30a, 30b, 31a, and 31b may be implemented integrally with the antenna or may be implemented separately.
  • one antenna may be connected or a plurality of antennas may be connected to the remote units 30a, 30b, 31a, and 31b.
  • the head-end unit is directly connected to the plurality of remote units via the one coaxial cable.
  • two MIMO signals each use the same frequency band in the uplink and downlink paths.
  • the MIMO downlink signals respectively output through channel 1 (CHl) and channel 2 (CH2) of the LTE small cell of FIG. 2 use the same frequency band, and through channel 1 (CHl) and channel 2 (CH2).
  • Each input MIMO uplink signal also uses the same frequency band.
  • two MIMO signals of one MIMO service are propagated through one coaxial cable, the signals need to be separated from each other through frequency conversion in order to avoid mutual interference between the signals.
  • frequency up-conversion is performed at the transmitting node
  • frequency down-conversion is performed at the receiving node to convert to the original frequency.
  • frequency up-conversion and frequency down-conversion apply to both the downlink and uplink, so frequency up-conversion and frequency down-conversion are performed at both the first node and the second node.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a structure in which a first node of a DAS is connected to a second node through one coaxial cable according to an embodiment of the present invention.
  • a non-MIMO signal is transmitted and received with a 2G base station and a 3G base station providing a non-MIMO service, respectively, and an LTE base station providing two MIMO services and two MIMO signals (that is, a first MIMO signal and a second MIMO signal).
  • the head-end unit 10 for transmitting and receiving a signal) is shown.
  • the head-end unit 10 transmits and receives non-MIMO signals and first MIMO signals through base stations and a multiplexer 211.
  • the head-end unit 10 transmits and receives a second MIMO signal from an LTE base station through a duplexer 221.
  • the WDM module of the head-end unit 10 includes a pair of WDM MUXs 214 and 224 for separation / combination between the downlink and uplink optical signals and the " non-MIMO signals and the first MIMO signal.
  • WDM MUX / DEMUX 225 for separation / combination between the " coupled signal " and " second MIMO signal ".
  • the hub unit 20 receives the multiplexed optical signal from the head-end unit 10 via the optical cable.
  • the WDM modules 251, 252, and 262 of the hub unit 20 separate (ie, demultiplex) the multiplexed optical signal into an optical signal of a first wavelength and an optical signal of a second wavelength.
  • the optical signal of the first wavelength is converted into “non-MIMO downlink signals and first MIMO downlink signal” through the photoelectric converter 253a.
  • the converted signals are amplified and then input to a diplexer 259 through a multi-band filter (MBF) 258.
  • MMF multi-band filter
  • the multiband filter performs a function of filtering each frequency band for non-MIMO downlink signals and the first MIMO downlink signal and / or multiplexing or demultiplexing these signals.
  • the optical signal of the second wavelength is converted into a "second MIMO downlink signal" via the photoelectric converter 263a.
  • the converted signal is frequency converted from the original frequency band of the service to another empty frequency band by the frequency converting circuits 264 and 265a.
  • the frequency-converted second MIMO signal is input to the diplexer 259 through a band pass filter (BPF) 266a, an amplifier circuit 267a, and an MBF 268.
  • BPF band pass filter
  • the remote units (31a, 31b) that support MIMO include a first MIMO downlink signal and a frequency-converted second MIMO downlink signal. Receive the signal, propagate the first MIMO downlink signal through the first antenna, and convert the frequency-converted second MIMO downlink signal into the original service frequency band and then propagate through the second antenna. Specific configurations and operations of the remote units 31a and 31b supporting MIMO will be described later.
  • Remote units 30a and 30b that do not support MIMO selectively extract non-MIMO downlink signals and first MIMO downlink signals using MBF and then propagate through their antennas.
  • the remote units 31a and 31b supporting the MIMO receive the first MIMO downlink signal and the second MIMO downlink signal frequency-converted, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the remote units 30a and 30b that do not support MIMO receive the first MIMO downlink signal and propagate through the antenna, and the remote units 31a and 31b that support MIMO are frequency-converted second MIMO downlink.
  • the signal may be configured to receive the signal, frequency convert the frequency-converted second MIMO downlink signal to the original service frequency band, and then propagate through the antenna.
  • the remote units 31a and 31b and the remote units 30a and 30b cooperate with each other to support the MIMO service.
  • the uplink is handled symmetrically with the downlink.
  • the remote units 31a and 31b that support MIMO are different from the original frequency band of the service among the first MIMO uplink signal and the second MIMO uplink signal received from the pair of antennas. Convert frequency to frequency band.
  • the second MIMO uplink signal which is frequency-converted from the first MIMO uplink signal, is transmitted to the hub unit 20 of the first node through the one coaxial cable.
  • the hub unit 20 disposed in the first node frequency converts the frequency-converted second MIMO uplink signal into a signal of an original frequency band.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a structure in which a first node of a DAS is connected to a second node through one coaxial cable according to another embodiment of the present invention.
  • the embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment shown in FIG. 2 in that the frequency conversion of the first node is performed in the head-end unit 10 rather than the hub unit 20.
  • the other signal processing and the interfaces of the respective units are substantially the same between FIGS.
  • the frequency-converted signal is again input to the diplexer 417 via the amplifying circuit 425a and the MBF 426.
  • the diplexer 417 combines the non-MIMO signals, the first MIMO signal, and the frequency-converted second MIMO signal and transmits them via a single coaxial cable to a remote unit located at the second node of the DAS.
  • FIGS. 5 to 7. 5 to 7 (a) shows a partial configuration of a head-end unit or a hub unit located at the first node of the DAS system, and (b) shows a remote unit supporting MIMO located at the second node. It is shown. Note that the configuration for the non-MIMO service has been omitted to help understand the frequency conversion scheme for the plurality of MIMO services.
  • the head-end unit (or hub unit) located in the first node omits an interface circuit (eg, multiplexer, duplexer, WDM, etc.) for transmitting and receiving MIMO signals with base stations.
  • an interface circuit eg, multiplexer, duplexer, WDM, etc.
  • the head-end unit or the hub unit located in the first node of the DAS system receives two MIMO signals in the same frequency band for each MIMO service.
  • the first MIMO signals of the MIMO services are combined into one signal after each power level is adjusted, without frequency conversion, both in the downlink / uplink path. That is, the first MIMO downlink signals are separated into separate bands in the downlink MBF 513a, and then amplified, respectively, and then combined into one signal in the downlink / uplink MBF 515. Similarly, the first MIMO uplink signals are separated into separate bands in the downlink / uplink MBF 515, each amplified and then combined into one signal in the downlink MBF 513b.
  • the second MIMO downlink signals of the MIMO services are frequency upconverted via one mixer 522a, without being separated into separate bands.
  • the second MIMO uplink signals are frequency downconverted to the original frequency band through one mixer 522b, without being separated into separate bands.
  • the same mixing signal generated by one local oscillator 521 is used for mixer 522a in the downlink path and mixer 522b in the uplink path. That is, the frequency bands of the second MIMO downlink signals and the second MIMO uplink signals travel by the same frequency (ie, the frequency of the one mixed signal).
  • the frequency-converted second MIMO downlink signals are separated into separate bands in the downlink MBF 523a, each amplified, and then combined into one signal in the downlink / uplink MBF 525.
  • Diplexer 530 acts as a signal combiner in the downlink path and acts as a signal divider in the uplink path.
  • Frequency conversion and signal amplification at the remote unit are also performed in substantially the same manner as at the head-end unit (or hub unit).
  • the combined signal received from the first node is combined by the diplexer 560 and the combined signal of the first MIMO downlink signals and the combined signal of the second MIMO downlink signals.
  • the combined signal of the first MIMO downlink signals is input at the downlink MBF via a bidirectional divider or diplexer 552.
  • the combined signals are separated into individual bands by the downlink MBF, each amplified, and then combined into a single RF signal in the downlink / uplink MBF 525 and transmitted to the corresponding antenna 559.
  • the combined signal of the second MIMO downlink signals is first amplified separately into separate bands by the downlink / uplink MBF 525 and then the same manner as the combined signal of the first MIMO downlink signals. Is processed.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a configuration of a DAS system supporting three MIMO services according to another embodiment of the present invention.
  • the first MIMO signals of the MIMO services are processed in the downlink / uplink path as in the embodiment of FIG. 5.
  • the frequency bands of the downlink and the frequency bands of the uplink are frequency converted independently of each other. That is, at the first node, the second MIMO downlink signals are frequency upconverted through the first local oscillator 621a and the first mixer 622a, and the second MIMO uplink signals are converted to the second local oscillator 621b and the first node. The frequency is down-converted through the second mixer 622b. Thus, the frequency bands of the downlink are shifted by the frequency of the first mixed signal generated by the first local oscillator 621a, and the frequency bands of the uplink are generated by the second local oscillator 621b. 2 Moves by the frequency of the mixing signal.
  • FIG. 6 shows a configuration in which the second MIMO signals are amplified without being separated into respective bands in some sections and separated into respective bands in other sections and amplified by each band.
  • MBFs 523a, 523b, 525, 562, 564a, 564b, 566a, 566b, 568, and the like are used in FIG. 5, while the duplexers 625 and 662 are used in FIG. And that the BPFs 623a, 623b, 664a, 664b were partially used.
  • the complexity of the multiband filter MBF is about half that of the first and third embodiments.
  • the amplification is performed after separating only the uplink bands and the downlink bands, less active elements are required, and therefore, there is an advantage in terms of power consumption.
  • the frequency conversion is performed by separating the uplink bands and the downlink bands by different frequencies, the additionally used frequency band is relatively larger than other embodiments.
  • FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a configuration of a DAS system supporting three MIMO services according to another embodiment of the present invention.
  • the first MIMO signals of the MIMO services are processed in the downlink / uplink path as in the embodiment of FIG. 5.
  • the second MIMO downlink signals correspond to the first group and the low frequency band of signals corresponding to the high frequency band by the duplexers 710 and 750.
  • Each downlink group has a separate frequency conversion circuit and an amplifier circuit.
  • the second MIMO uplink signals are classified by the duplexers 720 and 760 into a first group of signals corresponding to the high frequency band and a second group of signals corresponding to the low frequency band.
  • Each uplink group has a separate frequency conversion circuit and an amplifier circuit.
  • signals corresponding to adjacent frequency bands may be classified into three or more groups.
  • the filter block in performing frequency conversion for three MIMO services, instead of using different mixing signals for each service, the filter block is configured to extract signals corresponding to the respective frequency bands. have.
  • the complexity of the filter block is higher than performing frequency conversion and filtering independently for each service, the number of frequency conversion circuits that can degrade the error vector magnitude (EVM) characteristic due to the difference in phase noise can be reduced.
  • EVM error vector magnitude
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary structure in which a first node of a DAS is connected to a second node through one optical cable according to an embodiment of the present invention.
  • the DAS shown in FIG. 8 supports three different MIMO services with three different frequency bands, each MIMO service having two MIMO signals (ie, the first MIMO in the same frequency band). Signal and a second MIMO signal).
  • the configuration for the non-MIMO service has been omitted to help understand the frequency conversion scheme for the plurality of MIMO services.
  • the head-end unit (or hub unit) located in the first node omits an interface circuit (eg, multiplexer, duplexer, WDM, etc.) for transmitting and receiving MIMO signals with base stations.
  • an interface circuit eg, multiplexer, duplexer, WDM, etc.
  • the first node of the DAS is connected to the second node of the DAS through a single optical cable.
  • the head-end unit or the hub unit disposed in the first node frequency-converts one of two MIMO downlink signals for each MIMO service, and then, through one optical cable using WDM (Wavelength Division Multiplexing), Send to the remote unit located in the second node.
  • WDM Widelength Division Multiplexing
  • the first MIMO downlink signal and the frequency-converted second MIMO downlink signal are converted into optical signals of different wavelengths in the WDM module and then combined into one optical signal.
  • the WDM modulated signal is transmitted via a single optical cable to a remote unit located in the second node.
  • the WDM module of the illustrated first node includes a WDM MUX 811a for multiplexing downlink signals, a WDM DEMUX 811b for demultiplexing uplink signals, and transmits an optical downlink signal to the optical cable and transmits the optical fiber from the optical cable.
  • WDM MUX / DEMUX 812 for receiving uplink signals.
  • the remote unit disposed in the second node transmits and receives a WDM modulated signal through the optical cable through the WDM module.
  • the illustrated WDM module of the second node includes three WDM MUX / DEMUX 860, 861, 862.
  • the WDM MUX / DEMUX 860 demultiplexes the optical downlink signal received from the optical cable into an optical signal having a wavelength corresponding to the first MIMO downlink signal and an optical signal having a wavelength corresponding to the second MIMO downlink signal.
  • the WDM MUX / DEMUX 860 multiplexes an optical downlink signal with an optical signal having a wavelength corresponding to the first MIMO uplink signal and an optical signal having a wavelength corresponding to the second MIMO uplink signal and transmits the optical downlink signal to the optical cable.
  • WDM MUX / DEMUX 861 and WDM MUX / DEMUX 862 respectively separate the uplink signal and the downlink signal based on the wavelength.
  • the demultiplexed MIMO downlink signals are each converted to an RF signal through photo-electric conversion.
  • the first MIMO downlink signal is propagated through the first antenna after passing through an amplifying circuit for amplifying the frequency band of each service.
  • the second MIMO downlink signal is first converted into a signal of the original frequency band of each service through frequency conversion.
  • the second MIMO downlink signal originally converted to a frequency band, is amplified in the same manner as the first MIMO downlink signal and then propagated through the second antenna.
  • the first MIMO uplink signal and the second MIMO uplink signal are processed symmetrically with the downlink path.
  • the remote unit disposed in the second node receives the first MIMO uplink signal and the second MIMO uplink signal from the MIMO antennas (ie, the first antenna and the second antenna).
  • the remote unit maintains the original frequency of the received first MIMO uplink signal and frequency converts the second MIMO uplink signal from the original frequency band to another frequency band.
  • the first MIMO uplink signal and the frequency-converted second MIMO uplink signal are transmitted by the WDM module to the first node through one optical cable.
  • EVM error vector magnitude
  • FIG. 9 is a diagram illustrating frequency bands and a mixing signal used to support three MIMO services.
  • three MIMO bands are commonly up-converted by 1646 MHz and the frequency of the mixed signal is 1646 MHz.
  • the same mixing signal generated by one local oscillator is used for the mixer in the downlink path and the mixer in the uplink path.
  • two mixing signals are transmitted to the second node side in the embodiment of FIG. 3, and four mixing signals are transmitted in the embodiment of FIG. 4.
  • a plurality of remote units connected in a daisy-chain structure are disposed in the second node of the DAS.
  • signal quality may be deteriorated due to interference between cells covered by each remote unit.
  • the frequency bands serviced by each remote unit are controlled so as not to use the same frequency band between adjacent remote units. Through this, interference between cells using the same frequency band can be reduced.
  • the plurality of MIMO services are each described as an example of a 2 ⁇ 2 MIMO service, but the above-described schemes include M ⁇ N MIMO services (eg, 3 ⁇ 2 MIMO services, 3 ⁇ 3 MIMO services, etc.). ) Can be easily applied through appropriate modifications.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating an exemplary DAS system supporting 4 ⁇ 4 MIMO service according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an antenna distribution system supporting three different 2x2 MIMO services (800MHz MIMO, 1.8GHz MIMO, 2.1GHz MIMO) and one 4x4 MIMO service (2.6GHz MIMO).
  • the hub unit is connected to the head-end unit via one coaxial cable or an optical cable and transmits and receives 2x2 MIMO channel signals and 4x4 MIMO channel signals to / from the head-end unit.
  • the expansion remote units located in the second node are branched into two lines (ie, the first coaxial cable and the second coaxial cable).
  • the hub unit is connected to the first coaxial cable and the second coaxial cable, for example via a diplexer.
  • the hub unit provides, for each 2x2 MIMO service, one 2x2 MIMO channel signal TX0 to the first coaxial cable and another 2x2 MIMO channel signal TX1 to the second coaxial cable.
  • the hub unit provides two 4 ⁇ 4 MIMO channel signals TX0 and TX2 to the first coaxial cable for 4 ⁇ 4 MIMO service, and provides the remaining two MIMO channel signals TX1 and TX3.
  • To the second coaxial cable in order to avoid mutual interference while two 4x4 MIMO channel signals TX0 and TX2 provided to the first coaxial cable propagate the first coaxial cable, one 4x4 MIMO channel signal TX2 is The frequency is converted from the original frequency band to another frequency band. Similarly, one of the two 4x4 MIMO channel signals TX1 and TX3 provided to the second coaxial cable is frequency converted from the original frequency band to another frequency band.
  • Each expansion remote unit uses a multiplexer to separate the MIMO channel signals received in the original frequency band and the 4x4 MIMO channel signals frequency-converted into different frequency bands, and then the MIMO of the original frequency band.
  • the channel signal is propagated through the first antenna, the 4 ⁇ 4 MIMO channel signal frequency-converted into another frequency band is frequency-converted into the original frequency band, and then propagated through the second antenna.

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Abstract

MIMO 서비스를 지원하는 안테나 분산 시스템을 개시한다. 본 실시예의 일 측면에 의하면, MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(Distributed Antenna System)에 있어서, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하고, 여기서 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함, 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중에서 N-1개를 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 생성하는 제1노드; 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 제1노드에서 주파수 변환된 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 제2노드; 및 상기 제1노드와 상기 제2노드 간에, 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 각 MIMO 서비스의 N개의 다운링크 신호들을 전달하는 데 사용되는 하나의 전송 선로를 포함하는, MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템을 제공한다.

Description

MIMO 서비스를 지원하는 안테나 분산 시스템
본 발명은 무선 통신 시스템, 보다 상세하게는 MIMO 서비스를 지원하는 안테나 분산 시스템(distributed antenna system; DAS)에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무선 통신 시스템은 음영 지역이 발생하지 않도록 셀 커버리지를 조절하지만, 실제의 환경하에서는 건물 또는 지하 터널 등에 의한 음영 지역이 발생한다. 안테나 분산 시스템(이하 'DAS'로 약칭함)은 이러한 음영 지역에 다수의 분산 안테나를 배치하여, 음영 지역에 서비스 커버리지를 제공하는 데 사용되어 왔다.
근래 기존의 2G(GSM, CDMA), 3G(W-CDMA) 서비스에 비해 높은 데이터 전송률을 제공하는 LTE, LTE-A 서비스 등이 활발히 보급되고 있다. LTE와 LTE-A 시스템에서는, 제한된 밴드폭에서 높은 스루풋(through-put)을 얻기 위해, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술이 고려되고 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 MIMO 서비스를 지원하지 않는 예시적인 DAS 시스템들을 도시하고 있다. 일 예에 따르면, 헤드-엔드 유닛이 하나의 동축 케이블을 통해 리모트 유닛에 연결되고, 리모트 유닛이 릴레이된 복수의 안테나를 통해 복수의 서비스를 동시에 제공한다(도 1a 참조). 다른 예에 따르면, 헤드-엔드 유닛이 하나의 광 케이블을 통해 허브 유닛에 연결되고, 허브 유닛은 데이지-체인(Daisy-chain) 구조로 연결된 안테나 일체형의 리모트 유닛에 연결된다(도 1c 참조). 이들 서비스들은 서로 다른 주파수 밴드들로 동작하므로, 하나의 동축 케이블 또는 하나의 광 케이블을 통해 전파되더라도, 상호 간섭을 일으키지 않는다.
그런데, MIMO 기술의 등장으로 상황이 바뀌었다. MIMO 기술은 복수의 안테나를 통해 동일한 주파수 밴드를 공유하는 복수의 MIMO 신호들을 송수신하기 때문이다. 이에 따라, 2G와 3G 서비스를 지원할 목적으로 설치되었던 SISO(Single Input Single Output) 전용의 안테나 분산 시스템에는 MIMO를 지원하는 LTE 장비를 1T1R로만 연결하거나(도 1a 및 도 1c 참조), 추가적인 동축 케이블이나 광 케이블이 설치되어야 한다(도 1b 및 도 1d 참조).
본 발명은, 추가 케이블의 설치없이, MIMO 기술을 사용하는 LTE 서비스를 지원할 수 있는 분산 안테나 시스템을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(DAS: Distributed Antenna System)에 있어서, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하고, 여기서 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함, 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중에서 N-1개를 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 생성하는 제1노드; 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 제1노드에서 주파수 변환된 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 제2노드; 및 상기 제1노드와 상기 제2노드 간에, 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 각 MIMO 서비스의 N개의 다운링크 신호들을 전달하는 데 사용되는 하나의 전송 선로를 포함하는, MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 따르면, DAS에서 MIMO 통신을 지원하기 위한 방법을 제공한다. 상기 DAS의 제1노드에서는, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하는 과정, 여기서 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함; 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중에서 N-1개를 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 생성하는과정; 하나의 전송 선로를 통해, 상기 제2노드에, 상기 비-MIMO 다운링크 신호 및 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 각 MIMO 서비스의 N개의 다운링크 신호들을 전달하는 과정이 수행된다. 상기 제2노드에서는, 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 마스터 유닛에서 주파수 변환된 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 과정이 수행된다.
본 실시예의 또 다른 측면에 따르면, MIMO 통신을 지원하는 DAS의 제1노드에 배치되는 마스터 유닛으로서, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하기 위한 제1인터페이스, 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함; 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중 N-1개의 신호들을 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을 생성하는 제1주파수 변환 회로; 및 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을 결합하여, 결합된 신호를 하나의 전송 선로로 전송하는 제2인터페이스를 포함하는, 마스터 유닛을 제공한다. 상기 마스터 유닛은 제1노드에서 주파수 변환을 수행하는 주체로서, 복수의 기지국과 직접 또는 간접적으로 연결되는 헤드-엔드 유닛 또는 상기 헤드-엔드 유닛에 광 케이블을 통해 연결된 허브 유닛이다.
본 실시예의 또 다른 측면에 따르면, MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(DAS: Distributed Antenna System)의 제2노드에 배치되는 리모트 유닛(Remote Unit)으로서, 하나의 전송 라인을 통해, 서로 다른 주파수 밴드로, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하는 제1인터페이스, 여기서, 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함하고, N-1개의 MIMO 다운링크 신호들은 상기 MIMO 서비스의 원래 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된 것임; 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N-1개의 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 주파수 변환 회로; 및 복원된 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 대응되는 N개의 MIMO 안테나들에 전송하는 제2인터페이스를 포함하는, 리모트 유닛을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, DAS의 제1노드와 제2노드를 단일 전송 선로로 연결하고, 주파수 변환을 통해 MIMO 서비스의 신호들을 서로 구별시킴으로써, 하나의 전송 선로를 통해 전파되는 동안에 신호들 간의 상호 간섭을 피할 수 있다. 본 발명에 따른 DAS는 기존의 비-MIMO 서비스만을 지원하는 DAS와 동일하게 하나의 전송 선로만을 이용하므로, 기존에 설치된 케이블 외에 추가적인 케이블을 포설할 필요가 없다.
또한, 본 발명은 복수의 MIMO 서비스들의 신호들을 처리하는 다양한 실시예들을 개시하고 있으며, 이들 실시예들은 필터 블록의 복잡도, 증폭 회로에 필요한 능동소자(active device)의 수, 추가 사용하는 주파수 밴드의 폭 등에서 각기 다른 장단점을 가진다.
나아가, 본 발명의 일부 실시예에 의하면, 제1노드 측이 주파수 변환에 사용되는 믹싱 신호를 제2 노드 측에 전송하고, 제2노드 측에서는 수신된 믹싱 신호를 이용하여 대칭적인 주파수 변환을 수행함으로써, 헤드-엔드 유닛의 로컬 오실레이터가 가지는 페이즈 노이즈(phase noise)가 상쇄된다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 MIMO 서비스를 지원하지 않는 예시적인 DAS 시스템들을 도시한 도면들이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 광 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 예시적인 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 3개의 MIMO 서비스를 지원하기 위해 사용하는 주파수 밴드들 및 믹싱 신호를 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 4X4 MIMO 서비스를 지원하는 예시적인 DAS 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
명세서에 기재된 '…부', '모듈', '블록' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 명세서에 기재된 '주파수 상향 변환', '주파수 상향 이동'은 원래의 주파수에서 다른 주파수로 변환시키는 것을 의미하며, '주파수 하향 변환', '주파수 하향 이동'은 이동된 주파수를 원래의 주파수로 변환하는 것을 의미한다.
도 2, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 몇몇 실시예의 구조를 개략적으로 도시한 도면들이다. 본 발명에 따른 DAS의 구성 및 동작에 대한 이해의 편의를 위해, 도 2, 도 3 및 도 4에서는 2개의 비-MIMO 서비스와 1개의 MIMO 서비스를 지원하는 예시적인 DAS를 도시하였다. 동일한 취지에서, 도시된 MIMO 서비스는 2×2 MIMO 서비스, 즉 동일한 주파수 밴드에서 업링크 다운링크에 각각 2개의 MIMO 신호를 이용한다. 상기 비-MIMO 서비스, MIMO 서비스, 하나의 MIMO 서비스에 사용되는 MIMO 신호들의 수는 예시적인 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서는, DAS의 제1노드에는 헤드-엔드 유닛(Head-end Unit; 10)과, 상기 헤드-엔드 유닛(10)에 광 케이블을 통해 연결된 적어도 하나의 허브 유닛(Hub Unit; 20)이 배치된다. 헤드-엔드 유닛(10)은 복수의 기지국(base station)과 직접적으로 연결되거나, BDA(Bi-Directinal Amplifier) 등을 통해 간접적으로 연결될 수 있다. 상기 기지국들은 2G, 3G와 같은 비-MIMO 서비스를 제공하는 기지국뿐만 아니라, 4G, 5G, 802.11n, WiMAX 802.16e와 같은 MIMO 서비스를 제공하는 기지국을 포함한다. 허브 유닛들은 예컨대 건물의 각 층에 배치되어, 서로 원거리에 배치된 헤드-엔드 유닛(10)과 각 층에 분포된 복수의 리모트 유닛들(Remote Unit; 30a, 30b, 31a, 31b) 간에 신호들을 중계하고, 원거리 전송에 의한 RF 신호의 감쇄를 보상하는 역할을 수행한다. DAS의 제2노드에는 복수의 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b)이 배치된다. 복수의 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b)은 데이지-체인(Daisy-chain) 구조로 연결될 수 있다. 데이지-체인 구조로 연결된 복수의 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b)은, 하나의 동축 케이블(single coaxial cable)을 통해, 제1노드의 허브 유닛(20)에 연결된다. 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b)은 안테나와 일체형으로 구현될 수 있으며, 분리형으로 구현될 수도 있다. 또한, 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b)에는 하나의 안테나가 연결되거나 혹은 복수의 안테나가 연결될 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 실시예에서, 제1노드에는 허브 유닛이 존재하지 않으며, 헤드-엔드 유닛이 상기 하나의 동축 케이블을 통해 복수의 리모트 유닛에 직접 연결된다.
2×2 MIMO 서비스에서는 업링크 및 다운링크 경로에서 각각 2개의 MIMO 신호들이 동일한 주파수 밴드를 사용한다. 예컨대, 도 2의 LTE small cell의 채널 1(CHl)과 채널 2(CH2)를 통해 각각 출력되는 MIMO 다운링크 신호는 동일한 주파수 밴드를 사용하며, 채널 1(CHl)과 채널 2(CH2)를 통해 각각 입력되는 MIMO 업링크 신호도 동일한 주파수 밴드를 사용한다. 따라서, 하나의 MIMO 서비스의 2개의 MIMO 신호들이 하나의 동축 케이블을 통해 전파되는 동안에, 신호들 간에 상호 간섭을 피하기 위해, 신호들은 주파수 변환을 통해 서로 분리될 필요가 있다. 예컨대, 제1노드와 제2노드가 MIMO 신호들을 송수신할 때에는, 송신 측 노드에서 주파수 상향 변환이 수행되며, 수신 측 노드에서 원래 주파수로 변환하는 주파수 하향 변환이 수행된다. 이들 주파수 상향 변환 및 주파수 하향 변환은 다운링크 및 업링크 모두에 적용되며, 따라서 주파수 상향 변환 및 주파수 하향 변환은 제1노드 및 제2노드 모두에서 수행된다.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드와 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에는, 비-MIMO 서비스를 제공하는 2G 기지국 및 3G 기지국과 각각 비-MIMO 신호를 송수신하고, MIMO 서비스를 제공하는 LTE 기지국과 2개의 MIMO 신호들(즉, 제1 MIMO 신호 및 제2 MIMO 신호)을 송수신하는 헤드-엔드 유닛(10)이, 도시되어 있다. 헤드-엔드 유닛(10)은 기지국들과, 멀티플렉서(multiplexer; 211)를 통해, 비-MIMO 신호들과 제1 MIMO 신호를 송수신한다. 또한, 헤드-엔드 유닛(10)은, 듀플렉서(duplexer; 221)를 통해, LTE 기지국으로부터 제2 MIMO 신호를 송수신한다.
다운링크와 업링크는 서로 대칭적으로 처리되므로, 이하에서는 주로 다운링크에서의 신호처리를 설명하기로 한다.
헤드-엔드 유닛(10)의 멀티플렉서(211)로부터 출력된 비-MIMO 다운링크 신호들과 제1 MIMO 다운링크 신호들은 증폭 회로(212a)에서 증폭된 후, 전-광 변환기(213a)에서 제1 파장의 광신호로 변환된다. 듀플렉서(211)로부터 출력된 제2 MIMO 다운링크 신호는 증폭 회로(221a)에서 증폭된 후, 전-광 변환기(223a)에서 제2 파장의 광신호로 변환된다. 변환된 광신호들은, 하나의 광 케이블을 통해, WDM(Wavelength Division Multiplexing) 모듈(214, 224, 225)을 이용하여, 허브 유닛(20)에 송신된다. 다운링크 광신호들과 업링크 광신호들은 각각 광신호의 파장으로 구분된다. 헤드-엔드 유닛(10)의 WDM 모듈은 다운링크 광신호와 업링크 광신호 간의 분리/결합을 위한 한 쌍의 WDM MUX(214, 224)와, "비-MIMO 신호들 및 제1 MIMO 신호의 결합신호"와 "제2 MIMO 신호"간의 분리/결합을 위한 WDM MUX/DEMUX(225)를 포함한다.
허브 유닛(20)은, 상기 광 케이블을 통해, 상기 헤드-엔드 유닛(10)으로부터 멀티플렉싱된 광신호를 수신한다. 허브 유닛(20)의 WDM 모듈(251, 252, 262)은 상기 멀티플렉싱된 광신호를 제1 파장의 광신호 및 제2 파장의 광신호로 분리(즉, demultiplexing)한다. 제1 파장의 광신호는, 광-전 변환기(253a)를 통해, "비-MIMO 다운링크 신호들 및 제1 MIMO 다운링크 신호"로 변환된다. 변환된 신호들은 증폭된 후, 멀티밴드필터(multi-band filter: MBF; 258)를 거쳐 다이플렉서(diplexer; 259)에 입력된다. 여기서, 멀티밴드필터는 비-MIMO 다운링크 신호들 및 제1 MIMO 다운링크 신호에 대한 각 주파수 대역마다의 필터링 및/또는 이들 신호를 멀티플렉싱 또는 디멀티플렉싱하는 기능을 수행한다. 제2 파장의 광신호는, 광-전 변환기(263a)를 통해, "제2 MIMO 다운링크 신호"로 변환된다. 변환된 신호는 주파수 변환 회로(264, 265a)에 의해 해당 서비스의 원래 주파수 밴드에서 비어 있는 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된다. 주파수 변환된 제2 MIMO 신호는 대역통과필터(band pass filter: BPF; 266a), 증폭회로(267a), 및 MBF(268)를 거쳐 다이플렉서(259)에 입력된다.
허브 유닛(20)의 다이플렉서(259)는 비-MIMO 다운링크 신호들, 제1 MIMO 다운링크 신호 및 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 결합하여, 하나의 동축 케이블을 통해, DAS의 제2노드에 위치한 리모트 유닛들(30a, 30b, 31a, 31b)에 전송한다. 다이플렉서(259)에 입력되는 제1 MIMO 다운링크 신호와 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호는 서로 상이한 주파수를 가지므로, 상호 간에 간섭이 배제된다. 다이플렉서(259)는 다운링크 경로에서 신호 결합기(signal combiner)로 동작하며, 업링크 경로에서 신호 분할기(signal splitter)로 동작한다.
DAS의 제2노드에 위치한 복수의 리모트 유닛(30a, 30b, 31a, 31b) 중에서, MIMO를 지원하는 리모트 유닛(31a, 31b)은 제1 MIMO 다운링크 신호와 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 수신하고, 제1 MIMO 다운링크 신호를 제1 안테나를 통해 전파하며, 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 원래의 서비스 주파수 밴드로 주파수 변환한 뒤 제2 안테나를 통해 전파한다. MIMO를 지원하는 리모트 유닛(31a, 31b)의 구체적인 구성 및 그 동작은 후술하기로 한다. MIMO를 지원하지 않는 리모트 유닛(30a, 30b)은, MBF 등을 이용하여, 비-MIMO 다운링크 신호들 및 제1 MIMO 다운링크 신호를 선택적으로 추출한 후, 자신의 안테나를 통해 전파한다. 한편, 본 실시예에서 MIMO를 지원하는 리모트 유닛(31a, 31b)이 제1 MIMO 다운링크 신호와 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 수신하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, MIMO를 지원하지 않는 리모트 유닛(30a, 30b)이 제1 MIMO 다운링크 신호를 수신하여 안테나를 통해 전파하고, MIMO를 지원하는 리모트 유닛(31a, 31b)은 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 수신하고 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호를 원래의 서비스 주파수 밴드로 주파수 변환한 뒤 안테나를 통해 전파하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 리모트 유닛(31a, 31b)와 리모트 유닛(30a, 30b)이 서로 협력하여 MIMO 서비스를 지원하게 된다.
전술한 바와 같이, 업링크에서는 다운링크와 대칭적으로 처리된다. 특히, MIMO를 지원하는 리모트 유닛(31a, 31b)은 한 쌍의 안테나로부터 수신되는 제1 MIMO 업링크 신호 및 제2 MIMO 업링크 신호 중에서, 제2 MIMO 업링크 신호를 서비스의 원래 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환한다. 제1 MIMO 업링크 신호와 주파수 변환된 제2 MIMO 업링크 신호는 상기 하나의 동축 케이블을 통해 제1노드의 허브 유닛(20)에 전송된다. 제1노드에 배치된 허브 유닛(20)은 주파수 변환된 제2 MIMO 업링크 신호를 원래의 주파수 밴드의 신호로 주파수 변환한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드로 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 실시예는, 제1노드의 주파수 변환이 허브 유닛(20)이 아니라 헤드-엔드 유닛(10)에서 수행된다는 점에서, 도 2에 도시된 실시예와 상이하다. 다른 신호처리 및 각 유닛들의 인터페이스는 도 2 및 도 3 간에 실질적으로 동일하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 동축 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 실시예는, 제1노드에는 허브 유닛이 존재하지 않으며, 복수의 리모트 유닛과 헤드-엔드 유닛이 상기 하나의 동축 케이블을 통해 직접 연결된다. 다운링크에서, 멀티플렉서(411)로부터 출력된 비-MIMO 신호들과 제1 MIMO 신호들은 증폭 회로(412a) 및 MBF(416)를 거쳐 다이플렉서(417)에 입력된다. 듀플렉서(421)로부터 출력된 제2 MIMO 신호는 증폭 회로(422a) 및 주파수 변환 회로(423, 424a)를 거친다. 주파수 변환된 신호는 다시 증폭 회로(425a) 및 MBF(426)를 거쳐 다이플렉서(417)에 입력된다. 다이플렉서(417)는 비-MIMO 신호들, 제1 MIMO 신호 및 주파수 변환된 제2 MIMO 신호를 결합하여, 하나의 동축 케이블을 통해, DAS의 제2노드에 위치한 리모트 유닛에 전송한다.
한편, 주파수 변환은 로컬 오실레이터(local oscillator; 예컨대, 도 2의 264)에 의해 생성된 믹싱 신호(mixing signal)를 제2 MIMO 신호에 믹싱함으로써 수행된다. 믹서(mixer; 예컨대, 도 2의 265a, 265b)는 주파수 fr의 제2 MIMO 신호를 주파수 fm의 믹싱 신호와 믹싱한다. 믹서의 출력은
Figure PCTKR2017004575-appb-I000001
의 주파수들을 가진다. 여기서,
Figure PCTKR2017004575-appb-I000002
의 주파수는 물리적으로 아무런 의미가 없다. 믹서의 후단에 위치하는 필터들(예컨대, 도 2의 BPF(266a, 266b), MBF(268), 듀플렉서(221))는 이들 가능한 주파수의 조합 중에서 원하는 주파수의 출력을 추출한다.
도 2, 도 3 및 도 4에서는 하나의 MIMO 서비스를 지원하는 간략화된 DAS의 구성을 도시하였다. 이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 제1노드 및 제2노드에서의 주파수 변환 방식에 관한 몇몇 실시예들을 설명하기로 한다. 도 5 내지 도 7에서, (a)는 DAS 시스템의 제1노드에 위치한 헤드-엔드 유닛 또는 허브 유닛의 일부 구성을 도시한 것이고, (b)는 제2노드에 위치하는 MIMO를 지원하는 리모트 유닛을 도시한 것이다. 복수의 MIMO 서비스들에 대한 주파수 변환 방식에 대한 이해를 돕기 위해, 비-MIMO 서비스를 위한 구성을 생략하였음에 유의한다. 동일한 취지로, 제1노드에 위치한 헤드-엔드 유닛(혹은 허브 유닛)이 기지국들과 MIMO 신호들을 송수신하기 위한 인터페이스 회로(예컨대, 멀티플렉서, 듀플렉서, WDM 등)를 생략하였다.
실시예 1
도 5의 (a)를 참조하면, 본 실시예에서, DAS 시스템의 제1노드에 위치한 헤드-엔드 유닛 또는 허브 유닛은 각 MIMO 서비스별로, 동일한 주파수 밴드에서 2개의 MIMO 신호를 수신한다.
MIMO 서비스들의 제1 MIMO 신호들은, 다운링크/업링크 경로에서 모두, 주파수 변환 없이, 각각 파워 레벨이 조절된 후 하나의 신호로 결합된다. 즉, 제1 MIMO 다운링크 신호들은, 다운링크 MBF(513a)에서 개별적인 밴드로 분리되어, 각각 증폭된 후, 다운링크/업링크 MBF(515)에서 하나의 신호로 결합된다. 마찬가지로, 제1 MIMO 업링크 신호들은, 다운링크/업링크 MBF(515)에서 개별적인 밴드로 분리되어, 각각 증폭된 후, 다운링크 MBF(513b)에서 하나의 신호로 결합된다.
MIMO 서비스들의 제2 MIMO 다운링크 신호들은, 개별적인 밴드로 분리되지 않은 채, 하나의 믹서(522a)를 통해, 주파수 상향 변환된다. 마찬가지로, 제2 MIMO 업링크 신호들은, 개별적인 밴드로 분리되지 않은 채, 하나의 믹서(522b)를 통해, 원래의 주파수 밴드로 주파수 하향 변환된다. 나아가, 다운링크 경로의 믹서(522a)와 업링크 경로의 믹서(522b)에는 하나의 로컬 오실레이터(521)에 의해 생성된 동일한 믹싱 신호가 사용된다. 즉, 제2 MIMO 다운링크 신호들과 제2 MIMO 업링크 신호들의 주파수 밴드들은 동일한 주파수(즉, 상기 하나의 믹싱 신호의 주파수)만큼 이동한다. 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호들은 다운링크 MBF(523a)에서 개별적인 밴드로 분리되어, 각각 증폭된 후, 다운링크/업링크 MBF(525)에서 하나의 신호로 결합된다.
증폭된 제1 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호와 증폭된 제2 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호는 다이플렉서(530)에 의해 다시 하나의 신호로 결합된다. 다이플렉서(530)는 다운링크 경로에서 신호 결합기로 동작하며, 업링크 경로에서 신호 분할기로 동작한다.
*리모트 유닛에서의 주파수 변환 및 신호 증폭도 헤드-엔드 유닛(혹은 허브 유닛)에서와 실질적으로 동일한 방식으로 수행된다. 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1노드로부터 수신되는 결합신호는, 다이플렉서(560)에 의해, 제1 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호와 제2 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호로 분리된다. 제1 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호는 양방향 분할기 또는 다이플렉서(552)를 거쳐 다운링크 MBF에서 입력된다. 결합신호들은 다운링크 MBF에 의해 개별적인 밴드들로 분리되어 각각 증폭된 후, 다운링크/업링크 MBF(525)에서 하나의 RF 신호로 결합되어, 대응되는 안테나(559)로 전달된다. 제2 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호은, 먼저, 다운링크/업링크 MBF(525)에 의해 개별적인 밴드들로 분리된 채 각각 증폭되는 과정을 거친 후, 제1 MIMO 다운링크 신호들의 결합신호와 동일한 방식으로 처리된다.
본 실시예에서, 하나의 리모트 유닛이 제1 MIMO 다운링크 신호와 제2 MIMO 다운링크 신호 모두 처리하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 5(b)에서 제1 MIMO 다운링크 신호를 처리하는 A블록과 제2 MIMO 다운링크 신호를 처리하는 B블록을 각각 별개의 RU로 구성하고 각 RU를 다이플렉서로 연결하여 구성할 수도 있다. 이는, 도 6 내지 도 8에서도 동일하다.
본 실시예의 경우, 제2 MIMO 신호들이, 개별적으로 분리되지 않은 채, 동일한 믹싱 신호가 믹싱되므로, 믹싱된 신호들에서 각 서비스별로 원하는 주파수 대역의 신호를 추출해야 하는 MBF의 복잡도가, 후술할 다른 실시예들보다 상대적으로 높다. 또한, 업링크/다운링크 경로에서 각 주파수 밴드별로 분리한 후 증폭을 수행하여야 하므로, 능동소자(active device)가 가장 많이 소요된다. 반면, 다운링크 경로의 믹서와 업링크 경로의 믹서에 동일한 믹싱 신호가 사용되는 바, 제1노드 및 제2노드에 각각 하나의 로컬 오실레이터만(이에 따라 하나의 PLL(phase lock loop) 회로만) 필요하다는 장점을 가진다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. MIMO 서비스들의 제1 MIMO 신호들은, 다운링크/업링크 경로에서, 도 5의 실시예와 동일하게 처리된다.
본 실시예에서는, 다운링크의 주파수 밴드들과 업링크의 주파수 밴드들이 서로 독립적으로 주파수 변환된다. 즉, 제1노드에서, 제2 MIMO 다운링크 신호들은 제1 로컬 오실레이터(621a) 및 제1 믹서(622a)를 통해 주파수 상향 변환되며, 제2 MIMO 업링크 신호들은 제2 로컬 오실레이터(621b) 및 제2 믹서(622b)를 통해 주파수 하향 변환된다. 따라서, 다운링크의 주파수 밴드들은 제1 로컬 오실레이터(621a)에 의해 생성되는 제1 믹싱 신호의 주파수 만큼 이동(shfit)하고, 업링크의 주파수 밴드들은 제2 로컬 오실레이터(621b)에 의해 생성되는 제2 믹싱 신호의 주파수 만큼 이동한다.
도 6에는, 제2 MIMO 신호들이, 일부 구간에서는 각각의 밴드로 분리되지 않은 채 증폭되고, 다른 일부 구간들에서는 각각의 밴드로 분리되어 각 밴드별로 증폭되는 구성이 도시되어 있다. 제2 MIMO 신호들이 경유하는 경로에서, 도 5의 경우 MBF들(523a, 523b, 525, 562, 564a, 564b, 566a, 566b, 568 등)이 사용됨에 반해, 도 6에서는 듀플렉서(625, 662) 및 BPF들(623a, 623b, 664a, 664b)이 부분적으로 사용되었음에 유의하라. 예시된 구성과 달리, 모든 구간에서 각각의 밴드로 분리되어 각 밴드별로 증폭되는 것도 가능하다.
본 실시예의 경우, 제2 MIMO 신호들이, 업링크 밴드들과 다운링크 밴드들로 분리되어 각각 주파수 변환되므로, 멀티밴드필터(MBF)의 복잡도가, 실시예 1과 실시예 3의 중간 정도이다. 또한, 업링크 밴드들과 다운링크 밴드들로만 분리한 후 증폭을 수행하므로, 능동소자가 적게 소요되고, 따라서 소모전력 측면에서 장점을 가진다. 다만, 업링크 밴드들 및 다운링크 밴드들로 분리하여, 서로 상이한 주파수 만큼 주파수 변환하므로, 추가로 사용되는 주파수 대역이 다른 실시예들에 비해 상대적으로 가장 크다.
실시예 3
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 3개의 MIMO 서비스들을 지원하는 DAS 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. MIMO 서비스들의 제1 MIMO 신호들은, 다운링크/업링크 경로에서, 도 5의 실시예와 동일하게 처리된다.
본 실시예에서는, 다운링크의 주파수 밴드들과 업링크의 주파수 밴드들이 서로 독립적으로 주파수 변환된다. 나아가, 다운링크의 주파수 밴드들은 높은 주파수 밴드와 낮은 주파수 밴드로 분류되어, 주파수 변환되고 증폭된다. 마찬가지로, 업링크의 주파수 밴드들은 높은 주파수 밴드와 낮은 주파수 밴드로 분류되어, 주파수 변환되고 증폭된다.
도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 MIMO 다운링크 신호들은, 듀플렉서(710, 750)에 의해, 높은 주파수 밴드에 해당하는 신호들의 제1그룹과 낮은 주파수 밴드에 해당하는 신호들의 제2그룹으로 분류된다. 각 다운링크 그룹은 서로 별개의 주파수 변환 회로 및 증폭회로를 가진다. 마찬가지로, 제2 MIMO 업링크 신호들은, 듀플렉서(720, 760)에 의해, 높은 주파수 밴드에 해당하는 신호들의 제1그룹과 낮은 주파수 밴드에 해당하는 신호들의 제2그룹으로 분류된다. 각 업링크 그룹은 서로 별개의 주파수 변환 회로 및 증폭회로를 가진다. 물론 인접한 주파수 밴드에 해당하는 신호들끼리 3개 이상의 그룹들로 분류하는 것도 가능하다.
본 실시예에서도, 도 6과 유사하게, 제2 MIMO 신호들이, 일부 구간에서는 각각의 밴드로 분리되지 않은 채 처리되고 있음에 유의한다. 즉, 일부 구간에서, 듀플렉서(715, 725 등), BPF(713a, 713b 등)이 사용되고 있다.
본 실시예의 DAS 시스템은 리모트 유닛 관점에서, 필터 블록의 복잡도가 가장 낮다. 제2 MIMO 신호들을 위한 다운링크 및 업링크 경로별로 각각 2개의 로컬 오실레이터(이에 따라, 각각 2개의 PLL 회로)가 필요하다. 또한, 4개의 그룹을 서로 독립적으로 주파수 변환할 수 있으므로, 4개의 그룹을 각각 적절한 주파수 대역으로 독립적으로 주파수 이동할 수 있다. 나아가, 본 실시예는 실시예 2보다는 신호증폭을 위한 능동소자(active device)가 많이 소요되지만, 여전히, 각 서비스별로 구분하는 실시예 1 보다는 적게 소요된다.
이상의 실시예들에서는, 3개의 MIMO 서비스에 대해 주파수 변환을 수행함에 있어서, 각 서비스마다 상이한 믹싱 신호를 이용하지 않는 대신에, 필터 블록을 통해, 각 주파수 밴드들에 대응되는 신호들을 추출하도록 구성되어 있다. 각 서비스별로 독립적으로 주파수 변환 및 필터링을 수행하는 것보다는 필터 블록의 복잡도가 높아지지만, Phase Noise의 차이로 인해 EVM(Error Vector Magnitude) 특성을 열화시킬 수 있는 주파수 변환 회로들의 수를 줄일 수 있다.
단일 광 케이블 이용
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, DAS의 제1노드가 하나의 광 케이블을 통해 제2노드를 연결되는 예시적인 구조를 도시한 도면이다. 도 2 내지 도 4와 동일하게, 도 8에 도시된 DAS는 3개의 상이한 주파수 밴드로 3개의 상이한 MIMO 서비스를 지원하며, 각 MIMO 서비스는 동일한 주파수 밴드에서 2개의 MIMO 신호들(즉, 제1 MIMO 신호 및 제2 MIMO 신호)을 이용하고 있다. 복수의 MIMO 서비스들에 대한 주파수 변환 방식에 대한 이해를 돕기 위해, 비-MIMO 서비스를 위한 구성을 생략하였음에 유의한다. 동일한 취지로, 제1노드에 위치한 헤드-엔드 유닛(혹은 허브 유닛)이 기지국들과 MIMO 신호들을 송수신하기 위한 인터페이스 회로(예컨대, 멀티플렉서, 듀플렉서, WDM 등)를 생략하였다.
본 실시예에서, DAS의 제1노드는 단일 광 케이블을 통해 DAS의 제2노드에 연결된다. 제1노드에 배치된 헤드-엔드 유닛 혹은 허브 유닛은 각 MIMO 서비스마다 2개의 MIMO 다운링크 신호들 중 하나를 주파수 변환한 뒤, WDM(Wavelength Division Multiplexing)을 이용하여, 하나의 광 케이블을 통해, 제2노드에 배치된 리모트 유닛에 전송한다. 복수의 MIMO 다운링크 신호들은 각각 상이한 파장이 할당된다.
먼저, 다운링크 경로를 설명하면 다음과 같다.
제1노드에 배치된 헤드-엔드 유닛 혹은 허브 유닛은, 각 MIMO 서비스마다, 제1 MIMO 다운링크 신호는 원래의 주파수를 유지하고, 제2 MIMO 다운링크 신호는 사용되지 않는 주파수 밴드로 주파수 변환한다. 제1 MIMO 다운링크 신호 및 주파수 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호는 WDM 모듈에서 각각 상이한 파장의 광신호로 변환된 후 하나의 광신호로 결합된다. WDM 변조된 신호는 하나의 광 케이블을 통해, 제2노드에 배치된 리모트 유닛에 전송된다. 예시된 제1노드의 WDM 모듈은 다운링크 신호들을 멀티플렉싱하는 WDM MUX(811a)와, 업링크 신호들을 디멀티플렉싱하는 WDM DEMUX(811b)와, 광 케이블에 광 다운링크 신호를 송신하고 광 케이블로부터 광 업링크 신호들을 수신하는 WDM MUX/DEMUX(812)를 포함한다.
제2노드에 배치된 리모트 유닛은 WDM 모듈을 통해, 상기 광 케이블을 통해 WDM 변조된 신호를 송수신한다. 예시된 제2노드의 WDM 모듈은 3개의 WDM MUX/DEMUX(860, 861, 862)를 포함한다. WDM MUX/DEMUX(860)은 광 케이블로부터 수신되는 광 다운링크 신호를 제1 MIMO 다운링크 신호에 대응되는 파장의 광신호와 제2 MIMO 다운링크 신호에 대응되는 파장의 광신호로 디멀티플렉싱한다. 또한, WDM MUX/DEMUX(860)은 광 다운링크 신호를 제1 MIMO 업링크 신호에 대응되는 파장의 광신호와 제2 MIMO 업링크 신호에 대응되는 파장의 광신호를 멀티플렉싱하여 광 케이블에 전송한다. WDM MUX/DEMUX(861) 및 WDM MUX/DEMUX(862)는 각각 업링크 신호와 다운링크 신호를 파장에 기초하여 분리한다.
디멀티플렉싱된 MIMO 다운링크 신호들은 각각 광-전 변환을 통해 RF 신호로 변환된다. 제1 MIMO 다운링크 신호는 각 서비스의 주파수 밴드별로 증폭하는 증폭회로를 거친 후, 제1안테나를 통해 전파된다. 제2 MIMO 다운링크 신호는, 먼저, 주파수 변환을 통해, 각 서비스의 원래 주파수 밴드의 신호로 변환된다. 원래 주파수 밴드로 변환된 제2 MIMO 다운링크 신호는, 제1 MIMO 다운링크 신호와 동일한 방식으로 증폭된 후, 제2안테나를 통해 전파된다.
업링크 경로에서는 제1 MIMO 업링크 신호 및 제2 MIMO 업링크 신호가 다운링크 경로와 대칭적으로 처리된다. 제2노드에 배치된 리모트 유닛이 MIMO 안테나(즉, 제1안테나 및 제2안테나)로부터 제1 MIMO 업링크 신호 및 제2 MIMO 업링크 신호를 수신한다. 리모트 유닛은 수신된 제1 MIMO 업링크 신호의 원래의 주파수를 유지하고, 제2 MIMO 업링크 신호를 원래 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환한다. 제1 MIMO 업링크 신호 및 주파수 변환된 제2 MIMO 업링크 신호는, WDM 모듈에 의해, 하나의 광 케이블을 통해, 제1노드에 전송된다.
EVM 개선
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 DAS의 각 노드 간에 MIMO 신호들을 전송함에 있어서, 주파수 변환(즉, 주파수 상향 변환, 주파수 하향 변환)이 이루어진다. 이러한 주파수 변환에는, 각 노드의 PLL 회로 간의 Phase Noise의 차이로 인해, EVM(Error Vector Magnitude) 특성이 열화된다. 주지하는 바와 같이, EVM 특성이 열화되면 고속 데이터 전송에 문제가 발생할 수 있다.
이를 고려하여, 본 발명의 일부 실시예에서는, 제1노드 측이 주파수 변환(즉, 주파수 상향 변환, 주파수 하향 변환)에 사용되는 믹싱 신호를 제2 노드 측에 전송하고, 제2노드 측에서는 수신된 믹싱 신호를 이용하여 주파수 변환(즉, 주파수 상황 변환, 주파수 하향 변환)을 수행한다. 예컨대, 헤드-엔드 유닛이 주파수 상향 변환에 사용한 자신의 로컬 오실레이터(들)에 의해 생성된 믹싱 신호를, MIMO 신호들과 함께, 하나의 전송 케이블을 통해, 제2노드에 배치된 복수의 리모트 유닛에 전송한다. 각 리모트 유닛은 수신된 믹싱 신호를 사용하여 주파수 하향 변환을 수행한다. 이러한 구성에 따르면, 헤드-엔드 유닛의 로컬 오실레이터가 가지는 페이즈 노이즈(phase noise)가 리모트 유닛에서 주파수 하향 변환 과정을 통해, 대칭적으로 상쇄된다.
도 9는 3개의 MIMO 서비스를 지원하기 위해 사용하는 주파수 밴드들 및 믹싱 신호를 예시한 도면이다. 도 9에 예시된 주파수 밴드들은 3개의 MIMO 밴드가 공통적으로 1646 MHz 만큼 주파수 상향 변환되고, 상기 믹싱 신호의 주파수가 1646 MHz인 경우이다. 이는 도 2의 실시예에 대응된다. 도 2의 실시예에서는 다운링크 경로의 믹서와 업링크 경로의 믹서에 하나의 로컬 오실레이터(local oscillator)에 의해 생성된 동일한 믹싱 신호(mixing signal)가 사용되었다는 점에 유의한다. 유사하게, 도 3의 실시예에서는 2개의 믹싱 신호들이 제2노드 측에 전송되며, 도 4의 실시에에서는 4개의 믹싱 신호들이 전송된다.
셀간 간섭 방지
한편, DAS의 제2노드에는 데이지-체인(Daisy-chain) 구조로 연결된 복수의 리모트 유닛(Remote Unit)이 배치된다. 이때, 각 리모트 유닛마다 모든 주파수 밴드를 서비스할 경우, 각 리모트 유닛이 커버하는 셀(Cell) 간에 간섭으로 인해, 신호 품질이 나빠질 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명의 일부 실시예에서는, 상기 데이지-체인 구조에서, 서로 인접한 리모트 유닛들 간에는 동일한 주파수 밴드를 사용하지 않도록, 각 리모트 유닛이 서비스하는 주파수 밴드를 제어한다. 이를 통해, 동일한 주파수 밴드를 사용하는 셀 간의 간섭을 줄일 수 있다.
이상의 실시예에서는, 복수의 MIMO 서비스들이 각각 2×2 MIMO 서비스인 경우를 예시하여 설명하였으나, 이상에서 예시한 방식들은 M×N MIMO 서비스(예컨대, 3×2 MIMO 서비스, 3×3 MIMO 서비스 등)에도 적절한 변형을 통해 용이하게 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 4×4 MIMO 서비스를 지원하는 예시적인 DAS 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10에는 3개의 다른 2×2 MIMO 서비스(800MHz MIMO, 1.8GHz MIMO, 2.1GHz MIMO)와 1개의 4×4 MIMO 서비스(2.6GHz MIMO)를 지원하는 안테나 분산 시스템이 예시되어 있다.
허브 유닛은 하나의 동축 케이블 혹은 광 케이블을 통해 헤드-엔드 유닛과 연결되며, 2×2 MIMO 채널 신호들과, 4×4 MIMO 채널 신호들을 헤드-엔드 유닛으로부터/헤드-엔드 유닛으로 송수신한다. 제2 노드에 위치한 확장용 리모트 유닛들은, 2개의 라인(즉, 제1 동축 케이블 및 제2 동축 케이블)으로 분기되어 있다. 허브 유닛은, 예컨대 다이플렉서를 통해, 제1 동축 케이블 및 제2 동축 케이블에 연결된다.
허브 유닛은, 각 2×2 MIMO 서비스에 대해, 하나의 2×2 MIMO 채널 신호(TX0)를 제1 동축 케이블에 제공하고, 다른 하나의 2×2 MIMO 채널 신호(TX1)를 제2 동축 케이블에 제공한다. 또한, 허브 유닛은, 4×4 MIMO 서비스에 대해, 2개의 4×4 MIMO 채널 신호들(TX0, TX2)을 제1 동축 케이블에 제공하고, 나머지 2개의 MIMO 채널 신호들(TX1, TX3)을 제2 동축 케이블에 제공한다. 여기서, 제1 동축 케이블에 제공되는 2개의 4×4 MIMO 채널 신호들(TX0, TX2)가 제1 동축 케이블을 전파하는 동안에 상호 간섭을 피하기 위해, 하나의 4×4 MIMO 채널 신호(TX2)는 원래 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된다. 마찬가지로, 제2 동축 케이블에 제공되는 2개의 4×4 MIMO 채널 신호들(TX1, TX3) 중 하나(TX3)는 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된다.
각 확장용 리모트 유닛은, 예컨대 멀티플렉서를 이용하여, 원래의 주파수 밴드로 수신되는 MIMO 채널 신호들과 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된 상기 4×4 MIMO 채널 신호를 분리한 후, 원래의 주파수 밴드의 MIMO 채널 신호를 제1 안테나를 통해 전파하고, 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된 4×4 MIMO 채널 신호를 원래의 주파수 밴드로 주파수 변환한 후, 제2 안테나를 통해 전파한다. 이상의 설명은 다운링크 관점에서 설명하였지만, 업링크에 대해서도 상보적인 방식으로 처리될 수 있음 자명하다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATION
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Claims (20)

  1. MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(DAS: Distributed Antenna System)에 있어서,
    복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하고, 여기서 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함, 각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중에서 N-1개를 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 생성하는 제1노드(node);
    각 MIMO 서비스에 대해, 상기 제1노드에서 주파수 변환된 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 제2노드; 및
    상기 제1노드와 상기 제2노드 간에, 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을 전달하는 데 사용되는 하나의 전송 선로
    를 포함하는 MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1노드는,
    적어도 하나의 기지국과 연결되는 헤드-엔드 유닛(Head-end Unit) 및 상기 헤드-엔드 유닛에 광 케이블을 통해 연결된 허브 유닛(Hub Unit)을 포함하고, 상기 허브 유닛은 상기 하나의 전송 선로를 통해 상기 제2노드와 연결된 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1노드의 주파수 변환은,
    상기 헤드-엔드 유닛에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1노드의 주파수 변환은,
    상기 허브 유닛에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1노드는, 상기 하나의 전송 선로를 통해, 상기 주파수 변환에 사용된 N-1개의 믹싱 신호들(mixing signal)을 부가하여 전송하고,
    상기 제2노드는 상기 N-1개의 수신된 믹싱 신호를 이용하여, 상기 상보적인 주파수 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2노드는,
    M(M은 2 이상의 자연수)개의 안테나로부터 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 업링크 신호들을 수신하고, 여기서 각 MIMO 서비스는 M개의 MIMO 업링크 신호들을 포함함;
    각 MIMO 서비스에 대해, 상기 M개의 MIMO 업링크 신호들 중 M-1개의 신호들을 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 M개의 MIMO 업링크 신호들을 생성하고;
    상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 M개의 MIMO 업링크 신호들을, 상기 하나의 전송 라인을 통해, 상기 제1노드로 전송하도록 구성되며,
    상기 제1노드는 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 M개의 업링크 신호들을 상보적으로 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 N개의 MIMO 업링크 신호들을 복원하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1노드는,
    상기 다운링크 신호의 대한 주파수 변환 및 상기 업링크 신호에 대한 상보적인 주파수 변환에, 동일한 믹싱 신호(common mixing signal)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1노드는,
    상기 다운링크 신호의 대한 주파수 변환 및 상기 업링크 신호에 대한 상보적인 주파수 변환에, 상이한 믹싱 신호(distinct mixing signal)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1노드는,
    각각 복수의 MIMO 서비스들에 대응되는 신호들을 주파수 변환하는 N-1개의 믹서를 이용하여, 상기 주파수 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1노드는,
    인접한 주파수 밴드를 사용하는 MIMO 서비스들끼리, 2개 이상의 그룹들로 나누고, 각 그룹에 서로 상이한 믹싱 신호를 사용하여, 상기 주파수 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 전송 라인은 하나의 동축 케이블인 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 전송 라인은 하나의 광 케이블이고,
    상기 제1노드는 상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을, WDM(Wavelength Division Multiplexing)을 이용하여, 상기 하나의 광 케이블을 통해, 상기 제2노드로 전송하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2노드는 데이지-체인(daisy-chain) 구조로 연결된 복수의 리모트 유닛을 포함하고, 서로 인접한 리모트 유닛들 간에는 동일한 주파수 밴드를 사용하지 않는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 MIMO 서비스 중 적어도 일부는 서로 상이한 개수의 MIMO 다운링크 신호들을 사용하는 것을 특징으로 하는, 안테나 분산 시스템.
  15. MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(DAS: Distributed Antenna System)의 제1노드에 배치되는 마스터 유닛으로서,
    복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하기 위한 제1인터페이스, 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함함;
    각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N개의 MIMO 다운링크 신호들 중 N-1개의 신호들을 원래의 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환하여, 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을 생성하는 제1주파수 변환 회로; 및
    상기 서로 주파수 밴드가 오버랩되지 않는 N개의 다운링크 신호들을 결합하여, 결합된 신호를 하나의 전송 선로로 전송하는 제2인터페이스
    를 포함하는, 마스터 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1주파수 변환 회로는,
    N-1개의 믹서를 포함하고, 각 믹서는 복수의 MIMO 서비스들에 대응되는 신호들을 주파수 변환하는 것을 특징으로 하는, 마스터 유닛.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제1주파수 변환 회로는,
    인접한 주파수 밴드를 사용하는 MIMO 서비스들끼리, 2개 이상의 그룹들로 나누고, 각 그룹에 서로 상이한 믹싱 신호를 사용하여, 상기 주파수 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는, 마스터 유닛.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2인터페이스는 상기 하나의 전송 라인에 상기 주파수 변환에 사용된 N-1개의 믹싱 신호를 전송하고, 상기 N-1개의 믹싱 신호는 상기 하나의 전송 선로를 통해 연결된 리모트 유닛이 상기 마스터 유닛에서 주파수 변환된 N-1개의 신호들을 상보적으로 주파수 변환하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는, 마스터 유닛.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 마스터 유닛은,
    복수의 기지국과 직접 또는 간접적으로 연결되는 헤드-엔드 유닛(Head-end Unit) 또는 상기 헤드-엔드 유닛에 광 케이블을 통해 연결된 허브 유닛(Hub Unit)인 것을 특징으로 하는, 마스터 유닛.
  20. MIMO 통신을 지원하는 안테나 분산 시스템(DAS: Distributed Antenna System)의 제2노드에 배치되는 리모트 유닛(Remote Unit)으로서,
    하나의 전송 라인을 통해, 서로 다른 주파수 밴드로, 복수의 MIMO 서비스의 MIMO 다운링크 신호들을 수신하는 제1인터페이스, 여기서, 각 MIMO 서비스는 N개(N은 2 이상의 자연수)의 MIMO 다운링크 신호들을 포함하고, N-1개의 MIMO 다운링크 신호들은 상기 MIMO 서비스의 원래 주파수 밴드에서 다른 주파수 밴드로 주파수 변환된 것임;
    각 MIMO 서비스에 대해, 상기 N-1개의 MIMO 다운링크 신호들을 상보적으로(complementary) 주파수 변환하여, 원래의 주파수 밴드의 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 복원하는 주파수 변환 회로; 및
    복원된 N개의 MIMO 다운링크 신호들을 대응되는 N개의 MIMO 안테나들에 전송하는 제2인터페이스
    를 포함하는, 리모트 유닛.
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