KR20110115996A - 다중 대역 데이터 전송 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전송 시스템에서 사용될 수 있는 대역폭 및 그 전체 전송 용량을 증가시키기 위해 하나 이상의 전송 대역(9a, 9b)(하나의 대역은 연속하는 주파수들의 범위임)의 동시 사용으로 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있는 다중 대역 데이터 전송 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 서로 다른 대역들(9a, 9b)의 분리를 위해 아날로그 필터들(7)의 사양들을 간략화하여 디지털 구현과 연관된 어려움을 증가시키지 않고 상기 대역폭의 사용을 가능하게 한다.
Description
본 명세서에 설명되는 것과 같이, 여기서 제시된 본 발명은 통신에서 사용된 채널에 따라 다양한 주파수 대역들을 이용하고 다양한 대역들을 동기화함으로써, 구현되는 시스템에서 더 큰 대역폭의 사용을 허용하는 다중 대역 데이터의 전송 방법에 관한 것이다.
본 발명의 주요 장점은 다수의 대역들을 사용하여 시스템 대역폭을 증가시키고, 이에 따라 전송될 수 있는 정보의 양을 증가시키며, 상기 대역들이 동기화될 때 디지털 구현이 용이해지고 아날로그 필터들의 사양(specification)들이 간략해지며, 따라서 낮은 비용으로 전송 용량의 증가를 달성하는 것이다.
본 발명의 방법은 전송 매체에 상관없이 임의의 통신 시스템에서 사용될 수 있지만, 특히 특정 주파수들에서 잡음 또는 간섭이 발생하는 매체, 또는 통신 채널로서 사용되는 전기 그리드(electrical grid)의 경우에서와 같이, 입력가능한 전력의 최대 스펙트럼 밀도가 그 표준(standard)으로 인해 주파수에 따라 변화하는 매체에서 유용할 수 있으며, 이것은 프로세스(process)가 잡음 또는 간섭에 의해 영향받는 주파수들과 일치하지 않는 대역들을 사용할 수 있고 각각의 대역의 특성들을 상기 표준이 입력을 허용하는 스펙트럼 전력 밀도에 적응시킬 수 있기 때문이다.
대부분의 통신 시스템들에서, 대역폭을 증가시키는 것은 더 큰 전송 용량을 의미한다. 문제는 물리적인 매체 또는 통신 채널이 일반적으로 특정 부분들 또는 주파수 대역들만이 사용될 수 있는 주파수에서 변화하는 몇 가지 특징들을 가지는 것이다. 예를 들어, 전기 그리드에서, 30 MHz에서 시작하는 입력될 수 있는 전력은 현재의 표준으로 인해 30 MHz 미만의 주파수들에서 입력될 수 있는 전력에 비해 상이하다. 또한, 전기 그리드는 전송 매체로서 바람직하지 않도록 만드는 다른 특징들을 갖는다. 즉, 잡음 플로어(noise floor)가 주파수에 따라 감소하며, 그 주파수에서 감쇄가 증가하며, 주파수-변조(FM : frequency modulation) 무선 대역(88.5 내지 108 MHz)에서 다량의 잡음이 존재한다.
따라서, 통신 용량을 개선하기 위해, 통신 시스템은 각각의 대역을 분리하기 위한 서로 다른 필터들을 포함하는 것과 시스템의 최종 비용에서 상당한 증가를 전제로 하는 특정 대역들(즉, 주파수 범위들)을 사용해야 한다. 본 발명의 방법은, 본 발명을 구현하는 시스템이, 사용되는 서로 다른 주파수 대역들이 동기화될 때, 상기 필터들을 간소화하고 이 필터들의 비용을 감소시키며 시스템의 최종 비용을 감소시키는 감소된 비용의 시스템이 되도록 함으로써 상기 문제점을 극복한다.
다중 대역 전송과 관련된 다양한 기술들은 당업계에 존재한다. 예를 들어, 특허 WO2004/100392는 디지털 필터들의 뱅크(bank)에 의해 디지털 방식으로 분리가 달성되는 몇몇 중첩되는 서브-대역(sub-band)들을 가지는 시스템을 도시한다. 상기 발명에서, 대역들은 동기화되고 아날로그 분리가 발생되며, 이로 인해 아날로그 프론트 엔드(AFE : analog front end) 및 변환기들의 설계가 간략화되며, 이것은 대역들 각각을 지원해야 하는 동적 범위가 전체 대역이 단일 아날로그 대역으로서 취급될 경우에 지원해야할 동적 범위에 비해 감소되기 때문이다. 또한, 상기 발명은 대역들 각각의 아날로그 프론트 엔드(AFE)의 이득 및 잡음 플로어의 측면에서 최적화된 설계를 허용한다.
더 높은 주파수 대역을 사용하기 위한 프로세스가 당업계에 공지되어 있으며, 특허들 미국특허 US 6,985,715 및 미국출원공개 US2002/0010870에 도시된 것과 같이 다수의 가능한 구현예들이 존재한다. 임의의 경우에, 상기 특허들은 또 다른 주파수 대역을 사용하기 위해 주파수를 더 높이는 방법을 설명하지만, 상기 대역들을 동시에 사용하지는 않으며, 이러한 이유로 상기 특허들은 본 발명의 방법을 예상하지 못할 뿐만 아니라 추론할 수도 없다.
다른 한편으로, 특허 WO2007039723은 각각의 대역에 대하여 매체 액세스 부분(MAC : medium access part) 및 서로 다른 물리적인 부분(PHY : physical part)을 가지며, 서로 다른 주파수 대역들에서 동작하는 몇몇 독립적이고 서로 다른 시스템들을 제안한다. 상기 특허는 전송 및 수신 체인(chain)들이 디지털 레벨에서 복제되어야만 하며, 아날로그 분리 필터들의 비용이 높고 서로 다른 시스템들 사이에 보호 대역(guard band)이 커지는 단점을 가지며, 상기 단점은 서로 다른 대역들 사이의 동기화로 인해 본 발명의 절차에 의해 해결된다.
US2008006310과 같은 다른 특허들이 언급될 수 있고, 상기 특허에서 가변 심볼 시간의 개념이 제시되어 있지만, 상기 설명으로부터 추론될 수 없는 특징인, 다수의 대역들에서의 동시 사용의 개념은 제시되어 있지 않다.
전술된 단락들에서 제시된 목표들을 달성하고 단점들을 회피하기 위해, 본 발명은 신호들의 전송 및 수신을 위한 둘 이상의 전송 대역들, 즉 연속적인 주파수 범위들을 동시에 사용하고, 아날로그 수단에 의해 수신시에 서로 다른 대역들을 분리하며 다중 캐리어 변조(multicarrier modulation)를 사용하는, 데이터의 다중 대역 전송을 위한 절차를 포함한다. 시스템은 서로 다른 대역들에서의 전송 및 수신이 동기화된 형태로 달성되는 것, 즉, 모든 대역들이 동시에 전송하고 모든 대역들이 동시에 수신하는 것을 특징으로 하며, 대역들의 각각에서 사용되는 심볼 시간(symbol time)들이 서로 다른 대역들을 위해 사용되는 심볼 시간들의 최소 심볼의 1/2 시간의 정수 배수(whole multiple)들인 것을 특징으로 한다. 그 때문에, 시스템의 디지털 구현예가 더 쉬워지고, 서로 다른 아날로그 필터들의 사양들이 간략화되며, 하드웨어의 재사용이 허용된다.
상기 방법은 임의의 전송 매체 상의 통신 시스템들에서 사용될 수 있지만, 전송 용량을 증가시키기 위한 최적의 매체는 전기 그리드, 동축 케이블 및 꼬임쌍 배선(twisted pair wire)들이다.
바람직한 실시예에서는, 상기 방법으로 이득을 최대화하기 위해, 대역들 또는 연속적인 주파수 범위들이 20 MHz와 동일하거나 더 큰 대역폭을 갖는다.
다른 한편으로, 상기 방법은 시간과 주파수 사이의 변환 수단으로서, 사용되는 대역들의 각각에서 동일한 개수의 포인트(point)들을 가지는 직접 이산 푸리에 변환(DFT : discrete Fourier transform) 및 이산 푸리에 역변환(IDFT : inverse discrete fourier transform)을 사용할 수 있다.
기저 대역(base band)과 상이한 주파수 대역에서의 전송의 간단한 형태는 먼저 기저 대역에서 신호를 생성하고, 이후에 상기 신호가 최적의 대역 내에 위치될 때까지 주파수 내에서 신호를 전치(transpose)시키는 것을 포함한다.
본 발명의 방법을 사용하는 시스템은 모든 대역들에 대한 공통의 전송시에 또는 대역들의 각각에 대한 서로 다른 전송시에 아날로그 프론트 엔드(또는 AFE(analog front end))를 사용할 수 있다. 두 가지 구현예들이 모두 가능하며, 이것은 응용하는 바에 따라 결정될 것이다.
상기 방법의 결과의 최대의 최적화를 위해, 자동 이득 제어(automatic gain control)는 하나의 대역에서의 이득이 대역들의 휴지부(rest)에서의 이득에 영향을 주지 않도록 하는 방식으로 사용되는 각각의 대역에 대하여 독립적이어야 한다.
다른 한편으로, 시스템을 네트워크 내의 다른 시스템들과 동기화하는 작업을 실행하기 위하여 모든 주파수 대역들을 사용하는 것은 필요하지 않다. 상기 방법이 구현하는 시스템 동기화는 시스템 내의 다수의 대역들 중 하나만을 사용하여 행해질 수 있고, 상기 대역은 사용되는 주파수들 중 최저 주파수에 위치된 대역인 것이 바람직하며, 이것은 다수의 통신 채널들에 있어서, 이 대역은 최대 커버리지(coverage)를 달성하는 대역이고, 더 높은 주파수들보다 더 적은 감쇄를 가지기 때문이다.
시스템의 비용 감소에 성공하기 위해서는, 주파수 영역들에서의 처리와, 시간 및 주파수 사이의 변환과, 둘 이상의 대역들을 처리하기 위한 직접 이산 푸리에 변환(DFT) 및 이산 푸리에 역변환(IDFT)의 수단들을 재사용하는 것이 가능하다.
동일한 방식으로, 상기 방법의 일 실시예에서는, 둘 이상의 대역들의 처리시의 시간에서의 처리 수단을 재사용하거나, 주파수 영역에서의 처리 매체, 시간 영역에서의 처리 매체 및 시간과 주파수 사이의 처리 매체의 재사용을 결합하는 것이 가능하다.
상기 방법은 또한, 대역들이 동기식으로 사용되는 즉, 모든 대역들에서 동시 전송 및 동시 수신이 이루어지는 주기들과, 대역들이 독립적으로 또는 비동기식으로 사용되는 주기들로 채널을 분할하는 것과 함께 사용되어, 다중 대역 데이터 전송 시스템은 대역들을 비동기식으로 사용하는 다른 시스템들과 채널을 공유할 수 있다. 다수 사용자들에 대한 전송을 위해, 상기 방법은 각각의 사용자에 대한 서로 다른 대역, 각각의 사용자에 대한 캐리어(carrier)들의 그룹을 사용하거나, 각각의 사용자에게 전송하기 위해 시간에서의 다중화(multiplexation)를 수행할 수 있다.
다중 캐리어 변조가 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing : 직교 주파수 분할 다중화)일 때, 상기 방법은 다중 접속을 위한 직교 주파수 분할(OFDMA : orthogonal frequency division for multiple access)의 기술들을 적용하여, 캐리어들의 서로 다른 그룹들 또는 서로 다른 대역들을 서로 다른 사용자들에게 할당할 수 있다.
결국, 다중 대역 전송 방법은 MIMO 처리 기술(다중 입력, 다중 출력)을 포함할 수 있다. 이것은 대역들이 주파수에서의 분할, 공간에서의 분할 또는 이들의 조합에 의해 다중화되도록 한다.
이하, 본 명세서의 더 나은 이해를 용이하게 하고 본 명세서의 완전한 부분을 형성하기 위해, 몇몇 도면들이 하기에 설명되며, 하기 도면에서 본 발명의 목적은 설명을 위한 것이며 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 방법의 일 구현예를 블럭 다이어그램의 형태로 도시한다.
도 2는 본 방법에서 사용되는 몇몇 대역들 사이에서 시간들 사이의 관계를 도시한다.
도 3은 주파수의 캐리어들 사이의 간격과 2개의 대역들에 대한 심볼의 지속기간 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 전기 그리드에 대한 구현예에서 서로 다른 대역들로 입력되는 전력을 도시한다.
도 5는 전기 선이 통신 매체로서 사용될 경우, 입력되는 전력의 스펙트럼 밀도(PSD : spectral density of power) 및 배경 잡음 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 전기 그리드를 통해 통신들을 전송할 경우에 본 발명이 사용할 수 있는 서로 다른 대역들을 도시한다.
도 7은 서로 다른 대역들의 디지털 부분에서의 처리가 상기 대역들을 직렬로 처리함으로써 실행되는 구현예를 도시한다.
도 8은 대역들을 동기식으로 그리고 비동기식으로 사용하는 시스템들을 호환시키는 하나의 방식을 도시한다.
도 9는 2개의 서로 다른 대역들을 사용하여 두 사용자들에게 정보를 전송하는 것을 구현하기 위한 3가지 서로 다른 방식들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 방법에서 아날로그 프론트 엔드를 구현하기 위한 3가지 방식들을 도시한다.
도 11은 MIMO 처리가 본 발명의 방법에 부가될 경우에 사용될 수 있는 대역들 및 채널들의 몇몇 예들을 도시한다.
도 2는 본 방법에서 사용되는 몇몇 대역들 사이에서 시간들 사이의 관계를 도시한다.
도 3은 주파수의 캐리어들 사이의 간격과 2개의 대역들에 대한 심볼의 지속기간 사이의 관계를 도시한다.
도 4는 전기 그리드에 대한 구현예에서 서로 다른 대역들로 입력되는 전력을 도시한다.
도 5는 전기 선이 통신 매체로서 사용될 경우, 입력되는 전력의 스펙트럼 밀도(PSD : spectral density of power) 및 배경 잡음 사이의 관계를 도시한다.
도 6은 전기 그리드를 통해 통신들을 전송할 경우에 본 발명이 사용할 수 있는 서로 다른 대역들을 도시한다.
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도 8은 대역들을 동기식으로 그리고 비동기식으로 사용하는 시스템들을 호환시키는 하나의 방식을 도시한다.
도 9는 2개의 서로 다른 대역들을 사용하여 두 사용자들에게 정보를 전송하는 것을 구현하기 위한 3가지 서로 다른 방식들을 도시한다.
도 10은 본 발명의 방법에서 아날로그 프론트 엔드를 구현하기 위한 3가지 방식들을 도시한다.
도 11은 MIMO 처리가 본 발명의 방법에 부가될 경우에 사용될 수 있는 대역들 및 채널들의 몇몇 예들을 도시한다.
다음으로, 도면들에 적용된 도면 부호를 참조하여 본 발명의 구현에 관한 몇몇 예들에 대해 설명한다.
하기에서 설명될 서로 다른 구현예들에 대하여, 통신 매체로서 저전압(low voltage) 전기 그리드를 선택한다. 이 매체는 잡음의 존재 및 주파수에 따라 결정되는 그 거동(behavior)으로 인해 대부분의 통신들에 대하여 적대적인 것으로 판명되고 있으며, 상기 매체에 의해, 본 발명의 방법은 높은 비용 없이 더 큰 대역폭과 함께, 더 높은 전송 용량을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 다중 대역 방법을 사용하는 시스템이 정확히 2개의 대역들을 사용하는 구현의 일례에 대한 서로 다른 블럭들 사이의 데이터의 루트(route)를 도시한다. 송신기에서는, 데이터 분리기(1)와, 그 다음으로 매체에 대한 액세스를 위한 제어 블럭(2)이 위치된다. 그 후, 각각의 대역은 물리적 적응 블럭(3) 및 아날로그 프론트 엔드(4)에 의해 분리되는 것으로 처리된다. 최종적으로, 신호들은 신호 결합기 블럭(5)에 의해 결합되고, 통신 채널(6)로 입력된다. 수신기에서는, 신호들은 채널(6)로부터 획득되고 신호 분리기 필터(7)에 의해 분리된다. 각각의 대역은 아날로그 프론트 엔드(4) 및 서로 다른 물리적 적응 블럭(3)에 의해 처리되고, 최종적으로, 데이터는 매체에 대한 액세스를 위한 제어 블럭(2)을 통과하게 되고, 데이터 결합 블럭(8)에 의해 결합된다.
본 발명은 서로 다른 블럭들에서의 동기식 전송 및 수신과, 서로 다른 대역들에서 사용되는 최소 심볼의 1/2의 배수인 각각의 대역에서의 심볼 시간들의 사용에 기초하며, 이것은 단일 액세스 제어 블럭(2)에 의한 매체에 대한 액세스의 제어를 허용한다. 통신 매체와 서로 다른 대역들의 크기는 서로 상관없지만, 전기 그리드, 동축 케이블 및 꼬임쌍 케이블을 사용하고, 전송 매체로서 적어도 20MHz의 폭을 갖는 대역들을 사용하는 시스템들에서 최적의 결과들이 획득되며, 이것은 이러한 방식으로, 다량의 잡음 또는 간섭을 갖는 대역들 또는 주파수 범위들을 회피하는 것이 가능하기 때문이다.
동시에 전송 및 수신할 때, 즉, 모든 대역들 내에서 동시에 전송 또는 수신할 때, 아날로그 필터들의 사양들은 대역들이 독립적인 경우보다 더 완화되며, 이것은 인접한 대역에서 훨씬 더 많은 전력을 갖는 신호를 전송하면서 매우 낮은 전력의 신호를 수신해야 하는 경우를 회피하기 때문이다. 또한, 대역들 사이의 보호 대역들의 크기에 대한 필요성이 감소하며, 전송 및 수신시에 처리 블럭들을 재사용하여 대역들을 직렬로 처리하는 것이 가능하다.
일 구현예에서 동일한 대역들을 사용하는 것이 가능하지만, 이것은 엄밀히 필요한 것은 아니다. 다양한 대역들의 심볼 시간들이 서로 다른 대역들에서 사용되는 심볼 시간들의 최단 시간의 1/2의 정수 배수가 되어야 하는 것만 필요하다.
이것은 도 2에서 관찰될 수 있으며, 제 1 구현예(9)는 2-대역 시스템(9a, 9b에서의 관계를 도시하고, 여기서, 저주파수 대역(9a)은 하나의 심볼을 전송하고, 고주파수 대역(9b)은 2개의 심볼들을 전송한다. 상기 예에서, 시간과 주파수 사이의 변환을 행하기 위해 고속 푸리에 변환 블럭(FFT)이 사용되고, 상기 FFT가 모든 대역들에 대하여 재사용되면, 먼저, 저주파수 대역으로부터의 하나의 심볼을 처리하고, 그 후에 다른 대역으로부터 2개의 심볼들을 처리하며, 계속해서 데이터를 동일한 방식으로 분할할 것이다. 하기의 예(10)에서, 3개의 대역들(10a, 10b. 10c)이 사용되며, 여기서, 제 1 대역(10a)은 하나의 심볼을 전송하고, 제 2 대역(10b)은 2개의 심볼들을 전송하며, 제 3 대역(10c)은 3개의 심볼들을 전송한다. 마지막 예(11)는 2개의 대역들(11a, 11b)을 사용하며, 이들의 관계는 더 작은 심볼을 사용하는 대역의 심볼의 1/2의 3배이다.
하나의 크기의 심볼 또는 또 다른 크기의 심볼의 사용은 통신 채널의 특징들에 따라 결정된다. 예를 들어, 저전압 전기 그리드의 경우, 다중 경로들(지연 확산)의 존재로 인해 서로 다른 시간에 동일한 신호들이 수신기에 도착하는 것에 의해 왜곡이 발생되는 것으로 알려져 있다. 이 효과는 주파수가 증가할 때 감소하며, 이러한 이유로 짧은 심볼들을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
더 유리한 시스템을 달성하기 위해, 또 다른 구현예에서는, 모든 대역들 내에서 동일한 개수의 포인트들이 사용될 수 있으며, 그 결과로, 시간과 주파수 사이의 변환 수단이 대역들 각각에서 동일한 개수의 포인트들을 가질 것이고, 주파수에서의 처리 수단은 대역들 각각에 대하여 동일한 구조를 사용할 것이다. 시간과 주파수 사이의 변환 수단 및 주파수에서의 처리 수단은 도 1에 도시된 물리적 적응 블럭들(3) 내에 포함될 수 있다.
이 경우, 생성된 심볼들이 더 길거나 더 짧은 지속기간을 가질 수 있도록 캐리어들 사이의 간격을 변화시키는 것이 가능하다. 하나의 예가 도 3에 도시되어 있다. 이 도면에서는, 2개의 대역들(26, 27)의 주파수 표현(29) 및 또 다른 시간 표현(30)이 도시되며, 주파수 축(13)과 시간 축(28)이 표시되어 있다. 이 도면에서, 캐리어들 사이의 간격이 2배가 되면, 심볼의 지속기간은 1/2이 될 것이고, 동일한 개수의 캐리어들을 사용하여 커버(cover)되는 대역폭은 2배가 될 것이라는 점이 관찰된다. 직접 푸리에 변환 및 푸리에 역변환(DFT/IDFT)의 포인트들의 각각은 활성 또는 비활성 캐리어들에 상응할 것이고, 이것은 시스템이 사용가능한 대역폭에 적응될 때 더 많은 유연성(flexibility)을 제공한다. 대역들의 각각에서 입력된 전력은 서로 다를 수 있는데, 이것은 현존하는 표준을 따라야 하고, 그 주파수들에서 채널 내에 간섭을 고려하여 계산을 해야하기 때문이다. 도 4는 3개의 대역들을 갖는 전기 그리드 및 시스템에 대한 일례에서 입력가능한 전력의 스펙트럼 밀도의 그래프를 도시한다. 입력된 신호(12)의 전력의 최대 스펙트럼 밀도는 주파수(13)의 측면에서 시스템의 3개 대역들 각각에 대해 서로 다르다. 도 5는 주파수(13)의 측면에서 입력된 전력(14) 및 배경 잡음(15)의 스펙트럼 밀도의 한계를 도시한다. 이 채널 거동에 의해, 0 내지 200 MHz의 주파수 범위는 3개의 대역들: 0-30, 30-88, 및 108-200 MHz로 분할되는 것이 제안된다. 제 1 분할은 입력된 전력의 스펙트럼 밀도의 한계를 고려하기 위해 수행되며, 제 2 분할은 높은 잡음을 가지는 대역(주파수-변조 무선 대역)을 회피하기 위해 수행된다.
각각의 대역에서 신호를 생성하는 한가지 방식은 기저대역 내에서 신호를 생성하고, 이를 적절한 주파수들로 이동시키는 것이다. 이전의 구현예에 대하여, 2048개의 포인트들의 FFT와 0-30 MHz 대역에 대한 50 MHz의 샘플링 주파수가 사용될 때, 30-88 MHz 대역에 대한 100 MHz에서의 2048개 포인트들의 동일한 FFT와, 108-200 MHz 대역에 대한 동일한 포인트들의 또 다른 FFT를 사용하는 것이 가능하다. 만약 보호 대역이 30-88 MHz 대역 내에 포함되어, 대역이 36 내지 82 MHz가 될 때까지 그 크기를 감소하면, 상기 감소된 대역은 50 MHz에서 2048개 포인트들의 FFT를 적용하여 생성될 수 있다. 도 6에는, 서로 다른 구현예들에 의해 사용가능한 대역들이 도시된다. 제 1 분할(16)은 2개 대역들, 0 내지 30 MHz의 하나의 대역 및 36-82 MHz의 다른 대역을 사용한다. 제 2 분할(17)은 3개의 대역들, 0 내지 30 MHz, 36 내지 82 MHz, 및 108 내지 208 MHz를 사용한다. 제 3 분할(18)은 3개의 대역들, 0 내지 30 MHz, 36 내지 82 MHz, 및 108 내지 308 MHz를 사용한다. 제 4 분할(19)은 0 내지 30 MHz 및 36 내지 236 MHz의 대역들을 사용한다. 시스템의 구현 비용을 감소하기 위해, 몇몇 블럭들은 서로 다른 대역들의 신호들을 처리할 때 재사용될 수 있다. 이것은 도 7의 구현예에 도시되어 있으며, 더 높은 주파수에 위치된 대역을 처리하기 위한 하나의 블럭(20) 및 더 낮은 주파수에 위치된 대역을 처리하기 위한 하나의 블럭(21) 이외에도, 주파수에서 신호들을 처리하는 공통 블럭(22), 2개의 대역들에 의해 전송된 신호들의 주파수-시간 변환을 위한 공통 블럭(23) 및 전송된 신호의 시간에서의 처리를 실행하는 공통 블럭(24)이 존재한다. 수신시, 그 처리는 반대가 된다. 서로 다른 블럭들은 독립적으로 재사용되거나 재사용되지 않을 수 있으며, 다시 말해서, 독립적인 블럭들에 의해, 주파수에서의 처리 및 주파수-시간 변환이 수행될 수 있고, 각각의 대역의 시간에서의 처리가 수행될 수 있다. 본 발명의 방법에서, 수신시에 아날로그 부분(아날로그 프론트 엔드(AFE) 및 변환기들로 이해되는 것과 같은) 내의 각각의 대역에서 개별적인 처리가 항상 수행된다. 대조적으로, 전송시의 아날로그 프론트 엔드(AFE)는 모든 대역들에 대하여 공통이거나, 대역들 각각에 대하여 서로 달라질 수 있다. 자동 이득 제어(AGC)가 사용되는 경우, 상기 제어는 각각의 대역에 대하여 독립적일 수도 있다. 도 10에는, 본 발명의 방법을 적용함으로써 시스템 내의 전송을 위해 아날로그 프론트 엔드(AFE)를 생성하는 3가지 방식이 도시되어 있다. 제 1 구현예(40)에서, 모든 대역들은 단일 AFE 전송 체인을 사용하고 있으며, 이것은 디지털 가산(43)이 디지털-아날로그 변환기(DAC, 44) 이전에 수행되고, 이들 모두는 물리적 적응 블럭(3)에 포함되며, 그 후에 그들은 필터링되고(5), 최종적으로 아날로그 프론트 엔드(4)에서 증폭된다(라인 드라이버(46)). 제 2 구현예(41)에서, 각각의 대역은 자신의 디지털-아날로그 변환기(44) 및 필터(45)에 의해 개별적으로 처리되며, 그 후에 신호들은 결합되고(47), 최종적으로 결합 결과는 증폭된다(46). 제 3 구현예(42)에서, 각각의 대역은 자신의 디지털-아날로그 변환기(44), 필터(45) 및 증폭기(46)에 의해 개별적으로 처리되며, 그 후에 서로 다른 신호들은 결합된다(47).
전송이 모든 대역들에서 항상 동시에 이루어진다는 사실을 이용하면, 시스템의 다수 대역들 중 하나만을 사용하여 시스템을 동기화시키는 것이 가능하다. 최저 주파수 대역은 일반적으로 긴 거리에서 가장 적게 감쇠하는 대역이기 때문에, 저주파수 대역은 상기 동기화를 달성하기 위해 또 다른 구현예에서 사용된다. 다른 한편으로, 도 8은 본 발명의 방법을 사용하는 시스템과 같이, 대역들을 동기식으로 사용하는 시스템들과 대역들을 비동기식으로 사용하는 다른 시스템들을 호환시키는 방법을 도시한다. 이 도면에서, 시간 축(28) 및 주파수 축(13)에 대하여 대역들의 사용이 표시된다. 먼저, 대역폭은 동기식으로 사용되고(31), 그 후에 2개의 비동기식 대역들이 존재하며(32), 최종적으로, 동기식 형태가 다시 사용된다. 서로 다른 주기들의 시간에서의 지속기간 및 위치는 그리드의 조정기(coordinator)로부터의 매체 액세스 할당 메시지들에 의해 통신될 수 있다. 어떤 경우에는, 단일 사용자와 통신하기 위해 전체 대역을 사용하는 것은 필수적이지 않다. 도 9에는, 2개의 서로 다른 대역들(33 및 34)을 사용하는 3가지 서로 다른 경우들의 시간(28) 및 주파수(13)에서의 표현이 도시된다. 제 1 경우(35)에서, 각각의 대역은 서로 다른 사용자(38 및 39)에게 데이터를 전송하기 위해 사용된다. 제 2 경우(36)에서, 하나의 사용자(38)에게 전송되는 제 1 대역(33)의 캐리어들 및 다른 사용자(39)에게 전송되는 동일한 대역(33)의 캐리어들이 존재하며, 상기 사용자(39)는 또한 제 2 대역(34)의 모든 캐리어들을 사용한다. 제 3 경우(37)에서, 각각의 사용자(38 및 39)는 서로 다른 시간 인스턴트(time instant)에서만 2개의 완전한 블럭들을 사용한다. OFDMA 기술들에 의해 몇몇 사용자들로부터 동일한 수신기로 데이터를 전송하기 위해 유사한 방식들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 송신기들은 동일한 노드로 전송하기 위해 서로 다른 대역들 또는 캐리어들의 그룹들을 동시에 사용할 수 있다. 만약 MIMO 프로세싱 블럭(당업계에 이미 공지됨)이 본 발명의 방법을 구현하는 시스템에 부가되면, 지금까지 설명된 것과 같이 공간에서뿐만 아니라 주파수에서 대역들을 다중화하는 것이 가능하다. 이것은 도 11에 도시되어 있으며, X축(48)은 서로 다른 공간 채널들에 상응하고, Y축(49)은 주파수에 상응하며, Z축(50)은 입력가능한 전력의 스펙트럼 밀도에 상응한다. 동일한 시스템은 MIMO 프로세싱을 사용하지 않고 서로 다른 주파수들 상에서 대역들을 전송하거나(51), 공간적으로 서로 다른 채널들에 의해 동일한 주파수 대역 내에서 전송하여, 서로 다른 대역들의 정보를 분리하기 위해 MIMO 프로세싱을 사용할 수 있다(52). 제 3 경우(53)에 도시된 것과 같이 상기 두 과정들을 동시에 실행하는 것이 가능하다.
Claims (14)
- 둘 이상의 전송 대역들이 동시에 사용되고, 서로 다른 대역들이 수신시에 아날로그 수단에 의해 분리되며, 다중 캐리어 변조가 사용되는 다중 대역 데이터 전송 방법에 있어서,
상기 서로 다른 대역들에서의 전송 및 수신은 모든 대역들이 동시에 전송하고 모든 대역들이 동시에 수신하는 방식으로 수행되고;
상기 대역들의 각각에서 사용되는 심볼 시간들은 서로 다른 대역들을 위해 사용되는 심볼 시간들의 최소 심볼의 심볼 시간의 1/2의 정수 배수들인 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법을 구현하는 시스템은 전기 그리드, 동축 케이블 또는 꼬임쌍 배선 중에서 선택되는 전송 매체를 사용하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 서로 다른 대역들은 20 MHz와 동일하거나 더 큰 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 시간 및 주파수 사이의 변환의 수단으로서, 사용되는 대역들의 각각에서 동일한 개수의 포인트들을 가지는 직접 이산 푸리에 변환(DFT) 및 이산 푸리에 역변환(IDFT)의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 기저 대역에서 신호의 생성과, 하나의 대역에서 전송하기 위해 적합한 대역을 발견할 때까지 주파수에서의 전치(transposition)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
전송시의 아날로그 프론트 엔드(analog front end) 또는 AFE는 상기 대역들 모두에 대하여 공통인 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
전송시의 아날로그 프론트 엔드 또는 AFE는 상기 대역들 각각에 대하여 서로 다른 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 상기 방법을 구현하는 시스템에 의해 사용되는 대역들의 각각에 대한 독립적인 자동 이득 제어의 사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법을 구현하는 시스템의 동기화는 상기 시스템 내의 다수개의 대역들 중에서 하나의 대역만을 사용하여 수행되며, 상기 대역은 사용되는 주파수들 중 최저 주파수를 가지는 대역인 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
둘 이상의 대역들을 처리하는 것은 주파수 영역에서의 처리 수단, 시간 영역에서의 처리 수단, 시간 및 주파수 사이의 변환 수단(직접 및 간접 이산 푸리에 변환) 및 상기 2개의 전술된 수단의 조합 중에서 선택되는 수단의 재사용을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 채널은 동시 전송 및 수신이 모든 대역들에서 발생할 수 있는 주기들과, 다중 대역 데이터 전송이 대역들을 비동기식으로 사용하는 다른 시스템들과 채널을 공유할 수 있도록 하는 방식으로 대역들이 사용되는 주기들로 분할되는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 각각의 사용자에 대한 서로 다른 대역들의 선택적인 사용을 통해, 또는 각각의 사용자에게 전송하기 위해 시간에서의 다중화를 수행함으로써, 각각의 사용자에 대한 캐리어들의 그룹들을 다수의 사용자들에게 전송하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 다중 캐리어 변조는 OFDM이며, 상기 방법은 직교 주파수 분할에 의한 다중 액세스(OFDMA) 기술들을 사용하여 캐리어들 또는 대역들의 서로 다른 그룹들을 서로 다른 사용자들에게 선택적으로 할당하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 방법은 서로 다른 대역들의 주파수에서의 다중화, 동일한 대역들의 공간 다중화 및 이들 2개의 다중화들의 조합으로부터 선택되는 다중화를 달성하기 위해, MIMO 프로세싱 기술들(다중 입력, 다중 출력)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 대역 데이터 전송 방법.
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Free format text: TRIAL NUMBER: 2016101005324; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20160909 Effective date: 20180622 |
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