KR101822863B1

KR101822863B1 - 셀룰라 통신 시스템

Info

Publication number: KR101822863B1
Application number: KR1020160116814A
Authority: KR
Inventors: 조영만; 곽희환
Original assignee: 주식회사 쏠리드
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2018-01-29
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: US11381311B2; US10727946B2; US20180076898A1; US20200322053A1

Abstract

스몰 셀(small cell)을 쏘오스(source)로 가진 아날로그 분산 안테나 시스템(distributed antenna system)에 관한 기술이 개시된다. 제안된 셀룰라 통신 시스템은 스몰 셀은 제1 프로토콜 스택 계층을 처리하는 상위 프로토콜 처리부들을 포함하는 스몰 셀 상위 유닛(upper small cell unit)과, 제2 프로토콜 스택 계층을 처리하는 하위 프로토콜 처리부들을 포함하는 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)과, 각각의 하위 프로토콜 처리부를 복수의 리모트 유닛에 매치시키는 제1 매칭 스위치(match switch)를 포함한다. 일 양상에 따라, 셀룰라 통신 시스템은 요구되는 서비스 용량에 따라, 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부와, 스몰 셀 하위 유닛(Lower BBU)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들의 활성화를 제어하고 그에 따라 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하는 공통 제어기를 포함한다.

Description

셀룰라 통신 시스템{cellular communication system}

셀룰라 통신 기술, 특히 스몰 셀(small cell)을 쏘오스(source)로 가진 분산 안테나 시스템(Distributed Antenna System : DAS)에 관한 기술이 개시된다.

이동통신에 있어서, 무선 커버리지는 기지국(BTS : Base Transceiver Station)에 의존한다. 기지국의 설치는 많은 비용을 초래하므로, 원격 무선 헤드(remote radio head : RRH) 장치를 통해 무선 커버리지(wireless coverage)를 확대하고자 하는 시도가 있다. RRH 장치는 기지국과 공통 공중 무선 인터페이스(Common Public Radio Inteface : CPRI) 프로토콜을 사용하여 파이버 광 케이블(fiber optic cable)을 통해 연결된다.

더 나아가, 건물 내(in-building) 까지 커버리지를 확대하기 위하여 분산 안테나 시스템(distributed antenna system : DAS)이 도입될 수 있다. 미국특허 9,042,732호는 이러한 분산 안테나 시스템의 일 예를 개시한다.

전형적인 분산 안테나 시스템은 기지국 혹은 RRH 장치와 동축 케이블을 통해 연결되어 그로부터 입력된 알에프 신호(RF signal)를 광 알에프 신호(optical RF signal)로 변환하여 출력하는 헤드 엔드 유닛(head-end unit)과, 헤드 엔드 유닛과 광 파이버를 통해 연결되며, 다운링크 광 알에프 신호를 무선 단말들에게 분배하는 원격 유닛들(remote units)을 포함한다.

이러한 아날로그 분산 안테나 시스템(analog DAS)은 전개(deploy)된 후에는 재구성이 어렵고, 요구되는 서비스 용량(required service capacity)에 동적으로 대응이 어렵다.

한편, 이동 통신 기술이 LTE-Advanced 로 넘어오면서 한정된 자원 내에서 효율성을 극대화시키기 위한 방안의 하나로, 스몰 셀(Small Cell) 기술이 도입되고 있다. 스몰 셀은 저전력 무선 접속 기지국으로서 최소 10m에서 수백 미터 정도의 운용범위를 가지는 것으로 정의된다. 사용범위 및 용도에 따라 스몰 셀은 펨토셀(FemtoCell), 피코셀(PicoCell), 메트로셀 및 마이크로셀(MetroCell & MicroCell)로 분류가 된다. 또 스몰 셀은 설치 지역 및 그 서비스 목적에 따라 가정(Home)용, 기업(Enterprise)용, 도심지역(Urban)용, 도시외곽지역(Rural)용으로 나뉠 수 있다.

제안된 발명은 요구되는 서비스 용량에 따라 쉽게 재구성이 가능한 아날로그 분산 안테나 시스템을 이용하는 셀룰라 통신 시스템을 제공한다.

제안된 발명은 요구되는 서비스 용량에 따라 용량 확장 가능한(scalable) 아날로그 분산 안테나 시스템을 이용하는 셀룰라 통신 시스템을 제공한다.

제안된 발명은 고객 싸이트에서 하드웨어적인 장비나 부품의 추가를 최소화하면서 요구되는 서비스 용량에 따라 쉽게 재구성이 가능한 아날로그 분산 안테나 시스템을 이용하는 셀룰라 통신 시스템을 제공한다.

나아가 제안된 발명은 요구되는 서비스 용량에 따라 쉽게 원격에서 재구성이 가능한 아날로그 분산 안테나 시스템을 이용하는 셀룰라 통신 시스템을 제공한다.

제안된 셀룰라 통신 시스템은 스몰 셀을 신호 원(signal source)로 하는 아날로그 분산 안테나 시스템을 포함한다. 일 양상에 따르면, 스몰 셀은 아날로그 분산 안테나 시스템과 연동하여 사용자 수나 용량을 늘릴 수 있는 가변적인 구조를 가진다. 이러한 양상은 구체적으로, 제1 프로토콜 스택 계층을 처리하는 상위 프로토콜 처리부들을 포함하는 스몰 셀 상위 유닛(upper small cell unit)과, 제2 프로토콜 스택 계층을 처리하는 하위 프로토콜 처리부들을 포함하는 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)과, 각각의 하위 프로토콜 처리부를 복수의 리모트 유닛에 매치시키는 제1 매칭 스위치(match switch)를 포함하는 스몰셀 신호원에 의하여 달성된다. 일 양상에 따라, 셀룰라 통신 시스템은 요구되는 서비스 용량에 따라, 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부와, 스몰 셀 하위 유닛(Lower BBU)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들의 활성화를 제어하고 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하는 공통 제어기를 포함한다.

부가적인 양상에 따르면, 상위 프로토콜 처리부는 스몰 셀의 MAC 이상의 계층을 처리하고, 하위 프로토콜 처리부는 PHY 계층을 처리하는 구성일 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부들은 그 실행이 상기 공통 제어기에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다. 유사하게, 스몰 셀 하위 유닛의 복수의 하위 프로토콜 처리부들은 그 실행이 상기 공통 제어기에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 공통 제어기는 스몰 셀 상위 유닛에 포함된 구성중 하나로 구현될 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 공통 제어기는 사용자 수의 증가가 요구될 때 상위 프로토콜 처리부를 추가적으로 활성화시킬 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 공통 제어기는 대역폭의 증가가 요구될 때 하위 프로토콜 처리부를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제1 매칭 스위치의 연결을 제어할 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 제안된 셀룰라 통신 시스템은 각각의 하위 프로토콜 처리부와 제1 매칭 스위치의 입력 단자들 사이에 하위 프로토콜 처리부의 출력을 알에프 신호로 변환하는 무선 변환부를 더 포함할 수 있다. 선택적으로 수반되는 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 동일한 서비스를 처리하는 복수의 무선 변환부가 상이한 주파수로 변조하도록 제어할 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 제안된 셀룰라 통신 시스템은 제1 매칭 스위치의 출력 단자들 각각에 연결되고, 하위 프로토콜 처리부의 출력을 알에프 신호로 변환하는 무선 변환부를 더 포함할 수 있다. 선택적으로 수반되는 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 동일한 서비스를 처리하는 복수의 무선 변환부가 상이한 주파수로 변조하도록 제어할 수 있다.

일 양상에 있어서, 제1 매칭 스위치는 복수의 하위 프로토콜 처리부의 출력들과 헤드엔드 유닛의 복수의 입력 사이에 연결될 수 있다. 선택적으로 수반되는 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 상위 프로토콜 처리부와 그에 대응하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화하되 기존과 다른 주파수 대역에서 알에프 신호를 송수신하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부를 기지국 신호 구동부에 연결하도록 제어할 수 있다. 선택적으로 수반되는 또다른 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 상위 프로토콜 처리부와 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부에 연결된 기지국 신호 구동부는 업/다운 대역 변환하도록 제어하고, 그에 대응하는 리모트 유닛은 반대로 대역 변환하도록 제어할 수 있다.

또다른 양상에 있어서, 제1 매칭 스위치는 복수의 상위 프로토콜 처리부의 출력들과 복수의 하위 프로토콜 처리부의 입력 사이에 연결될 수 있다. 선택적으로 수반되는 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 기존과 다른 주파수 대역에서 알에프 신호를 송수신하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화할 수 있다. 선택적으로 수반되는 또다른 종속적인 양상에 따르면, 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부에 연결된 기지국 신호 구동부는 업/다운 대역 변환하도록 제어하고, 그에 대응하는 리모트 유닛은 반대로 대역 변환하도록 제어할 수 있다.

제안된 발명에 따르면, 기존의 아날로그 분산 안테나 시스템을 이용하여 확장된 셀룰라 통신을 제공할 수 있다.

도 1은 아날로그 분산 안테나 시스템의 일 예를 도시한다.
도 2는 도 1의 리모트 광 유닛(150)의 일 예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 또다른 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 또다른 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 도 3 또는 도 5에 도시된 실시예에서 스몰셀 하위 유닛(230)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.
도 9 내지 도 11은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들에서 리모트 광 유닛들의 구성의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 1 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 2 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 14는 도 4 혹은 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 3 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 15는 도 13의 실시예를 통해 설명한 제 2 동작 모드를 구현하는 또다른 셀룰라 통신 시스템의 예를 도시한다.
도 16은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 5 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 17은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 6 동작 모드를 설명하는 도면이다.
도 18은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 7 동작 모드를 설명하는 도면이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 블럭도의 각 블럭은 어느 경우에 있어서 물리적인 부품을 표현할 수 있으나 또다른 경우에 있어서 하나의 물리적인 부품의 기능의 일부 혹은 복수의 물리적인 부품에 걸친 기능의 논리적인 표현일 수 있다. 때로는 블럭 혹은 그 일부의 실체는 프로그램 명령어들의 집합(set)일 수 있다. 이러한 블럭들은 전부 혹은 일부가 하드웨어, 소프트웨어 혹은 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 아날로그 분산 안테나 시스템의 일 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일 예로 도시된 아날로그 분산 안테나 시스템은 헤드엔드 유닛(Headend Unit)(100)과 복수의 리모트 유닛(Remote Unit)(150)을 포함한다. 도시된 예에서, 리모트 유닛은 리모트 광 유닛(150)으로 표시되었다. 헤드엔드 유닛(100)과 복수의 리모트 광 유닛들(150)은 광 케이블로 연결된다. 리모트 유닛이란 표현은 헤드엔드 유닛과 이 장치가 광 케이블 외에 동축 케이블이나 다른 아날로그 케이블로 연결될 수도 있음을 표현한다. 헤드엔드 유닛(100)은 복수의 기지국으로부터의 알에프 신호들을 혼합하여 광 알에프 신호(optical RF signal)로 변환한다. 리모트 광 유닛들(150)은 각 싸이트별로 배치되어, 헤드엔드 유닛으로부터 수신한 광 알에프 신호를 전기적인 알에프 신호로 변환하여 안테나를 통해 송출한다. 다운링크 신호에 대한 설명은 대칭적으로 업링크 신호에도 적용될 수 있다.

일 예로, 헤드엔드 유닛(100)은 기지국 인터페이스 유닛(BIU : Base Station Interface Unit)(110)과, 광 분배 유닛(ODU : Optical Distribution Unit) (130)을 포함한다. 기지국 인터페이스 유닛(110)은 기지국으로부터 각 대역의 신호를 입력 받아 필요에 따라 업/다운 대역 변환하여 출력하는 복수의 기지국 신호 구동부(base-station signal driving unit)(111)와, 복수의 기지국 신호 구동부로부터 입력된 알에프 신호들을 혼합(mix)하여 출력하는 결합분배부(combine-divider)(113)를 포함한다. 도면에서는 출원인의 상업화된 시스템에 명명된 바에 따라, 기지국 신호 구동부는 메인 구동 기지국 유닛(Main Driver BTS Unit : MDBU)으로, 결합 분배부(113)는 메인 결합/분배 유닛(Main Combiner/Divider Unit : MCDU)으로 표시되었다. 본 실시예에서 기지국 신호 구동부(111)는 각 이동통신 사업자별 기지국 장비의 출력과 동축 케이블 로 연결된다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 광 케이블로 연결될 수도 있다. 각각의 기지국 신호 구동부(111)는 이동통신 사업자별 사양이나 기지국 장비의 사양에 따라 취급하는 주파수 대역이나 신호 규격이 상이할 수 있다. 결합분배부(113)는 복수의 출력을 가지며, 각각의 출력들은 리모트 광 유닛들(150)로부터의 필요에 따라 기지국 신호 구동부들(111)의 출력들인 알에프 신호들을 혼합하여 출력한다.

광 분배 유닛(Optical Distribution Unit : ODU)(130)은 결합분배부(113)로부터 출력되는 알에프 신호를 광 알에프 신호로 변환하여 다수의 출력 포트로 분배하여 출력한다.

리모트 광 유닛(150)은 광 분배 유닛(130)들로부터의 광 알에프 신호를 수신한다. 광 분배 유닛(130)의 출력 포트마다 리모트 광 유닛(150)이 연결될 수 있다. 예를 들어 도 1에서 광 분배 유닛(130-1)에는 리모트 광 유닛(150-1, 150-2, 150-3)이 연결된다. 또 광 분배 유닛(130-2)에는 리모트 광 유닛(150-4, 150-5)이 연결된다.

도 2는 도 1의 리모트 광 유닛(150)의 일 예의 구성을 도시한 블록도이다. 일실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150)은 광 분배 유닛(130)들로부터 수신한 광 알에프 신호를 전기적인 알에프 신호로 변환하는 광전변환부(151)와, 복수의 원격 분배부(Remote Distribution Unit : RDU)(156-1, 156-2) 및 그 신호들을 결합하는 결합부(combine unit)의 3가지 종류의 모듈들을 포함한다. 일 실시예에서 리모트 광 유닛(150)은 복수의 원격 분배 유닛 모듈들을 포함할 수 있다.

각각의 원격 분배부(156-1, 156-2)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153)와 필터링된 알에프 신호를 필요에 따라 업/다운 대역 변환하여 출력하는 변복조부(155) 및 전력 증폭기(157)를 포함한다. 각각의 원격 분배부(156-1, 156-2)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154)와, 그 출력을 필요에 따라 업/다운 대역 변환하여 출력하는 변복조부(152)를 포함한다. 하나의 광 파이버를 통해 대역이 상이한 복수의 알에프 신호들이 다중화되어 전송될 수 있다.

도 3은 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 셀룰라 통신 시스템(200)은 스몰셀 신호원(200) 장비와, 헤드엔드유닛(100) 및 리모트 유닛들(150-1,150-2)을 포함한다. 스몰셀 신호원(200)은 스몰 셀 상위 유닛(upper small cell unit)(210)과, 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)(230)을 포함한다. 스몰 셀 상위 유닛(upper small cell unit)(210)은 복수의 상위 프로토콜 처리부(211)를 포함한다. 각각의 상위 프로토콜 처리부(211)는 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택의 상위 프로토콜부터 제 1 부분을 처리한다.

스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)(230)은 복수의 하위 프로토콜 처리부(231)를 포함한다. 각각의 하위 프로토콜 처리부(231)는 스몰 셀의 프로토콜 스택의 나머지 제 2 부분을 처리한다.

일 양상에 따르면, 상위 프로토콜 처리부(211)가 처리하는 제 1 부분은 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택 중 MAC 계층 및 그 상위 계층이 될 수 있다. 이때, 하위 프로토콜 처리부가 처리하는 나머지 제 2 부분은 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택 중 PHY 계층이 될 수 있다. 이러한 기능 분할은 다양한 수준에서 가능하다.

LTE(Long Term Evolution) 무선 인터페이스 프로토콜(Radio Interface Protocols) 에 대해서는 많은 기술적인 자료들이 알려져 있는데, 예를 들면 NTT TOCOMO Technical Journal Vol.13 No.1 pp.10-19 에 개시된 “Overview of LTE Radio Interface and Radio Network Architecture for High Speed, High Capacity and Low Latency”라는 글을 참조할 수 있다. 정리된 바와 같이, LTE 무선 인터페이스 프로토콜은 RRC, PDCP, RLC, MAC, PHY 계층으로 나누어볼 수 있다. OSI(Open System Interconnection) 7 계층 중 제 2 계층(Layer 2)에 해당하는 PDCP, RLC, MAC 계층 중 PDCP 계층은 RRC 패킷을 수신하여 헤더의 압축(Header compression), RRC 메시지의 암호화(cipher) 및 무결성 보호(integrity protection)를 처리한다. RLC 계층은 PDCP 계층으로부터의 PDU 패킷들을 세그멘테이션(segmentation) 및 병합(concatenation)하여 적절한 패킷 싸이즈를 가진 RLC PDU를 생성한다. 특히 RLC 계층은 수신단(receiving side)의 응답에 따라 자동 반복 요구(ARQ : Automatic Repeat Request) 제어를 수행한다. MAC 계층은 공유 채널 자원(shared channel resources)의 스케쥴링(scheduling)을 실행한다. 또 MAC 계층은 HARQ(Hybrid ARQ)를 처리한다. PHY 계층은 셀 탐색(cell search)과, 주파수 영역에서 채널별 스케쥴링(Channel-dependent Scheduling)을 수행하며, 호 연결시(making a call) 랜덤 액세스 접속 절차(random access procedure)를 수행한다.

도시된 실시예는 LTE 기술로 예시되었지만 제안된 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 분산 안테나 시스템이 일반적으로 그렇듯이 일반적인 이동통신 기술들이나 이들의 조합에 대해 적용될 수 있다.

제안된 발명과 직접적인 관련이 있는 것은 아니지만 참조하는 기술로, 스몰 셀 포럼(Small cell forum)(http://www.smallcellforum.org/)에서 최근 논의되고 있는 무선 액세스 네트워크(RAN)의 가상화(Virtualization) 기술이 있다. 이에 따르면, 이동통신의 무선 액세스 네트워크 계층 중 상위 계층 일부가 클라우드 공간에서 소프트웨어적으로 가상화되어 구현되고, 나머지 하위 계층은 물리적인 네트워크 기능으로 구현된다. 이 포럼에서는 무선 액세스 네트워크의 계층 중 어디까지를 가상화하고 어디까지를 물리적인 네트워크 기능으로 구현할 것인지라고 하는 기능 분할(function split)에 대한 논의가 있다. 이에 따르면 더 높은 계층에서 분할할수록 전송 비용(transport costs)이 줄어드는 장점이 있으나 그에 비해 무선 이득(RF Gains)은 줄어든다. 가상화된 기능 블록과 물리적인 하위 계층 기능 블럭간의 원활한 통신을 위해 무선 액세스 네트워크 가상화에 있어서 기능 분할의 중요한 고려 사항은 대역폭이나 레이턴시(Latency)를 포함한다. 이 포럼에 개시된 자료에 따르면, MAC-PHY 계층 사이에서 분할할 경우 대역폭이나 레이턴시(Latency) 면에서 장점을 가진다.

도 3의 실시예로 돌아가서, 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 스몰셀 신호원(200)은 제1 매칭 스위치(250)와, 공통 제어기(213)(common controller)를 포함한다. 제1 매칭 스위치(250)는 각각의 하위 프로토콜 처리부의 출력 경로를 스위칭함으로써, 각각의 하위 프로토콜 처리부를 기지국 인터페이스 유닛(BIU)에 연결된 복수의 리모트 유닛(150)에 매치시킨다. 공통 제어기(213)는 요구되는 서비스 용량에 따라, 상기 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부와, 스몰 셀 하위 유닛(Lower BBU)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들을 활성화시키고 그에 따라 상기 제1 매칭 스위치(250)의 연결을 제어한다.

일 실시예에서, 상위 프로토콜 처리부(211)는 회로적뿐만 아니라 SW적으로 구현될 수 있다. 예를 들어 각각의 상위 프로토콜 처리부(211)는 일반 프로그래밍 언어 (즉, C/C++ 등의 언어)로 프로그래밍 된 후 컴파일(compile)되어 씨피유(CPU) 위에서 타스크(task) 혹은 프로세스(process)로 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 하위 프로토콜 처리부(231)는 회로적으로 구현될 수 있다. 예를 들어 각각의 하위 프로토콜 처리부(231)는 게이트어레이(gate array)나 펌웨어 형태로 구현될 수 있다.

일 양상에 따르면, 스몰 셀 상위 유닛(210)의 복수의 상위 프로토콜 처리부들(211-1,…,211-p)은 그 실행이 공통 제어기(213)에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다. 유사하게, 스몰 셀 하위 유닛(230)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들(231-1,…, 231-q)은 그 실행이 상기 공통 제어기(213)에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다. 알려진 바와 같이, 소프트웨어 타스크들로 구현되기 때문에 상위 프로토콜 처리부들(211-1,…,211-p)은 스몰 셀 상위 유닛(210) 내부에 물리적으로 혹은 논리적으로 상주하는 것도 아니고, 프로그램 코드 상 복수 개의 대응하는 프로그램 모듈이 존재하는 것도 아니다. 오히려 스케쥴러의 제어에 따라 새롭게 메모리상에서 생성되면서 실행되는 객체(entity)라고 볼 수 있다. 표현의 기술적인 어려움으로 인해 스몰 셀 상위 유닛이 복수의 상위 프로토콜 처리부들을 포함한다고 표현하지만 본 명세서에서는 이러한 또 유사한 표현들은 물리적으로, 즉 회로적으로 복수의 상위 프로토콜 처리부들이 스몰 셀 상위 유닛에 구현된 경우 뿐만 아니라, 이와 같이 소프트웨어 타스크로 구현된 경우도 포괄하는 것으로 해석되도록 의도하였다.

또다른 실시예로, 상위 프로토콜 처리부(211)는 그 논리적인 모듈 중 일부가 회로적으로 구현될 수 있다. 예를 들어 각각의 상위 프로토콜 처리부(211)는 일부는 게이트어레이(gate array)나 펌웨어 형태로 구현되고, 나머지 부분은 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다. 유사하게, 일 실시예에서, 하위 프로토콜 처리부(231)는 그 논리적인 모듈 중 일부가 회로적으로 구현될 수 있다. 예를 들어 각각의 하위 프로토콜 처리부(231)는 일부는 게이트어레이(gate array)나 펌웨어 형태로 구현되고, 나머지 부분은 소프트웨어 타스크(software task)로 구현될 수 있다.

또다른 실시예에서, 상위 프로토콜 처리부(211)는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현되고, 하위 프로토콜 처리부들(231-1,…, 231-q)은 회로적으로 구현된다.

이때, 공통 제어기(213)는 스몰 셀 상위 유닛(210)의 공유 자원들(shared resources)의 실행을 스케쥴링한다. 또다른 양상에 따르면, 공통 제어기는 상기 스몰 셀 상위 유닛에 포함된 구성 중 하나로 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서 스몰셀(Small Cell)은 LTE 방식이고, 예를 들어 공통 제어기는 MAC 계층에서 공유 채널 자원(shared channel resources)의 스케쥴링을 처리하는 스케쥴러(scheduler)의 일부 기능으로 구현될 수 있다. 추가로, 공통 제어기(213)는 복수의 물리 계층이 다중 셀(multi-cell) 혹은 다중 섹터(sectorization) 환경에서 같은 주파수로 서로 다른 알에프 신호를 송출할 때 생길 수 있는 간섭(interference)을 완화(mitigate)시키는 기능을 한다.

제1 매칭 스위치(250)는 출력의 연결을 단속하는 물리적인 스위치일 수도 있고, 프로그램 모듈의 출력을 입력으로 연결하는 소프트웨어 입출력 인터페이스나 입출력 명령과 같은 프로그램 코드로 구현될 수도 있다. 도시된 실시예에서 제1 매칭 스위치(250)는 스몰셀 하위 유닛(230)의 구성으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 매칭 스위치(250)는 별도의 장치가 될 수도 있다.

도시된 실시예에서, 제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부의 출력 경로를 스위칭함으로써, 복수의 하위 프로토콜 처리부(231) 들 각각의 출력을 복수의 헤드엔드 유닛(250)들 간을 연결한다.

일 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자 수가 증가하는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛의 상위 프로토콜 처리부(211)를 추가로 활성화시킨다.

또다른 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자들이 사용하는 대역폭이 증가하여 추가적인 대역폭 혹은 용량(capacity)이 요구되는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 하위 유닛(230)의 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가로 활성화시킨다. 공통 제어기(213)는 제1 매칭 스위치(250)를 제어하여 활성화된 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가적인 용량을 필요로 하는 리모트 유닛에 연결한다.

도 4는 또다른 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도시한 바와 같이, 셀룰라 통신 시스템은 스몰셀 신호원(200)과, 헤드엔드 유닛(headend unit)(100), 그리고 복수의 리모트 유닛(remote unit)(150-1, 150-2)을 포함한다. 스몰셀 신호원(200)은 스몰셀 상위 유닛(210)과, 스몰 셀 하위 유닛(230) 및 제2 매칭 스위치(250’)을 포함한다. 스몰셀 상위 유닛(210)은 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택의 상위 제 1 부분을 처리하는 상위 프로토콜 처리부(211-1, … 211-n)를 복수 개 포함한다. 스몰 셀 하위 유닛(230)은 스몰 셀의 프로토콜 스택의 나머지 제 2 부분을 처리하는 하위 프로토콜 처리부(231-1,231-2,231-l)를 복수 개 포함한다.

제2 매칭 스위치(250’)는 스몰 셀 하위 유닛의 각각의 하위 프로토콜 처리부와 스몰 셀 상위 유닛의 각각의 상위 프로토콜 처리부 간의 연결을 스위칭한다. 제2 매칭 스위치(250’)는 출력의 연결을 단속하는 물리적인 스위치일 수도 있고, 프로그램 모듈의 출력을 입력으로 연결하는 소프트웨어 입출력 인터페이스나 입출력 명령과 같은 프로그램 코드로 구현될 수도 있다. 도 3에 대응되는 구성들은 유사한 구성을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.

일 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자 수가 증가하는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛의 상위 프로토콜 처리부(211)와 스몰셀 하위 유닛의 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제2 매칭 스위치(250’)의 연결을 제어한다. 또다른 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자들이 사용하는 대역폭이 증가하여 추가적인 대역폭 혹은 용량(capacity)이 요구되는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 하위 유닛(230)의 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가로 활성화시킨다.

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도 5는 또다른 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 도시한 바와 같이, 셀룰라 통신 시스템은 스몰셀 신호원(200)과, 헤드엔드 유닛(headend unit)(100), 그리고 복수의 리모트 유닛(remote unit)(150-1, 150-2)을 포함한다. 스몰셀 신호원(200)은 스몰셀 상위 유닛(210)과, 스몰 셀 하위 유닛(230) 및 제1 매칭 스위치(250)와 제2 매칭 스위치(250’)을 포함한다. 스몰셀 상위 유닛(210)은 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택의 상위 제 1 부분을 처리하는 상위 프로토콜 처리부(211-1, … 211-n)를 복수 개 포함한다. 스몰 셀 하위 유닛(230)은 스몰 셀의 프로토콜 스택의 나머지 제 2 부분을 처리하는 하위 프로토콜 처리부(231-1,231-2,231-l)를 복수 개 포함한다.

제1 매칭 스위치(250)는 각각의 하위 프로토콜 처리부의 출력 경로를 스위칭한다. 제2 매칭 스위치(250’)는 스몰 셀 하위 유닛의 각각의 하위 프로토콜 처리부와 스몰 셀 상위 유닛의 각각의 상위 프로토콜 처리부 간의 연결을 스위칭한다. 제1 매칭 스위치(250) 및 제2 매칭 스위치(250’)는 출력의 연결을 단속하는 물리적인 스위치일 수도 있고, 프로그램 모듈의 출력을 입력으로 연결하는 소프트웨어 입출력 인터페이스나 입출력 명령과 같은 프로그램 코드로 구현될 수도 있다. 도 3에 대응되는 구성들은 유사한 구성을 가지므로 상세한 설명은 생략한다.

일 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자 수가 증가하는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛의 상위 프로토콜 처리부(211)와 스몰셀 하위 유닛의 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제2 매칭 스위치(250’)의 연결을 제어한다. 또다른 양상에 따르면, DAS 시스템이 서비스하는 지역, 즉 서비스 지역에서 사용자들이 사용하는 대역폭이 증가하여 추가적인 대역폭 혹은 용량(capacity)이 요구되는 경우에 공통 제어기(213)는 스몰셀 하위 유닛(230)의 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제1 매칭 스위치(250)의 연결을 제어한다. 이에 따라 하나의 상위 프로토콜 처리부(211)에 복수의 하위 프로토콜 처리부(231)가 연결될 수 있다.

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도시된 실시예들을 통해 명백한 바와 같이, 제1 매칭 스위치(250)와 제2 매칭 스위치(250’)는 둘 중 하나만 있을 수도 있고, 둘 다 있을 수도 있다.

도 6은 도 3 또는 도 5에 도시된 실시예에서 스몰셀 하위 유닛(230)의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 일 양상에 따르면, 스몰셀 하위 유닛(230)은 각각의 하위 프로토콜 처리부(231)에 무선 변환부(231’-1,231’-2,…,231’-q)를 포함한다. 이 실시예에서 스몰셀의 출력은 알에프 신호이며, 제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부(231)로부터의 이 알에프 신호를 스위칭한다.

도 7은 도 3 또는 도 5에 도시된 실시예에서 스몰셀 하위 유닛(230)의 또다른 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 제1 매칭 스위치(250)는 입력단에 무선 변환부(251-1,251-2,…,251-q)를 포함한다. 스몰셀은 디지털 신호, 예를 들어 LTE에서 IQ 신호를 출력하며, 제1 매칭 스위치(250)는 입력단에서 이 IQ 신호를 변조하여 알에프 신호로 변환한 후 리모트 광 유닛에 매칭하도록 연결한다.

도 8은 도 3 또는 도 5에 도시된 실시예에서 스몰셀 하위 유닛(230)의 또다른 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 제1 매칭 스위치(250)는 출력단에 무선 변환부(251-1,251-2,…,251-q)를 포함한다. 스몰셀은 디지털 신호, 예를 들어 LTE에서 IQ 신호를 출력하며, 제1 매칭 스위치(250)는 각 스몰셀의 출력이 리모트 광 유닛에 매칭하도록 연결한 후, 출력단에서 이 IQ 신호를 변조하여 알에프 신호로 변환하여 출력한다.

도 9는 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들에서 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)의 구성의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 일 실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150)은 광 분배 유닛(130)들로부터 수신한 광 알에프 신호를 전기적인 알에프 신호로 변환하는 광전변환부(151)와, 복수의 원격 분배부(Remote Distribution Unit : RDU)(156-1, 156-2) 및 그 신호들을 결합하는 결합부(combine unit)(159)의 3가지 종류의 모듈들을 포함한다. 일 실시예에서 리모트 광 유닛(150)은 복수의 원격 분배 유닛 모듈들(156-1, 156-2)을 포함할 수 있다. 원격 분배부들은 각각 상이한 구성을 가질 수 있다.

원격 분배부(156-1)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153-1)와 필터링된 알에프 신호를 증폭하는 전력 증폭기(157-1)를 포함한다. 원격 분배부(156-1)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154-1)를 포함한다.

원격 분배부(156-2)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153-2)와 필터링된 알에프 신호를 증폭하는 전력 증폭기(157-2)를 포함한다. 원격 분배부(156-2)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154-2)를 포함한다. 두 원격 분배부(156-1,156-2)의 출력들은 결합부(159)에서 결합되어 하나의 안테나로 송출된다.

이때 원격 분배부(156-1)의 대역통과필터(153-1)와, 원격 분배부(156-2)의 대역통과필터(153-2)는 통과 대역이 상이할 수 있다. 하나의 광 파이버를 통해 대역이 상이한 복수의 알에프 신호들이 다중화되어 전송될 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150)은 헤드엔드 유닛(100)에서 출력된 두 가지 대역의 알에프 신호들을 송출하기에 적합한 구조를 가지고 있다.

도 10은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들에서 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)의 구성의 또다른 실시예를 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150)은 광 분배 유닛(130)들로부터 수신한 광 알에프 신호를 전기적인 알에프 신호로 변환하는 광전변환부(151)와, 복수의 원격 분배부(Remote Distribution Unit : RDU)(156-1, 156-2) 및 그 신호들을 결합하는 결합부(combine unit)(159)의 3가지 종류의 모듈들을 포함한다. 일 실시예에서 리모트 광 유닛(150)은 복수의 원격 분배 유닛 모듈들(156-1, 156-2)을 포함할 수 있다. 원격 분배부들은 각각 상이한 구성을 가질 수 있다.

원격 분배부(156-1)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153-2)와, 필터링된 알에프 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 복조하는 복조부(155-2) 및 복조된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(157-2)를 포함한다. 원격 분배부(156-1)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154-1)와, 증폭된 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 변조하는 변조부(152-1)를 포함한다.

원격 분배부(156-2)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153-4)와, 필터링된 알에프 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 복조하는 복조부(155-4) 및 복조된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(157-4)를 포함한다. 원격 분배부(156-2)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154-3)와, 증폭된 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 변조하는 변조부(152-3)를 포함한다. 두 원격 분배부(156-1,156-2)에서의 변조된 신호는 상이한 대역이다.
일 양상에 따르면, 헤드엔드 유닛은 커버리지를 늘리거나 용량(capacity)을 늘리기 위하여 동일한 대역의 알에프 신호를 변조하여 전송할 수 있다. 이들 동일한 대역의 알에프 신호들은 상이한 리모트 광 유닛들을 통해 송출된다. 도 10에서 상이한 주파수를 가진 두 원격 분배부 (156-1,156-2)의 출력들은 결합부(159)에서 결합되어 하나의 안테나로 송출된다.

도 11은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들에서 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)의 구성의 또다른 실시예를 도시한 블록도이다. 도시된 실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150)은 광 분배 유닛(130)들로부터 수신한 광 알에프 신호를 전기적인 알에프 신호로 변환하는 광전변환부(151)와, 복수의 원격 분배부(Remote Distribution Unit : RDU)(156-1, 156-2) 및 그 신호들을 결합하는 결합부(combine unit)(159)의 3가지 종류의 모듈들을 포함한다. 일 실시예에서 리모트 광 유닛(150)은 복수의 원격 분배 유닛 모듈들(156-1, 156-2)을 포함할 수 있다. 원격 분배부들은 각각 상이한 구성을 가질 수 있다.

원격 분배부(156-2)는 다운링크 경로에 알에프 신호 중 필요한 대역만을 필터링하는 대역통과필터(153-4)와, 필터링된 알에프 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 복조하는 복조부(155-4) 및 복조된 신호를 증폭하는 전력 증폭기(157-4)를 포함한다. 원격 분배부(156-2)는 업링크 경로에 안테나로부터의 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier)(154-3)와, 증폭된 신호를 필요에 따라 대역 변환하여 변조하는 변조부(152-3)를 포함한다. 두 원격 분배부 (156-1,156-2)의 출력들은 결합부(159)에서 결합되어 하나의 안테나로 송출된다.

도시된 실시예에 있어서, 원격 분배부(156-1)는 변복조부를 가지고 있지 않아 헤드엔드 유닛(100)에서 출력된 알에프 신호를 밴드패스 필터링한 후 그대로 증폭하여 송출한다. 원격 분배부(156-2)는 대역통과필터(153-4)를 통해 일정한 주파수 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변복조기(155-4)를 통해 대역 다운하여 복조한 후 출력한다.

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도 3 내지 도 5에 도시된 실시예들에 있어서, 스몰셀의 확장성(scalability)은 2가지 관점에서 다루어진다. 하나는 사용자 수이고, 다른 하나는 대역폭(bandwidth) 즉, 스루풋 총량(total throughput)이다. 제안된 발명은 두 가지 모두를 개선할 수 있다. 일 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛(210)에서 상위 프로토콜 처리부(211)를 추가적으로 활성화시킴으로써 지원하는 사용자 수를 늘릴 수 있다. 또다른 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛(210)에 실행되고 있는 상위 프로토콜 처리부(211)에 더 많은 계산 자원(computation resource), 예를 들면 메모리나 CPU 를 할당함으로써 지원하는 사용자 수를 늘릴 수 있다.

또다른 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 스몰셀 하위 유닛(230)에 실행되고 있는 하위 프로토콜 처리부(231)를 추가적으로 활성화시킴으로써 지원하는 대역폭을 늘릴 수 있다. 또다른 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 스몰셀 하위 유닛(230)에 실행되고 있는 하위 프로토콜 처리부(231)에 더 많은 계산 자원(computation resource), 예를 들면 메모리나 CPU 를 할당함으로써 지원하는 대역폭을 늘릴 수 있다. 이때 공통 제어기(213)는 스몰 셀 하위 유닛(230)에서 제1 매칭 스위치(250) 혹은 제2 매칭 스위치(250’)를 적절히 제어하는 것이 필요하다. 이하에서는 도 12 내지 도 16을 참조하여, 이러한 양상에 대해 상세히 설명한다.

도 12는 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 1 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도시된 제 1 동작 모드에 있어서, 스몰셀 상위 유닛(210)에는 단지 하나의 상위 프로토콜 처리부(211-1)가, 스몰셀 하위 유닛(230)에는 단지 하나의 하위 프로토콜 처리부(231-1)가 실행되고 있다. 제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부(231-1), 즉 물리 계층(231-1)의 출력을 2개로 분배하여, 기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 입력 포트인 RF_1_SISO, RF_1_MIMO 포트로 연결한다.

도시된 실시예에서, 기지국 인터페이스 유닛(110)은 두 가지 종류의 기지국 신호 구동부(111-1, 111-2)를 포함하는데, 하나는 변조기를 포함하지 않으며, RF_1_SISO 입력 포트를 가지고, 다른 하나는 변조기를 포함하며, RF_1_MIMO 입력 포트를 가진다. 혹은 두 기지국 신호 구동부(111-1,111-2)는 동일한 구조를 가지고 내부에 변조기 모듈을 포함하나, 기지국 신호 구동부(111-1)는 내부에 포함된 변조기 모듈을 사용하지 않고, 기지국 신호 구동부(111-2)는 내부에 포함된 변조기 모듈을 사용하도록 구성될 수도 있다. 이때 기지국 신호 구동부(111-1)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_SISO 라고 지시하고, 기지국 신호 구동부(111-2)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_MIMO 라고 지시하기로 한다.

공통 제어기(213)는 이러한 시스템 구성(configuration) 정보를 가지고 있고, 그에 따라 제1 매칭 스위치(250)를 제어함으로써 동일한 주파수 대역을 가진 알에프 신호들간의 간섭(interference)을 줄일 수 있다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-1,111-2)는 각각 분배된 알에프 신호를 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-1)는 RF_1_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 RF_1_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다. 결합분배부(113)는 이 두 신호를 혼합하여 광 분배 유닛(130)으로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)가 알에프 신호를 변조하는 이유는 변조하지 않을 경우 결합분배부(113)에서 혼합된 신호를 이후에 분리할 수 없기 때문이다.

광 분배 유닛(130)은 이 혼합된 신호를 광 알에프 신호로 변환하여 분배한다. 원격지의 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 분배된 광 알에프 신호를 수신한다. 도시된 실시예에 있어서, 리모트 광 유닛(150-1)은 기지국 인터페이스 유닛(110)의 기지국 신호 구동부(111-1)에서 출력된, RF_1_SISO대역의 알에프 신호를 송출하기에 적합한 구조를 가지고 있다. 또 리모트 광 유닛(150-2)은 기지국 인터페이스 유닛(110)의 기지국 신호 구동부(111-2)에서 출력된, RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 송출하기에 적합한 구조를 가지고 있다. 즉, 리모트 광 유닛(150-1)은 변복조부를 가지고 있지 않은데 리모트 광 유닛(150-2)은 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 RF_1_SISO대역의 알에프 신호로 변환하기 위한 변복조부를 가지고 있다.

리모트 광 유닛(150-1)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_SISO대역의 알에프 신호를 추출하여 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-2)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 또다른 정해진 주파수 대역만, 여기서는 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변조기를 통해 대역 다운 혹은 업 변환하여 그 정해진 주파수 대역으로 변환하고 증폭한 다음 안테나로 송출한다. 결과적으로 두 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 동일한 대역의 알에프 신호로 동일한 데이터를 송출한다. 두 리모트 광 유닛(150-1, 150-2)가 건물의 상이한 층을 서비스함으로써, 커버리지(coverage)가 확장된다.

도 13은 도 3에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 2 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 12에 도시된 제 1 동작 모드에서 사용자수와 대역폭을 증가시킬 필요가 발생하면, 제안된 발명에 따른 시스템이 취할 수 있는 대응의 한 예가 제 2 동작 모드로 기술된다.

일 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 대역폭의 증가가 요구될 때 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하고 헤드엔드 유닛의 변조 여부를 제어한다. 도시된 제 2 동작 모드에서, 공통 제어기(213)는 새로운 타스크들(tasks)을 생성하여 실행하되, 새로운 상위 프로토콜 처리부(211-2)와 새로운 하위 프로토콜 처리부(231-2)를 생성하여 실행하면서 이 둘을 연결시킨다. 이때 새로운 상위 프로토콜 처리부(211-2)인 MAC+#2는 MAC+#1과는 상이한 데이터를 처리한다. 도시된 제 2 동작 모드에서 새로운 하위 프로토콜 처리부(231-2)는 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-1)와 동일한 주파수 대역을 가진 신호를 출력한다.

제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부 PHY#1 (231-1)의 기지국 신호 구동부(111-2)의 입력 포트 RF_1_MIMO로의 기존 연결을 끊고, 새롭게 생성되어 실행하는 하위 프로토콜 처리부 PHY#2 (231-2)를 기지국 신호 구동부(111-2)의 입력 포트 RF_1_MIMO로 연결한다. 두 개의 상위 프로토콜 처리부(211-1,2)와 두 개의 하위 프로토콜 처리부(231-1,2)가 실행되어 전체적으로 2개의 스몰 셀이 실행되는 것과 같다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-1,111-2)는 2개의 입력포트를 통해 알에프 신호들을 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-1)는 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다. 결합분배부(113)는 이 두 신호를 혼합하여 광 분배 유닛(130)으로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)가 알에프 신호를 변조하는 이유는 변조하지 않을 경우 결합분배부(113)에서 혼합된 신호를 이후에 분리할 수 없기 때문이다.

광 분배 유닛(130)은 이 혼합된 신호를 광 알에프 신호로 변환하여 분배한다. 원격지의 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 분배된 광 알에프 신호를 수신한다. 리모트 광 유닛(150-1)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_SISO대역의 알에프 신호를 추출하여 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-2)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 또다른 정해진 주파수 대역만, 여기서는 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변조기를 통해 대역 다운 혹은 업 변환하여 그 정해진 주파수 대역으로 변환하고 증폭한 다음 안테나로 송출한다. 결과적으로 두 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 동일한 대역의 알에프 신호로 상이한 LTE 데이터를 송출하므로, 2개의 이동통신 셀을 구성하며, 사용자 수와 대역폭이 도 13에 도시된 제 1 동작 모드에 비해 2배로 확장될 수 있다.

도 14는 도 4 혹은 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 3 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 12에 도시된 제 1 동작 모드에서 사용자들이 사용하는 대역폭을 증가시킬 필요가 발생하면, 제안된 발명에 따른 시스템이 취할 수 있는 대응의 한 예가 제 3 동작 모드로 기술된다.

일 양상에 따르면, 공통 제어기(213)는 대역폭의 증가가 요구될 때 하위 프로토콜 처리부를 추가로 활성화하며, 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하고 하위 프로토콜 처리부의 변조 여부를 제어한다. 도시된 제 3 동작 모드에서, 공통 제어기(213)는 새로운 타스크들(tasks)을 생성하여 실행하되, 새로운 하위 프로토콜 처리부(231-2)를 생성하여 실행한다. 공통 제어기(213)는 제2 매칭 스위치(250’)를 제어하여, 새롭게 생성된 하위 프로토콜 처리부(231-2)도 상위 프로토콜 처리부(211-1)에 연결한다.

도시된 제 3 동작 모드에서 새로운 하위 프로토콜 처리부(231-2)는 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-1)와 동일한 주파수 대역을 가진 신호를 출력한다.

제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부 PHY#1 (231-1)의 기지국 신호 구동부(111-2)의 입력 포트 RF_1_MIMO로의 기존 연결을 끊고, 새롭게 생성되어 실행하는 하위 프로토콜 처리부 PHY#2 (231-2)를 기지국 신호 구동부(111-2)의 입력 포트 RF_1_MIMO로 연결한다. 기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-1,111-2)는 2개의 입력포트를 통해 알에프 신호들을 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-1)는 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다. 결합분배부(113)는 이 두 신호를 혼합하여 광 분배 유닛(130)으로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)가 알에프 신호를 변조하는 이유는 변조하지 않을 경우 결합분배부(113)에서 혼합된 신호를 이후에 분리할 수 없기 때문이다.

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광 분배 유닛(130)은 이 혼합된 신호를 광 알에프 신호로 변환하여 분배한다. 원격지의 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 분배된 광 알에프 신호를 수신한다. 리모트 광 유닛(150-1)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_SISO대역의 알에프 신호를 추출하여 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-2)은 수신한 광 알에프 신호를 광전 변환하여 전기적인 알에프 신호로 변환한 다음 대역통과필터를 통해 또다른 정해진 주파수 대역만, 여기서는 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변조기를 통해 대역 다운 혹은 업 변환하여 그 정해진 주파수 대역으로 변환하고 증폭한 다음 안테나로 송출한다. 결과적으로 두 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 대역폭이 도 12에 도시된 제 1 동작 모드에 비해 확장될 수 있다.

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도 12 내지 도 14에 도시된 제 1 내지 제 3 동작 모드에 있어서, 커버리지의 확장은 헤드엔드 유닛 내의 기지국 신호 구동부의 변복조와, 대응하는 리모트 유닛의 변복조에 의존하였다. 그러나 제안된 발명은 이에 한정되지 않으며, 도 6 내지 도 8에서 도시된 바와 같은 무선 변환부를 제어하여 동일한 서비스 사업자가 사용하는 상이한 주파수 대역으로 변환함으로써, 헤드엔드단의 변복조를 불필요하게 할 수도 있다. 이러한 양상은 도 12 내지 도 14이나 이후에 설명하는 모든 동작 모드에 적용될 수 있지만, 여기서는 예시적으로 도 13에 도시된 제 2 동작 모드에 적용한 경우의 동작을 설명한다.

도 15는 도 13의 실시예를 통해 설명한 제 2 동작 모드를 구현하는 또다른 셀룰라 통신 시스템의 예를 도시한다. 도 13의 실시예와 동일하지만, 기지국 신호 구동부(111-2)와, 대응하는 리모트 유닛(150-2)에는 변복조부가 필요 없다. 대신에, 스몰셀 하위 유닛(230)의 하위 프로토콜 처리부들 각각에 무선 변환부(231’-1, 231’-2)가 연결된다. 물론, 당업자에게 자명한 바와 같이, 도 12 내지 도 14에 도시된 실시예들에 있어서도 하위 프로토콜 처리부들 각각에는 무선 변환부가 필요하며, 도시가 생략된 것일 뿐이다. 본 실시예에서 차이점은 무선 변환부들이 공통 제어기(213)에 의해 변복조 주파수가 제어된다는 점이다.

이동통신 서비스 제공자들은 대역폭이나 사용자 수를 최대한 많이 지원하기 위하여 동일한 서비스에 다중 주파수를 사용한다. 단말들은 동일한 서비스 사업자로부터 서비스를 검색할 때 다중 주파수를 모두 검색한다. 공통 제어기(213)는 사용자수나 대역폭을 늘리기 위하여 이 무선 변환부들의 변복조 주파수를 제어한다. 예를 들어 도 15에 도시된 실시예에 있어서, 동일한 서비스 사업자를 위해 추가적으로 상위 프로토콜 처리부(211-1)와 하위 프로토콜 처리부(231-2)가 활성화되고, 무선 변환부(231’-1)와 무선 변환부(231’-2)는 이 동일한 서비스 사업자가 사용하는 다중 주파수 중 둘을 선택하여 변복조하도록 제어된다. 이때 리모트 유닛(150-1)의 대역통과필터(153-1)는 무선 변환부(231’-1)의 대역으로 동조되고, 리모트 유닛(150-2)의 대역통과필터(153-2)는 무선 변환부(231’-2)의 대역으로 동조된다. 이와 같이, 실질적으로 동일한 사업자에 대해 커버리지 뿐 아니라 대역폭과 사용자수가 증가될 수 있다. 도 15의 실시예에서는 도 6에 도시된 구성을 적용하였지만, 도 7 혹은 도 8의 구성이 도 13에 적용될 수 있음은 도 15의 실시예를 통해 당업자에게 이해될 수 있을 것이다.

유사한 기법(scheme)이 도 6 내지 도 8에 도시된 구성을 사용하여, 도 14의 실시예에도 적용될 수 있다.

도 16은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 5 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같은 제 1 동작 모드에서, 사용자 수를 늘리거나 쓰루풋을 한층 더 증가시킬 필요가 있을 때 제 5 동작 모드가 개시될 수 있다. 혹은 도 13에 도시된 제2 동작 모드에서 쓰루풋을 높이기 위해 제 5 동작 모드가 개시될 수도 있다. 제 5 동작 모드에서, 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛(210)에서 추가로 또다른 상위 프로토콜 처리부(211-2)를 생성하여 실행하고, 스몰셀 하위 유닛(230)에서도 또다른 하위 프로토콜 처리부(231-2)를 생성하여 실행하고 이들을 연결한다. PHY#1,2가 하드웨어적으로 존재하는 회로일 경우 공통 제어기(213)는 단지 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-2)의 출력을 PHY#2에 연결한다.

기존의 상위 프로토콜 처리부(211-1)인 MAC+#1은 데이터 D1을 출력하지만, 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-2)인 MAC+#2는 데이터 D2를 출력한다. 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-1)인 PHY#1은 RF_1 대역의 신호를 송출하지만, 새롭게 실행되는 하위 프로토콜 처리부(231-2)인 PHY#2는 RF_2 대역의 신호를 송출한다.

제1 매칭 스위치(250)는 각각의 하위 프로토콜 처리부(231-1,231-2), 즉 PHY#1,PHY#2 (231-1,2)의 출력을 2개로 분배하여, 기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 입력 포트인 RF_1_SISO, RF_1_MIMO 포트와, 또다른 2개의 입력 포트인 RF_2_SISO, RF_2_MIMO 포트로 연결한다.

도시된 실시예에서, 기지국 인터페이스 유닛(110)은 RF_1 대역의 알에프 신호를 입력으로 하는, 활성화된 두 개의 기지국 신호 구동부(111-1, 111-4)를 포함하는데, 하나는 변조기를 포함하지 않으며, RF_1_SISO 입력 포트를 가지고, 다른 하나는 변조기를 포함하며, RF_1_MIMO 입력 포트를 가진다. 이때 기지국 신호 구동부(111-1)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_SISO 라고 지시하고, 기지국 신호 구동부(111-4)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_MIMO 라고 지시하기로 한다.

도시된 실시예에서, 기지국 인터페이스 유닛(110)은 RF_2 대역의 알에프 신호를 입력으로 하는, 활성화된 두 개의 기지국 신호 구동부(111-2, 111-3)를 포함하는데, 하나는 변조기를 포함하지 않으며, RF_2_SISO 입력 포트를 가지고, 다른 하나는 변조기를 포함하며, RF_2_MIMO 입력 포트를 가진다. 이때 기지국 신호 구동부(111-2)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_2_SISO 라고 지시하고, 기지국 신호 구동부(111-3)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_2_MIMO 라고 지시하기로 한다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-1,111-4)는 각각 분배된 알에프 신호를 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-1)는 RF_1_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-4)는 RF_1_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-2,111-3)는 각각 분배된 알에프 신호를 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 RF_2_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-3)는 RF_2_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다.

결합분배부(113)는 이 4개의 신호를 혼합하여 광 분배 유닛(130)으로 출력한다. 광 분배 유닛(130)은 이 혼합된 신호를 광 알에프 신호로 변환하여 분배한다.

원격지의 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 분배된 광 알에프 신호를 수신한다.

도시된 실시예에 있어서, 각각 리모트 광 유닛(150-1)은 도 9에, 리모트 광 유닛(150-2)은 도 10에 도시된 실시예의 구성을 가질 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하여, 도 18에 도시된 실시예에서 리모트 광 유닛들(150-1,150-2)의 동작을 설명한다.

도 9를 참조하면, 리모트 광 유닛(150-1)은 2 채널의 신호를 처리하며, 기지국 인터페이스 유닛(110)의 기지국 신호 구동부(111-1, 111-2)에서 출력된 두 가지 대역의 알에프 신호인 RF_1_SISO, RF_2_SISO 대역의 알에프 신호들을 송출하기에 적합한 구조를 가지고 있다.

리모트 광 유닛(150-1)의 상부 채널은 광전 변환부(151)에서 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-1)를 통해 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_SISO 대역의 알에프 신호를 추출하여 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-1)의 하부 채널은 광전 변환부(151)에서 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-2)를 통해 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_2_SISO 대역의 알에프 신호를 추출하여 증폭한 후 안테나로 송출한다. RF_1_SISO 대역의 알에프 신호와 RF_2_SISO 대역의 알에프 신호는 순방향으로는 결합부(159)에서 혼합되어 안테나로 송출된다. 업링크의 설명은 생략한다.

도 10을 참조하면, 리모트 광 유닛(150-2)은 2 채널의 신호를 처리하며, 기지국 인터페이스 유닛(110)의 기지국 신호 구동부(111-3,111-4)에서 출력된 두 가지 대역의 알에프 신호인 RF_1_MIMO, RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호들을 송출하기에 적합한 구조를 가지고 있다. 즉, 리모트 광 유닛(150-1)은 변복조부를 가지고 있지 않은데 리모트 광 유닛(150-2)은 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 RF_1 대역의 알에프 신호로 변환하기 위한 변복조부(155-2)와, RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호를 RF_2 대역의 알에프 신호로 변환하기 위한 변복조부(155-4)를 가지고 있다.

리모트 광 유닛(150-2)의 상부 채널은 광전 변환부(151)에서 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-2)를 통해 또다른 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변복조기(155-2)를 통해 대역 다운 변환하여 그 정해진 주파수 대역, 즉 여기서는 RF_1 대역으로 복조한 다음 증폭기(157-2)에서 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-2)의 하부 채널은 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-4)를 통해 또다른 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변복조기(155-4)를 통해 대역 다운 변환하여 또다른 정해진 주파수 대역, 즉 여기서는 RF_2 대역으로 변환하고 증폭기(157-4)에서 증폭하여 안테나로 송출한다. RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호와 RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호는 순방향으로는 결합부(159)에서 혼합되어 안테나로 송출된다. 업링크의 설명은 생략한다.

결과적으로 두 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)은 동일하게 RF_1 대역의 알에프 신호로는 D1 데이터를, RF_2 대역의 알에프 신호로는 D2 데이터를 송출한다. 즉, 2개의 주파수 대역 RF_1과 RF_2를 사용하여 서로 다른 data들인 D1 과 D2를 보내므로 2개의 셀 혹은 2 개로 구획된(sectorized) 단일의 셀과 동일하다.

도 17은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 6 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 16에 도시된 바와 같은 제 5 동작 모드에서, 추가적으로 쓰루풋을 증가시킬 필요가 있을 때 제 6 동작 모드가 개시될 수 있다. 제 6 동작 모드에서, 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛(210)에서 추가로 또다른 상위 프로토콜 처리부(211-3)를 생성하여 실행하며, 스몰셀 하위 유닛(230)에서도 또다른 하위 프로토콜 처리부(231-3)를 생성하여 실행하고 이들을 연결한다. PHY#1, PHY#2, PHY#3 가 하드웨어적으로 존재하는 회로일 경우 공통 제어기(213)는 단지 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-3)의 출력을 PHY#3에 연결한다.

기존의 상위 프로토콜 처리부(211-1,211-2)인 MAC+#1, MAC+#2은 각각 데이터 D1, D2를 출력하고, 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-3)인 MAC+#3는 데이터 D3를 출력한다. 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-1)인 PHY#1는 RF_1 대역의 신호를 송출하고, 새롭게 실행되는 하위 프로토콜 처리부(231-3)인 PHY#3는 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-2)와 마찬가지로 RF_2 대역의 신호를 송출한다.

제1 매칭 스위치(250)는 기존과 마찬가지로 하위 프로토콜 처리부(231-1), 즉 PHY#1의 출력을 2개로 분배하여, 기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 입력 포트인 RF_1_SISO, RF_1_MIMO 포트로 연결한다. 또 제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부(231-2), 즉 PHY#2의 출력은 기존과 마찬가지로 기지국 인터페이스 유닛(110)의 입력 포트인 RF_1_SISO 포트로 연결한다. 또 제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부(231-2), 즉 PHY#2의 기존의 기지국 인터페이스 유닛(110)의 입력 포트인 RF_2_MIMO 포트로의 연결을 끊고, 새롭게 생성된 하위 프로토콜 처리부(231-3), 즉 PHY#3를 기지국 인터페이스 유닛(110)의 입력 포트인 RF_2_MIMO 포트로 연결한다.

도시된 실시예에서, 기지국 인터페이스 유닛(110)은 RF_1 대역의 알에프 신호를 입력으로 하는, 활성화된 2 개의 기지국 신호 구동부(111-1, 111-4)를 포함하는데, 하나는 변조기를 포함하지 않으며, RF_1_SISO 입력 포트를 가지고, 다른 하나는 변조기를 포함하며, RF_1_MIMO 입력 포트를 가진다. 이때 기지국 신호 구동부(111-1)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_SISO 라고 지시하고, 기지국 신호 구동부(111-4)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_1_MIMO 라고 지시하기로 한다.

도시된 실시예에서, 기지국 인터페이스 유닛(110)은 RF_2 대역의 알에프 신호를 입력으로 하는, 활성화된 두 개의 기지국 신호 구동부(111-2, 111-3)를 포함하는데, 하나는 변복조기를 포함하지 않으며, RF_2_SISO 입력 포트를 가지고, 다른 하나는 변복조기를 포함하며, RF_2_MIMO 입력 포트를 가진다. 이때 기지국 신호 구동부(111-2)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_2_SISO 라고 지시하고, 기지국 신호 구동부(111-3)에서 출력되는 신호의 대역을 RF_2_MIMO 라고 지시하기로 한다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 2개의 기지국 신호 구동부(111-2,111-3)는 각각 PHY#2, PHY#3으로부터 알에프 신호를 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 RF_2_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-3)는 RF_2_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다.

도시된 실시예에 있어서, 각각 리모트 광 유닛(150-1)은 도 9에, 리모트 광 유닛(150-2)은 도 10에 도시된 실시예의 구성을 가질 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하여, 도 17에 도시된 실시예에서 리모트 광 유닛들(150-1,150-2)의 동작을 설명한다.

리모트 광 유닛(150-2)의 상부 채널은 광전 변환부(151)에서 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-2)를 통해 또다른 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변복조기(155-2)를 통해 대역 다운 변환하여 그 정해진 주파수 대역, 즉 여기서는 RF_1 대역으로 복조한 다음 증폭기(157-2)에서 증폭한 후 안테나로 송출한다. 리모트 광 유닛(150-2)의 하부 채널은 광전 변환된 알에프 신호를 대역통과필터(153-4)를 통해 또다른 정해진 주파수 대역, 여기서는 RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호를 추출하고, 변복조기(153-4)를 통해 대역 다운 변환하여 또다른 정해진 주파수 대역, 즉 여기서는 RF_2 대역으로 변환하고 증폭기(157-4)에서 증폭하여 안테나로 송출한다. RF_1_MIMO 대역의 알에프 신호와 RF_2_MIMO 대역의 알에프 신호는 순방향으로는 결합부(159)에서 혼합되어 안테나로 송출된다. 업링크의 설명은 생략한다.

결과적으로 리모트 광 유닛(150-1)은 RF_1 대역의 알에프 신호로 D1 데이터를 송출하고 RF_2 대역의 알에프 신호로 D2 데이터를 송출하며, 리모트 광 유닛(150-2)은 RF_1 대역의 알에프 신호로는 D1 데이터를, RF_2 대역의 알에프 신호로는 D3 데이터를 송출한다. 즉, 2개의 주파수 대역 RF_1과 RF_2를 사용하여 서로 다른 data들인 D1, D2, D3를 보내므로 3개의 셀 혹은 3 개로 구획된(sectorized) 단일의 셀과 동일하다.

도 18은 도 3 또는 도 5에 도시된 일 실시예에 따른 셀룰라 통신 시스템의 제 7 동작 모드를 설명하는 도면이다. 도 17에 도시된 바와 같은 제 6 동작 모드에서, 추가적으로 쓰루풋을 증가시킬 필요가 있을 때 제 7 동작 모드가 개시될 수 있다. 제 7 동작 모드에서, 공통 제어기(213)는 스몰셀 상위 유닛(210)에서 추가로 또다른 상위 프로토콜 처리부(211-4)를 생성하여 실행하며, 스몰셀 하위 유닛(230)에서도 또다른 하위 프로토콜 처리부(231-4)를 생성하여 실행하고 이들을 연결한다. PHY#1, PHY#2, PHY#3, PHY#4 가 하드웨어적으로 존재하는 회로일 경우 공통 제어기(213)는 단지 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-4)의 출력을 PHY#4에 연결한다.

기존의 상위 프로토콜 처리부(211-1,211-2, 211-3)인 MAC+#1, MAC+#2, MAC+#3는 각각 데이터 D1, D2, D3를 출력하고, 새롭게 실행되는 상위 프로토콜 처리부(211-4)인 MAC+#4는 데이터 D4를 출력한다. 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-1)인 PHY#1와, 새롭게 실행되는 하위 프로토콜 처리부(231-4)인 PHY#4는 RF_1 대역의 신호를 송출하고, 기존의 하위 프로토콜 처리부(231-2, 231-3)는 RF_2 대역의 신호를 송출한다.

제1 매칭 스위치(250)는 하위 프로토콜 처리부(231-1), 즉 PHY#1의 기지국 인터페이스 유닛(110)의 RF_1_MIMO 포트로 연결을 끊고, 새롭게 실행되는 하위 프로토콜 처리부(231-4), 즉 PHY#4를 기지국 인터페이스 유닛(110)의 RF_1_MIMO 포트로 연결한다. 나머지 두 입력포트의 연결은 제 6 동작 모드에서의 연결을 유지한다.

기지국 인터페이스 유닛(110)이나, 원격지의 리모트 광 유닛들(150-1, 150-2)의 구성은 전술한 제 6 동작 모드에서와 유사하다. 공통 제어기(213)는 이러한 시스템 구성(configuration) 정보를 가지고 있고, 그에 따라 제1 매칭 스위치(250)를 제어함으로써 동일한 주파수 대역을 가진 알에프 신호들간의 간섭(interference)을 줄일 수 있다.

기지국 인터페이스 유닛(110)의 4개의 기지국 신호 구동부(111-1, 111-2, 111-3, 111-4)는 각각 RF_1_SISO, RF_2_SISO, RF_2_MIMO, RF_1_MIMO 알에프 신호를 수신한다. 기지국 신호 구동부(111-1)는 RF_1_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-2)는 RF_2_SISO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 그대로 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-3)는 RF_2_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다. 기지국 신호 구동부(111-4)는 RF_1_MIMO 입력 포트로 수신한 알에프 신호를 변조하여 대역을 업 혹은 다운 변환하여 결합분배부(113)로 출력한다.

결과적으로 리모트 광 유닛(150-1)은 RF_1 대역의 알에프 신호로 D1 데이터를 송출하고 RF_2 대역의 알에프 신호로 D2 데이터를 송출하며, 리모트 광 유닛(150-2)은 RF_1 대역의 알에프 신호로는 D4 데이터를, RF_2 대역의 알에프 신호로는 D3 데이터를 송출한다. 즉, 2개의 주파수 대역 RF_1과 RF_2를 사용하여 서로 다른 data들인 D1, D2, D3, D4를 보내므로 4개의 셀 혹은 4 개로 구획된(sectorized) 단일의 셀과 동일하다.

즉, 스몰셀 하위 유닛(230)의 제1 매칭 스위치(250)에서 출력되는 알에프 신호의 대역은 매칭된 리모트 광 유닛 내부의 원격 분배 유닛(RDU)의 대역통과필터의 주파수와 일치하도록 매칭된다. 또 기지국 인터페이스 유닛(110)의 기지국 신호 구동부(111)에서 대역 변환된 경우 매칭된 리모트 광 유닛 내부의 원격 분배 유닛(RDU)의 대역통과필터의 주파수와 일치하도록 매칭된다.

제안된 발명의 양상을 일반화하여 서비스 용량이 추가로 요구될 때 좀 더 유연한 쓰루풋의 증가가 가능하다. 즉 리모트 유닛에 있는 대역통과필터의 통과 대역을 리모트 유닛마다 달리함으로써, 공통 제어기는 주파수 대역이 다른 물리 계층을 추가로 활성화하여 할당하든지, 아니면 동일한 주파수 대역을 사용하는 물리 계층에 대해 쓰루풋을 증가시키기 위해 연결될 리모트 유닛의 대역통과필터의 대역으로 업/다운 변환하도록 기지국 신호 구동부를 제어함으로써 일반적으로 쓰루풋의 증가가 가능해진다.

이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.

100 : 헤드엔드 유닛 110 : 기지국 인터페이스 유닛
111 : 기지국 신호 구동부 113 : 결합분배부
130 : 광 분배 유닛 150 : 리모트 유닛
200 : 스몰 셀 210 : 스몰 셀 상위 유닛
211 : 상위 프로토콜 처리부 213 : 공통 제어기
230 : 스몰 셀 하위 유닛 231 : 하위 프로토콜 처리부
250 : 제1 매칭 스위치

Claims

스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택의 상위 제 1 부분을 처리하는 상위 프로토콜 처리부를 복수 개 포함하는 스몰셀 상위 유닛(upper small cell unit)와,
스몰 셀의 프로토콜 스택의 나머지 제 2 부분을 처리하는 하위 프로토콜 처리부를 복수 개 포함하는 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)와,
각각의 하위 프로토콜 처리부의 출력 경로를 스위칭하는 제1 매칭 스위치(match switch), 그리고
요구되는 서비스 용량에 따라, 상기 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부와, 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들의 활성화를 제어하고, 상기 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하는 공통 제어기를 포함하는 스몰셀 신호원(small cell signal source)과;
스몰셀 신호원과 인터페이스되어 아날로그 알에프 신호의 양방향 분배를 처리하는 헤드엔드 유닛(headend unit)과; 그리고
헤드엔드 유닛에서 분배된 아날로그 알에프 신호를 안테나를 통해 무선 송출하고 무선 단말들로부터의 업링크 알에프 신호를 헤드엔드 유닛으로 전송하는 복수의 리모트 유닛(remote unit);
을 포함하되,
상기 공통 제어기는 대역폭의 증가가 요구될 때 하위 프로토콜 처리부를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,
상위 프로토콜 처리부는 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택 중 MAC 계층 및 그 상위 계층을 처리하고,
하위 프로토콜 처리부는 스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택 중 PHY 계층을 처리하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부들은 그 실행이 상기 공통 제어기에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 스몰 셀 하위 유닛의 복수의 하위 프로토콜 처리부들은 그 실행이 상기 공통 제어기에 의해 제어되는 소프트웨어 타스크(software task)로 구현되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 공통 제어기는 상기 스몰 셀 상위 유닛에 포함된 구성중 하나로 구현되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 공통 제어기는 사용자 수의 증가가 요구될 때 상위 프로토콜 처리부를 추가적으로 활성화시키는 셀룰라 통신 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 셀룰라 통신 시스템이 각각의 하위 프로토콜 처리부와 제1 매칭 스위치의 입력 단자들 사이에 하위 프로토콜 처리부의 출력을 알에프 신호로 변환하는 무선 변환부;를 더 포함하는 셀룰라 통신 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 공통 제어기는 동일한 서비스를 처리하는 복수의 무선 변환부가 상이한 주파수로 변조하도록 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 셀룰라 통신 시스템이 제1 매칭 스위치의 출력 단자들 각각에 연결되고, 하위 프로토콜 처리부의 출력을 알에프 신호로 변환하는 무선 변환부;를 더 포함하는 셀룰라 통신 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 공통 제어기는 동일한 서비스를 처리하는 복수의 무선 변환부가 상이한 주파수로 변조하도록 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 셀룰라 통신 시스템이 :
상기 헤드엔드 유닛은 상기 스몰 셀 하위 유닛의 복수의 하위 프로토콜 처리부로부터 각 대역의 신호를 입력 받아 필요에 따라 업/다운 대역 변환하여 출력하는 복수의 기지국 신호 구동부(base-station signal driving unit)와, 복수의 기지국 신호 구동부로부터 입력된 알에프 신호들을 혼합(mix)하여 출력하는 결합분배부(combine-divider)를 포함하는 기지국 인터페이스 유닛(BIU)을 포함하고,
상기 리모트 유닛은 상기 헤드엔드 유닛으로부터 수신한 알에프 신호 중 정해진 대역만을 필터링하는 대역통과필터와, 필터링된 알에프 신호를 필요에 따라 업/다운 대역 변환하여 출력하는 변복조부를 포함하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 매칭 스위치는 복수의 하위 프로토콜 처리부의 출력들과 아날로그 분산 안테나 시스템의 헤드엔드 유닛의 복수의 입력 사이에 연결되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 13에 있어서, 상기 공통 제어기는 대역폭의 증가가 요구될 때 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하고 하위 프로토콜 처리부의 변조 여부를 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 상위 프로토콜 처리부와 그에 대응하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화하되 기존과 다른 주파수 대역에서 알에프 신호를 송수신하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부를 기지국 신호 구동부에 연결하도록 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 14에 있어서, 상기 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 상위 프로토콜 처리부와 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부에 연결된 기지국 신호 구동부는 업/다운 대역 변환하도록 제어하고, 그에 대응하는 리모트 유닛은 반대로 대역 변환하도록 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 제1 매칭 스위치는 복수의 상위 프로토콜 처리부의 출력들과 복수의 하위 프로토콜 처리부의 입력 사이에 연결되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 17에 있어서, 상기 공통 제어기는 대역폭의 증가가 요구될 때 제1 매칭 스위치(250)와 하위 프로토콜 처리부(231)의 동작을 제어하고 조합하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 18에 있어서,
상기 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 기존과 다른 주파수 대역에서 알에프 신호를 송수신하는 하위 프로토콜 처리부를 활성화하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 18에 있어서,
상기 공통 제어기는 서비스 용량이 추가로 요구될 때 추가로 하위 프로토콜 처리부를 활성화하고, 추가로 활성화된 하위 프로토콜 처리부에 연결된 기지국 신호 구동부는 업/다운 대역 변환하도록 제어하고, 그에 대응하는 리모트 유닛은 반대로 대역 변환하도록 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 셀룰라 통신 시스템이 :
스몰 셀 하위 유닛의 각각의 하위 프로토콜 처리부와 스몰 셀 상위 유닛의 각각의 상위 프로토콜 처리부 간의 연결을 스위칭하는 제2 매칭 스위치;를 더 포함하고
상기 공통 제어기는 제1 매칭 스위치에 추가하여 제2 매칭 스위치의 연결도 제어하도록 구성되는 셀룰라 통신 시스템.
청구항 21에 있어서,
상기 공통 제어기는 사용자 수의 증가가 요구될 때 상위 프로토콜 처리부를 추가적으로 활성화시키고 제2 매칭 스위치의 연결을 제어하는 셀룰라 통신 시스템.
스몰 셀(small cell)의 프로토콜 스택의 상위 제 1 부분을 처리하는 상위 프로토콜 처리부를 복수 개 포함하는 스몰셀 상위 유닛(upper small cell unit)와,
스몰 셀의 프로토콜 스택의 나머지 제 2 부분을 처리하는 하위 프로토콜 처리부를 복수 개 포함하는 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)와,
스몰 셀 하위 유닛의 각각의 하위 프로토콜 처리부와 스몰 셀 상위 유닛의 각각의 상위 프로토콜 처리부 간의 연결을 스위칭하는 제2 매칭 스위치, 그리고
요구되는 서비스 용량에 따라, 상기 스몰 셀 상위 유닛의 복수의 상위 프로토콜 처리부와, 스몰 셀 하위 유닛(lower small cell unit)의 복수의 하위 프로토콜 처리부들의 활성화를 제어하고, 상기 제2 매칭 스위치의 연결을 제어하는 공통 제어기를 포함하는 스몰셀 신호원(small cell signal source)과;
스몰셀 신호원과 인터페이스되어 아날로그 알에프 신호의 양방향 분배를 처리하는 헤드엔드 유닛(headend unit)과; 그리고
헤드엔드 유닛에서 분배된 아날로그 알에프 신호를 안테나를 통해 무선 송출하고 무선 단말들로부터의 업링크 알에프 신호를 헤드엔드 유닛으로 전송하는 복수의 리모트 유닛(remote unit);
을 포함하되,
상기 공통 제어기는 대역폭의 증가가 요구될 때 하위 프로토콜 처리부를 추가로 활성화시키고 그에 따라 제1 매칭 스위치의 연결을 제어하는 셀룰라 통신 시스템.