KR20030028890A - Apparatus for repeating a single Radio Frequency to Both-direction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중계기에 관한 것으로, 특히 휴대폰과 무전기와 같은 이동통신단말기의 중계기를 단일 캐리어 주파수를 이용하여 양방향 통신이 가능하도록 증폭 및 중계하는 단일주파수를 이용한 양방향 중계 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a repeater, and more particularly, to a bidirectional relay apparatus using a single frequency to amplify and relay the relay of a mobile communication terminal such as a mobile phone and a radio by using a single carrier frequency.
통상적으로, 송신 및 수신 주파수가 분리되는 2개의 주파수된 중계기에서 어느 일방향에서 타방향으로 중계하게 되며, 1주파수로는 송수신간의 간섭과 피드백에 의한 노이즈로 인해 중계기의 구현이 불가능하다.Typically, two frequency relays having separate transmission and reception frequencies are relayed from one direction to the other, and at one frequency, the relay cannot be implemented due to noise between the transmission and reception and noise due to feedback.
따라서, 중계기는 송신신호가 수신될 경우 이를 자동적으로 검출하여 차단 및 제거하는 신호제거기가 필수적으로 요구되며, 이와 같은 신호제거기가 장착된 중계기가 개발된 적은 없었다.Therefore, a repeater is essentially required a signal canceller that automatically detects, blocks, and removes a transmission signal when it is received, and a repeater equipped with such a signal canceller has never been developed.
물론, 국내특허공개 제1996-6344호에서 양방향 무전기 자동중계기를 개시하고 있지만, 제어수단을 통해 송수신회로를 번갈아가며 작동시키므로 양방향을 동시에 중계 및 통신하는 것이 불가능하였으며, 무전기와 같은 PTT(Press to Talk) 방식의 단말기에만 국한되는 문제점이 있었다.Of course, Korean Patent Publication No. 1996-6344 discloses an automatic two-way radio repeater, but it is impossible to relay and communicate in both directions at the same time by operating the transmission and reception circuit alternately through the control means, PTT (Press to Talk, such as a radio) There was a problem that is limited to the terminal type).
따라서, 종래에는 전파의 흐름경로가 서로 다른 두 개의 증폭시스템으로 구성되는 중계기에서 단일주파수를 이용한 송수신 증폭시스템을 구성할 경우, 송신회로를 통해 송신된 신호주파수가 타측 수신회로로 증폭되어 피드백되는 공진현상이 유발되어 단일주파수로는 송수신이 불가능하였고, 이로인해 송,수신시 다른 캐리어주파수를 사용해야 함에 따라 사용 주파수가 한정된 현실에서는 상당히 비경제적인 요인으로 작용하게 되었다.Therefore, conventionally, when a transceiving amplification system using a single frequency is constructed in a repeater composed of two amplification systems having different flow paths of a radio wave, the resonance of the signal frequency transmitted through the transmitting circuit is amplified and fed back to the other receiving circuit. Because of the phenomenon, it was impossible to transmit and receive with a single frequency, which caused the use of a different carrier frequency for transmission and reception.
따라서, 본 발명의 목적은 휴대폰과 무전기와 같은 이동통신단말기의 중계기에 송신신호가 수신되는 피드백신호를 제거하는 장치를 추가함으로써, 단일 캐리어 주파수를 이용하여 양방향 통신이 가능한 단일주파수를 이용한 양방향 중계 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to add a device for removing a feedback signal received a transmission signal to the repeater of a mobile communication terminal such as a mobile phone and a radio, by using a single carrier frequency bidirectional relay apparatus using a single frequency To provide.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전파가 서로 도달되지 않아 무선으로는 전혀 의사소통을 행할 수 없는 터널이나 지하, 철도 또는 산악지대 등지에서도 중,장거리 통화가 가능하여 평상시에는 원활한 업무를 수행할 수 있고, 긴급시에는 인명구조, 안전사고 예방 및 복구작업 등을 원활하게 수행할 수 있는 단일주파수를 이용한 양방향 중계 장치를 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is that the radio waves do not reach each other wirelessly can not communicate at all in the tunnel, underground, railway or mountainous areas, such as mid- and long-distance communication is possible to perform smooth work in normal In the event of an emergency, the present invention provides a bidirectional relay device using a single frequency that can smoothly perform lifesaving, safety accident prevention and recovery.
도 1은 본 발명에 의한 단일주파수를 이용한 양방향 중계 장치를 나타낸 블록도이고,1 is a block diagram showing a bidirectional relay apparatus using a single frequency according to the present invention,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 단일주파수를 이용한 양방향 중계기의 회로를 도시한 상세 회로도이다.2 is a detailed circuit diagram illustrating a circuit of a bidirectional repeater using a single frequency according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 제 1 송수신부 13: 대역패스필터10: first transceiver 13: bandpass filter
15: 패스전환스위치 20: 수신회로부15: path change switch 20: receiving circuit
21: 저잡음증폭부 25: 주파수변환부21: low noise amplifier 25: frequency converter
29: 전력증폭부 30: 제 2 송수신부29: power amplifier 30: second transceiver
33: 대역패스필터 35: 패스전환스위치33: Band pass filter 35: Pass selector switch
40: 수신회로부 41: 저잡음증폭부40: receiver circuit 41: low noise amplifier
45: 주파수변환부 49: 전력증폭부45: frequency converter 49: power amplifier
50: 신호제거부 51: 신호감쇄부50: signal removing unit 51: signal attenuation unit
53: P-시프터(Shifter) 55: 지연 필터53: P-Shifter 55: Delay Filter
60,65: 신호검출부 70: 마이크로프로세서60,65: signal detector 70: microprocessor
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 미약한 수신신호를 증폭하는 저잡음증폭부; 상기 저잡음증폭부를 통해 출력된 신호 중 필요 대역폭만큼의 신호를 선택한 후 주파수를 업-다운 변환하는 주파수변환부; 상기 주파수변환부를 통해 출력된 신호를 높은 전력의 신호로 증폭하는 전력증폭부; 상기 증폭부 및 주파수변환부를 통해 입출력되는 송수신신호를 결합하고 필요한 대역만 통과시키는 밴드패스필터; 상기 밴드패스필터를 통해 출력된 순방향 패스만 동작하게 하고 역방향 패스는 자동 정지하여 필터를 통해 역류되는 것을 제거하기 위한 패스전환스위치; 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 제공받아 공간에서의 피드백되는 전파를 장치내에서 제거하는 신호제거부; 상기 패스전환스위치의 경로절환을 판단하기 위해 송수신회로를 통해 출력되는 양방향에서의 수신 신호를 실시간으로 검출하고 시간차를 측정하는 송수신신호검출부; 및 상기 제반 장치 및 기능을 자동으로 동작 제어하고 판단하는 마이크로프로세서를 구비하는 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object, a low noise amplifier for amplifying a weak reception signal; A frequency converter for up-down converting a frequency after selecting a signal having a required bandwidth among the signals output through the low noise amplifier; A power amplifier for amplifying the signal output through the frequency converter into a high power signal; A band pass filter which combines the transmission and reception signals inputted and outputted through the amplifier and the frequency converter and passes only a required band; A path change switch for operating only a forward path output through the band pass filter and automatically stopping the reverse path to remove backflow through the filter; A signal removing unit which receives a signal transmitted and received through the antenna and removes a radio wave fed back in a space in the device; A transmission / reception signal detection unit for detecting a reception signal in both directions output through a transmission / reception circuit in real time and measuring a time difference to determine a path switching of the path conversion switch; And a microprocessor for automatically controlling and determining the various devices and functions.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 단일주파수를 이용한 양방향 중계 장치를 나타낸 블록도로서, 제 1 송수신부(10), 수신회로부(20), 제 2 송수신부(30), 송신회로부(40), 신호제거부(50), 신호검출부(60) 및 마이크로프로세서(70)로 이루어져 있다.1 is a block diagram illustrating a bidirectional relay apparatus using a single frequency according to the present invention, wherein a first transceiver 10, a receiver circuit 20, a second transceiver 30, a transmitter circuit 40, and a signal system are shown in FIG. Rejection 50, the signal detection unit 60 and the microprocessor 70.
통상, 단일주파수로 양방향 통신 중계를 가능하게 하는 기술을 구현하기 위해서는 신호제거부(50)의 구성이 필수적이며, 중계기의 수신회로부(20)는, 제 1 송신부(10)를 통해 출력된 미약한 수신신호를 증폭하는 저잡음증폭부(21)와, 상기 저잡음증폭부(21)를 통해 출력된 신호 중 필요 대역폭만큼의 신호를 선택하고 증폭하는 주파수변환부(25)와, 상기 주파수변환부(25)를 통해 출력된 신호를 높은 전력의 신호로 증폭하는 전력증폭부(29)로 이루어져 있다.In general, in order to implement a technique for enabling bidirectional communication relaying at a single frequency, the configuration of the signal removing unit 50 is essential, and the receiving circuit unit 20 of the repeater is weak outputted through the first transmitting unit 10. A low noise amplifier 21 for amplifying a received signal, a frequency converter 25 for selecting and amplifying a signal having a required bandwidth among the signals output through the low noise amplifier 21, and the frequency converter 25 It consists of a power amplifier 29 for amplifying the signal output through the high power signal.
또한, 제 1 송수신부(10)는, 안테나를 통해 입력된 신호를 수신하여 송수신신호를 결합(11)하고 필요한 대역만 통과시키는 밴드패스필터(13)와, 상기 밴드패스필터(13)를 통해 출력된 순방향 패스만 동작하게 하고 역방향 패스는 자동 정지하여 필터를 통해 역류되는 것을 제거하기 위한 패스전환스위치(15)로 이루어져 있고, 제 2 송수신부(30)는, 상기 수신회로부(20)의 전력증폭기(29)를 통해 출력된 순방향 패스만 동작하게 하고 역방향 패스는 자동 정지하여 필터를 통해 역류되는 것을 제거하기 위한 패스전환스위치(35)와, 상기 패스전환스위치(35)를 통해 입력된 신호를 수신하여 송수신신호를 결합(31)하고 필요한 대역만 통과시켜 안테나를 통해 송출하는 밴드패스필터(33)로 이루어져 있다.In addition, the first transceiver 10 receives a signal input through the antenna, the band pass filter 13 for combining (11) the transmitted and received signals and passing only necessary bands, and through the band pass filter 13 It consists of a path switching switch 15 for operating only the output forward path and the reverse path automatically stops to remove the reverse flow through the filter, the second transceiver 30, the power of the receiving circuit unit 20 Only the forward path output through the amplifier 29 operates and the reverse path automatically stops so that the path switching switch 35 for eliminating backflow through the filter and the signal input through the path switching switch 35 It consists of a band pass filter 33 which receives and combines the transmission and reception signals 31 and passes only the necessary bands through the antenna.
그리고, 신호제거부(50)는 상기 안테나를 통해 송수신되는 신호를 제공받아 공간에서의 피드백되는 전파를 장치내에서 제거하도록 이루어져 있고, 신호검출부(60)는 경로별 동작 장치를 선택하기 위한 패스전환스위치(15, 35)의 경로절환을 판단하기 위해 송수신회로(20, 40)를 통해 출력되는 양방향에서의 수신 신호를 실시간으로 검출하고 시간차를 측정하도록 이루어져 있고, 마이크로프로세서(70)는 상기 모든 기능을 자동으로 동작 제어하도록 구성되어 있다.In addition, the signal removing unit 50 receives a signal transmitted and received through the antenna and removes a radio wave fed back in the space in the device, and the signal detection unit 60 switches a path for selecting an operation device for each path. In order to determine the path switching of the switches 15 and 35, a received signal in both directions outputted through the transmission and reception circuits 20 and 40 is detected in real time and time difference is measured, and the microprocessor 70 performs all the above functions. It is configured to control the operation automatically.
즉, 필터(13, 33)는 서비스하고자하는 대역의 신호만을 여과하여 통과시키는 기능이 있으며, 패스전환스위치(15, 35)는 마이크로프로세서(70)에 의해서 어느 한 방향의 수신강도에 따라 다른 경로의 중계장치를 선택하는 기능이 있으며, 결합기(11, 31)는 중계 전송을 위한 증폭장치와 소거하고자 하는 동일한 주파수의 신호를 결합하는 기능을 갖고 있으며, 저잡음증폭부(21, 41)는 일반적으로 낮은 신호 세력을 수신하여 저잡음 증폭을 한 다음 유효 대역내의 신호만을 추출하여 고이득 전력 증폭하게 된다.That is, the filters 13 and 33 have a function of filtering and passing only signals of a band to be serviced, and the path change switches 15 and 35 are different paths depending on the reception intensity in one direction by the microprocessor 70. The combiner (11, 31) has a function of combining the amplification device for the relay transmission and the signal of the same frequency to be canceled, and the low noise amplifier (21, 41) in general It receives low signal forces, performs low noise amplification, and then extracts only signals in the effective band to achieve high gain power amplification.
그리고, 신호제거부(50)는, -180°위상을 갖는 신호를 발생하여 180°위상을 갖는 신호를 제거하는 P-시프터(51)와, 장치의 다단 결합에 의한 위상의 변화를 보정하며 감쇄하고자 하는 세력의 이득을 조절하는 신호감쇄기(53), 안테나로 방사된 신호만을 제거하기 위한 지연 필터(Delay Filter; 55)로 구성되어 있다.The signal removing unit 50 generates a signal having a phase of -180 ° and removes the signal having a phase of 180 °, and attenuates and attenuates the change in phase due to the multi-stage coupling of the device. It consists of a signal attenuator 53 for adjusting the gain of the desired power, and a delay filter 55 for removing only the signal radiated to the antenna.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 단일주파수를 이용한 양방향 중계기의 회로를 도시한 것으로, 수신시에 단말기에서 방사된 신호는 중계기의 송수신 안테나로 유입되어 저잡음증폭부(21) 및 주파수변환부(25)를 거쳐 전력증폭부(29)로 전달되며 전력 증폭기(29)에서는 원하는 출력으로 증폭하여 송신 안테나로 방출하게 된다.2 is a circuit diagram of a bi-directional repeater using a single frequency according to an embodiment of the present invention, the signal radiated from the terminal upon reception is introduced into the transmission and reception antenna of the repeater low noise amplifier 21 and the frequency converter The power amplifier 29 is transferred to the power amplifier 29 via the power amplifier 29, and the power amplifier 29 amplifies a desired output and emits the power to the transmission antenna.
상기 주파수변환부(25)의 믹서(25-1)에서는 국부발진기(26)의 로컬신호에 따라 RF신호를 IF신호로 다운 컨버팅하여 필터(25-2)로 원하는 대역만을 통과시켜 다시 믹서(25-4)를 통해 RF신호로 업 컨버팅한다.The mixer 25-1 of the frequency converter 25 down-converts the RF signal into an IF signal according to the local signal of the local oscillator 26, and passes only the desired band through the filter 25-2 to the mixer 25 again. Up-convert to RF signal through -4).
마이크로프로세서(70)에서는 각 단의 알람신호를 체크하여 이상 유무를 감지하고 정상출력의 송출 여부, 업링크 및 다운링크의 신호의 세기를 감시하며 경로제어를 담당하고, NMS(Network Management System) 연동을 통해 이상 발생시 네트워크관리시스템으로 알람을 송출한다.The microprocessor 70 checks the alarm signal of each stage to detect the abnormality, monitors the output of normal output, the signal strength of the uplink and downlink, takes charge of the path control, and interworks with NMS (Network Management System). When an error occurs, an alarm is sent to the network management system.
상하 양방향 수신 패스에서 검출된 신호레벨의 세기를 체크 비교하여 상대적으로 약한 신호가 수신된 패스를 제어하여 동작을 정지시키고, 강한 신호가 수신된 패스는 계속 작동케 하여 경보신호가 대향 공간으로 송출되도록 함으로써, 순환 현상의 역기능을 제거토록 하였다.By checking and comparing the strengths of the signal levels detected in the up-and-down bidirectional reception paths, the path is controlled by stopping the relatively weak signal.The path where the strong signal is received continues to operate so that the alarm signal is sent to the opposite space. Thus, the dysfunction of the circulation phenomenon was eliminated.
입력신호 변화에 대해 출력신호를 일정하게 송신하기 위해 전력증폭부(29)의 출력에서 방향 커플러로 커플링하여 입력단 감쇄기(27)를 감쇄시키는 ALC 회로가내장되어 있다.An ALC circuit is incorporated to attenuate the input stage attenuator 27 by coupling from the output of the power amplifier 29 to the directional coupler in order to constantly transmit the output signal in response to the input signal change.
이때, 송신 안테나에서 방사된 전파가 다시 수신 패스로 유입되는 주파수 간섭(Interference)을 차단시키기 위해 신호제거부(50)에서는 피드백된 신호를 감쇄기(51)와, P-시프터(53) 및 지연 필터(55)로 검출하여 감소시킨다.At this time, the signal canceling unit 50 attenuates the feedback signal from the attenuator 51, the P-shifter 53, and the delay filter in order to block the frequency interference from the radio wave radiated from the transmitting antenna back to the reception path. Detect by 55 and decrease.
그리고, 송신시에 단말기에서 방사된 신호는 중계기의 송수신 안테나로 유입되어 저잡음증폭부(41) 및 주파수변환부(45)를 거쳐 전력증폭부(49)로 전달되며 전력 증폭기(49)에서는 원하는 출력으로 증폭하여 송신 안테나로 방출하게 된다.In addition, the signal radiated from the terminal at the time of transmission is introduced into the transmitting and receiving antenna of the repeater and transmitted to the power amplifier 49 through the low noise amplifier 41 and the frequency converter 45, and the desired output from the power amplifier 49. Amplified and emitted to the transmitting antenna.
상기 주파수변환부(45)의 믹서(45-1)에서는 국부발진기(46)의 로컬신호에 따라 RF신호를 IF신호로 다운 컨버팅하여 필터(45-2)로 원하는 대역만을 통과시켜 다시 믹서(45-4)를 통해 RF 신호로 업 컨버팅한다.The mixer 45-1 of the frequency converter 45 down-converts the RF signal to the IF signal according to the local signal of the local oscillator 46, and passes only the desired band through the filter 45-2 to the mixer 45 again. Up-convert to RF signal via -4).
마이크로프로세서(70)에서는 각 단의 알람신호를 체크하여 이상 유무를 감지하고 정상출력의 송출 여부, 업링크 및 다운링크의 신호의 세기를 감시하며 경로제어를 담당하고, NMS 연동을 통해 이상 발생시 네트워크관리시스템으로 알람을 송출한다.The microprocessor 70 checks the alarm signal of each stage to detect whether there is an error, monitors the output of normal output, the strength of the signal of uplink and downlink, takes charge of the path control, and if an error occurs through NMS interworking network Send an alarm to the management system.
상하 양방향 수신 패스에서 검출된 신호레벨의 세기를 체크 비교하여 상대적으로 약한 신호가 수신된 패스를 제어하여 동작을 정지시키고, 강한 신호가 수신된 패스는 계속 작동케 하여 경보신호가 대향 공간으로 송출되도록 함으로써, 순환 현상의 역기능을 제거토록 하였다.By checking and comparing the strengths of the signal levels detected in the up-and-down bidirectional reception paths, the path is controlled by stopping the relatively weak signal.The path where the strong signal is received continues to operate so that the alarm signal is sent to the opposite space. Thus, the dysfunction of the circulation phenomenon was eliminated.
입력신호 변화에 대해 출력신호를 일정하게 송신하기 위해 전력증폭부(49)의 출력에서 방향 커플러로 커플링하여 입력단 감쇄기(47)를 감쇄시키는 ALC 회로가내장되어 있다.An ALC circuit is incorporated to attenuate the input stage attenuator 47 by coupling from the output of the power amplifier 49 to the directional coupler in order to constantly transmit the output signal in response to the input signal change.
이때, 송신 안테나에서 방사된 전파가 다시 수신 패스로 유입되는 주파수간섭(Interference)을 차단시키기 위해 신호제거부(50)에서는 피드백된 신호를 감쇄기(51)와, P-시프터(53) 및 지연 필터(55)로 검출하여 감소시킨다.At this time, the signal canceling unit 50 attenuates the fed-back signal to the attenuator 51, the P-shifter 53, and the delay filter in order to block the interference caused by the radio waves radiated from the transmitting antenna back to the reception path. Detect by 55 and decrease.
따라서, 본 발명은 단일주파수를 통해 송수신이 가능하게 되고 통과대역을 임의로 설정할 수 있게 됨에 따라서 상호간에 양호한 주파수대역을 설정하여 송수신을 할 수 있게 된다.Therefore, according to the present invention, transmission and reception are possible through a single frequency, and the pass band can be arbitrarily set, thereby enabling the transmission and reception of a good frequency band.
이와 같이 본 발명은 이동통신단말기의 중계기에 송신신호가 수신되는 피드백신호를 제거하는 장치를 추가하여 구성함으로써 단일주파수로 쌍방의 송수신이 가능할 뿐만 아니라 양호한 음질의 송수신이 가능하여 악조건하에서도 휴대폰과 무전기와 같은 단말기의 무선중계가 가능함은 물론 그 구성이 간단하여 고장이 없으면서도 설비비가 절감되는 유용한 것이다.As described above, the present invention is configured by adding a device for removing a feedback signal from which a transmission signal is received in a repeater of a mobile communication terminal, so that both parties can transmit and receive at a single frequency and that a good sound quality can be transmitted and received. Wireless relay of such a terminal is possible, of course, its configuration is simple, it is useful to reduce the equipment cost without failure.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that the present invention may be embodied in various modifications by those skilled in the art. Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 단일주파수를 이용하여 단신 및 복신하는 단말기와 그 운용국 및 단말기와 단말기 사이의 통화거리를 대폭 증대시킬 수 있고, 그외로 특수 목적의 넓은 공간에서 운용시 기존의 단말기에서의 미약한 송신 출력을 단일주파수를 이용한 중계기를 설치함에 따라 강한 신호로 재전송함으로써, 원거리에서도 통신망을 운용하는 데 별지장이 없으며, 장비가 간단하여 좁은 장소에도 설치가 가능하여 시공비를 대폭 절감할 수 있는 이점이 있다.Therefore, in the present invention, the communication distance between the terminal and the terminal and its operating station and the terminal and the terminal using a single frequency can be significantly increased, and other weaknesses in the existing terminal when operating in a large space for a special purpose By retransmitting the transmission output as a strong signal by installing a repeater using a single frequency, there is no problem in operating the communication network even at a long distance, and the equipment is simple and can be installed in a narrow place, thereby greatly reducing the construction cost. .
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