고주파 병렬 전송 시스템 및 방법 document_id A220623107154

최근, 무선 데이터 전송의 사용을 요구하는 통신 애플리케이션의 유형의 증가가 두드러지고 있다. 그러한 애플리케이션은, 예를 들면, 비디오 회의(video conferencing), 주문형 비디오(video-on-demand), 고속 인터넷 액세스, 고속 LAN, 온라인 게임, 및 고화질 텔레비전을 포함한다. 예를 들면, 집이나 사무실에서 컴퓨팅 디바이스는 무선 네트워킹 시스템을 이용해서 계속해서 접속되어 있다. 많은 부가적인 형태의 디바이스들이 또한 무선 통신을 마음에 두어 설계되고 있다. 신호들은, 약 3 ㎓이하의 주파수에서, 지향성이 덜한 경향이 있기 때문에, 근처의 물체에 부딪쳐 반사되게 된다. 이러한 반사된 신호들은, 반사된 신호들이 의도된 수신기에 원래 신호보다 늦게 도달하게 하는 "멀티패스(multipath)"로 알려진 것을 초래하게 된다. 이러한 효과를 최소화하는 한가지 방법은, 주어진 스펙트럼 대역을 주어진 영역 내의 단일 신호 공급자에게 허가함으로써 주파수 스펙트럼을 나누는 것이다. 높은 주파수에서(예를 들면, 약 3 내지 60 ㎓), 신호들은 다소 지향성이 되어, 위에서 언급된 멀티패스 문제를 크게 줄인다. 그렇게 하여, 주어진 공간 및/또는 주파수에 공존할 수 있는 신호 공급자의 수가 극적으로 증가할 수 있다. 57 ~ 64 ㎓("60 ㎓ 대역") 대역은 전자기 스펙트럼의 밀리미터-파장 부분에 위치하며, 상업적 무선 애플리케이션을 위해서는 많이 이용되지 않고 있다. 이 스펙트럼은 미국 내의 FCC 및 전세계 다른 단체에는 허가되지 않는다. 이 스펙트럼에서 달성될 수 있는 높은 데이터 레이트 뿐만 아니라, 60 ㎓ 대역에서의 에너지 전파는 간섭에 대한 뛰어난 면역, 높은 보안, 및 주파수 재사용 등의 많은 다른 이점을 가능하게 하는 독특한 특성을 갖는다. 60 ㎓에서의 전송은 본래 훨씬 더 지향성일 수 있고, 서로 아주 근접하여 위치한 다른 신호 소스들과 공존할 수 있다. 지향성은 안테나가 그 에너지를 의도한 방향으로 얼마나 잘 집중시키느냐의 척도이다. 고 집중 안테나(highly focused antennas)는 동일한 지리적 영역 내의 링크들 사이의 간섭의 가능성을 최소화시키고, 전송이 차단될 위험을 최소화시키며, 의도된 방향으로만 에너지를 확장시킴으로써 성능을 최대화시킨다. 60 ㎓ 범위에서의 저전력 전송(즉, FCC에서 허용한 40㏈m보다 낮은)은 프리 에어(free air)의 범위로 그 범위가 제한되고, 에너지의 산소 흡수에 기인하며, 벽 같은 구조물에 의해서 쉽게 멈추거나 반사된다. 이러한 외관상의 제한은 전송의 본래의 보안에 기여한다. 전방향성(omni-directional) 전송은 점대 다중점 전송(point to multi-point transmissions)에 있어서 유용하지만, 점대점 전송의 경우에는 에너지 소모적이다. 전방향성 전송과 동일한 전력의 집중, 또는 지향성의 송신기는, 동일한 범위가 필요하면 전방향성-송신기(omni-transmitter;OR)의 범위를 훨씬 초과할 것이므로, 집중 송신기가 훨씬 적은 전력을 사용할 것이다. 집중 송신기는 유사 주파수 집중 송신기가 전방향성 송신기보다 더 가까운 근접성을 갖고 공존할 수 있게 한다. 다중의 지향성 송신기들을 병렬로 둠으로써 데이터 레이트 능력(data rate capability)은 송신기의 수를 곱한 만큼 배가 된다. 데이터 레이트는 이용가능한 대역폭 및 대역폭에서의 SNR(signal-to-noise)에 직접적으로 관련된다. 이용가능한 SNR 및 대역폭은, 심볼 당 비트에 차례로 영향을 미치는 변조 스킴을 지시한다. 예를 들면, 단순한, 로버스트(robust) DQPSK 변조 스킴(심볼당 2 비트)을 이용하는 1 ㎓의 대역은 초당 2기가 비트(Gbps)를 낸다. 심볼당 더 많은 비트를 얻으려면 더 정밀한 변조기 및 복조기 뿐만 아니라 방음 장치(quieter) 데이터 채널을 필요로 한다. 데이터 레이트가 쉽게 2 Gbps를 초과하는 60 ㎓의 경우, 비교적 짧은 범위에 걸쳐 과도하게 높은 데이터 레이트를 초래한다. 송신을 집중 또는 지향시키는 한 가지 방법은 "혼(horn)" 안테나를 이용하는 것이지만, 이러한 것들은 비싸고, 크고, 방향 및 초점의 면에서 고정되어 있다. 종래의 60 ㎓ 송신에 의해 가능한 것보다 더 지향성인 송신 및 더 높은 데이터 레이트 송신에 대한 요구가 여전이 있다. 따라서, 60 ㎓ 송신의 이점을 유지하면서 전술한 문제점을 극복하는 고주파 병렬 RF 송신을 위한 시스템 및 방법에 대한 요구가 있다.