KR100221286B1

KR100221286B1 - 시디엠에이 방식 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치

Info

Publication number: KR100221286B1
Application number: KR1019960056063A
Authority: KR
Inventors: 김대원; 오영주; 김병철
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1996-11-21
Filing date: 1996-11-21
Publication date: 1999-09-15
Also published as: KR19980037325A

Abstract

본 발명은 공공의 목적으로 일반 대중을 위하여 사용되는 코드 분할 다중 접속 방식의 셀룰라 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 이동용 단말기와 무선통신하기 위하여 데이터 신호를 고주파로 송수신하는 기지국 시스템 중에서도 전파가 도달하기 어려운 음영 지역에 설치하는 분산 안테나 시스템에 관한 것으로, 결합기와 전력증폭기 사이에 게재되어 결합기로부터 인가되는 고주파 신호를 일부 분리 추출하는 송신 카플러와, 저잡음 증폭기와 분배기 사이에 게재되어 상기 분배기에 신호를 인가하는 수신 카프러와, 인가된 고주파 신호를 자체의 지연 특성을 이용하여 증폭하고 자체의 저주파 안테나를 통하여 방사하며 증폭된 고주파 신호의 일부를 직렬로 연결된 다음 단에 인가하는 다수의 분산 안테나와, 송신 카플러로부터 분리 추출되어 인가된 송신 고주파 신호를 일정 레벨의 신호로 증폭 변환하여 분산 안테나로 출력하며, 분산 안테나로부터 인가된 신호를 일정 레벨로 증폭 변환하여 수신 카플로로 인가하는 분산 안테나 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 가지국 시스템으로부터 방사되는 고주파 신호가 음영 지역에 전파되고, 또한, 음영 지역에 위치한 단말기로부터 방사된 신호를 수신할 수 있으며, 분산 안테나의 지연 특성에 의하여 페이딩 현상이 발생하지 않고, 가격이 비싼 기지국을 협소한 지역에 설치하지 않아도 되는 공업상 이용 효과가 있다.

Description

시디엠에이 방식 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치

본 발명은 공공의 목적으로 일반 대중을 위하여 사용되는 코드 분할 다중 접속 방식(CDMA : Code Division Multiple Access)의 셀룰라 이동통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 이동용 단말기와 무선 통신하기 위하여 데이터 신호를 고주파(RF : Radio Frequence)로 송수신하는 기지국(Site) 시스템 중에서도 전파가 도달하기 어려운 음역 지역(Shadow Area)용 분산 안테나 시스템에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 무선으로 데이터를 송수신하는 것을 기지국 시스템이라고 하며, 상기 기지국 시스템은 전송하고자 하는 데이터 신호를 고주파로 변조(modulation) 및 고출력(High Power)으로 증폭(Amplify)한 후 안테나를 통하여 방사하는 것이고, 고주파는 특성상 직진하고자 하는 성질이 있다.

또한, 상기 기지국은 고주파 신호가 보다 멀리 도달하게 하기 위하여 높은 장소에 위차한다. 일 실시예로서, 도시 및 도시 인근 지역에서는 건물 옥상 등의 높은 곳에 기지국 시스템을 시설하고, 농어촌 지역 및 산간 등의 지역에서는 높은 구릉 지대 또는 별도이 철탑을 설치한후 기지국 시스템을 시설한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 의한 이동통신 기지국 시스템을 설명한다.

제1도는 종래 기술에 의한 기지국 시스템의 기능 블록도 이다.

첨부 된 상기 도면을 참조하면, 도면에 도시되지 않은 CDMA 방식으로 데이터 신호를 처리하는 이동통신 시스템으로부터 인가된 각 채널(Channel)별의 데이터 신호는 해당하는 반송파(Carrier) 신호에 의하여 고주파(RF)신호로 변조(Modulation)되어 다수의 FA(Frequence Allocation) 신호(1FA, 2FA‥nFA)가 되고, 상기 다수의 FA 신호는 하나의 공용 안테나(Antenna)를 통하여 전송하기 위하여 결합하는 결합기 또는 컴바이너(Combiner)(1)와, 상기 결합기(1)로부터 인가된 고주파 신호를 고출력IHigh Power)으로 증폭(Amplifying)하는 전력증폭기(PA : Power Amplifier)(2)와, 상기 전력증폭기(2)로부터 인가된 고주파(RF) 신호를 도면에 도시되지 않은 이동용 또는 휴대용 단말기로 무선 전송로를 통하여 전송하는 송신 안테나(3)를 포함하여 송신단을 구성하고, 상기 전력증폭기(2)는 선형 전력 증폭기(LPA : Linear Power Amplifier) 또는 고출력 증폭기(HPA : High Power Amplifier)로 이루어진다. 또한, 상기 휴대용 단말기로부터 기지국으로 송신된 고주파 신호를 수신하는 안테나(4)와, 상기 수신 안테나(4)로부터 인가 받은 고주파 신호를 저잡음으로 증폭하는 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)(5)와, 상기 저잡음 증폭기(5)로부터 인가된 고주파 신호를 각 채널별의 주파수(1FA, 2FA‥nFA)로 분배하는 분배기(Splitter)(6)를 포함하여 기지국 시스템의 수신단을 구성한다.

이하 상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 기지국 시스템의 작용을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도면에 도시되지 않은 CDMA 방식으로 신호를 데이터 처리하는 셀룰라 이동통신 시스템으로부터 인가된 각 채널별 신호는 기지국의 송신단에 인가되어 각 채널별로 해당되는 반송파(Carrier Frequence)에 의하여 변조(Modulation)됨으로써, 고주파(RF)로 FA(Frequence Allocation)되어 CDMA 방식 고유의 고주파 패널(1FA, 2FA‥nFA)을 형성하고, 상기 다수의 고주파 채널은 하나의 주파수로 결합되어 하나의 송신 안테나(3)를 통하여 전송되기 위하여 결합기(1)에 인가되고, 결합된 고주파 신호는 고출력 증폭기인 전력 증폭기(2)에 의하여 높은 출력으로, 일 실시예로서 25W 이상의 고출력으로 증폭된 후, 송신 안테나(3)에 인가됨으로서 무선 전송선로를 통하여 전송(Transmission) 또는 방사(Radiation)된다.

상기 전송된 CDMA 방식 고주파 신호는 도면에 도시되지 않은 휴대용 단말기에 의하여 수신됨으로써 통신이 시작된다. 이때, 상기 휴대용 단말기로부터 송신되는 CDMA 방식 고주파 신호는 기지국 시스템의 수신단에 연결되어 있는 수신 안테나(4)를 통하여 수신되고, 상기 안테나(4)로부터 인가된 CDMA 방식 고주파 신호는 저잡음 특성의 저잡음 증폭기(5)에 인가되어 저잡음 특성으로 증폭된다.

상기 저잡음 증폭기(5)로부터 인가된 고주파 신호는 분배기(6)에 인가되어 각 채널별 반송파에 의하여 각각 분배된 후, 이동통신 시스템에 인가됨으로써 각 채널별 통신이 이루어진다.

상기에서 설명한 종래 기술의 기지국 시스템은 고주파 전파의 직직 전파 특성상 장애물이 없는 개활지(Open Area) 또는 가시 거리 지역(Line of Sight)의 일정한 범위에서는 CDMA 방식 데이터 신호의 전송에 문제가 없는 일정한 서비스 영역(Service Area) 또는 커버리지 영역(Coverage Area)을 확보하고 있다.

그러나, 상기 커버리지 영역에서도 장애물이 있을 경우는 그 장애물에 의하여 발생하는 그림자 지역, 일 실시예로서, 구릉 지역인 경우는 기지국 송신 안테나로부터 방사되는 전파에 의한 해당 구릉 지역의 그림자 지역, 도시 지역인 경우는 계속 신축되는 고층 건물의 뒷편, 그리고, 터널, 지하실 또는 대형 건물의 내부 및 대형 회의 장소, 쇼핑몰, 지하 주차장 등, 전파가 직접 도달하기 매우 어려운 지역, 즉, 음영 지역(Shadow Area)이 생기기게 된다.

상기 음영 지역에서는 이동용 단말기가 기지국으로부터 방사되는 고출력의 전파를 수신하여 인식 할 정도의 세기가 되지 않음으로, CDMA 방식 이동통신 서비스를 받을 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 음영 지역은 도시 및 도시 근교 지역의 경우 건축 기술의 발달 및 계속되는 건설에 의하여 지속적인 증가 추세이고, 그 음영 지역은 인구 밀도가 상대적으로 높은 경우가 많으나, 매우 작은 면적의 지역 또는 협소하고 긴 지역 또는 한정된 지역이므로 기지국 시스템을 설치하기에는 기술적 및 경제적으로 실시하기 어려운 문제가 있었다.

따라서, 이러한 음영 지역에서 거주 또는 경제적인 활동을 하는 CDMA 방식 휴대용 단말기 사용자는 서비스를 받지 못함에 의한 불만이 있었고, 시스템 운용 사업자 측면에서도 서비스를 제공하지 못함으로 인하여 기회 손실이 발생되지만 용이하게 해결하기 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같은 음영 지역에서도 CDMA 방식 이동통신의 기지국으로부터 방사되는 전파가 잘 도달되도록 송신하고 단말기로부터 송신되는 신호를 수신하여 기지국으로 전송할 수 있는 것으로써, 기지국으로부터 송신되는 신호를 일부 분할 추출하여 증폭하고, 다수의 음영 지역에 설치되며, 기지국으로부터 방사되는 동일한 주파수의 신호에 의하여 간섭(Interference)이 발생하지 않도록 하는 음영 지역용 분산 안테나 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

제1도는 종래 기술에 의한 기지국 시스템의 기능 블록도.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치 기능 블록도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 1 : 결합기 2, 12 : 전력 증폭기

3, 13 : 송신 안테나 4, 14 : 수신 안테나

5, 15 : 저잡음 증폭기 6, 16 : 분배기

21 : 송신 카플러 31 : 수신 카플러

41 : 분산 안테나 인터페이스 51 : 분산 안테나부

61 : 분산 안테나

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 결합기, 전력증폭기, 송신 및 수신 안테나, 저잡음 증폭기와 분배기로 구성되는 CDMA 방식 기지국 시스템에 있어서, 상기 결합기와 전력증폭기 사이에 게재되어 결합기로부터 인가되는 고주파 신호를 일부 분리 추출하는 송신 카클러와, 상기 저잡음 증폭기와 분배기 사이에 게재되어 상기 분배기에 신호를 인가하는 수신 카플러와, 인가된 고주파 신호를 자체의 지연 특성을 이용하여 증폭하고 자체의 저전력 또는 저출력 안테나를 통하여 방사하며 상기 증폭된 고주파 신호의 일부를 직렬로 연결된 다음 단에 인가하는 다수의 송수신 겸용 분산 안테나와, 상기 송신 카플로부터 분리 추출되어 인가된 송신 고주파 신호를 일정 레벨의 신호로 증폭 변환하여 상기 분산 안테나로 출력하며, 상기 분산 안테나로부터 인가된 신호를 일정 레벨로 증폭 변환하여 상기 수신 카플러로 인가하는 분산 안테나 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치를 설명한다.

본 발명의 기술에 의한 CDMA 방식 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치는 종래의 기술에 의한 다수 채널의 고주파 신호를 결합하는 결합기(11), 상기 결합기(11)의 출력을 고출력으로 증폭하는 전력증폭기(12), 상기 전력 증폭기(12)로부터 인가된 신호를 방사하는 송신 안테나(13), 단말기로부터 송신된 고주파(RF) 신호를 수신하는 수신 안테나(14), 상기 수신 안테나(14)로부터 인가된 고주파 신호를 저잡음 특성으로 증폭하는 저잡음 증폭기(15)와 상기 저잡음 증폭기(15)로부터 인가된 고주파 신호를 반송파에 의한 각 채널별 신호로 분배하는 분배기(16)로 구성되는 CDMA 방식 기지국 시스템에 있어서, 상기 결합기(Combiner)(11)와, 전력증폭기(PA : Power Amplifier)(12) 사이에 게재되어 상기 결합기(11)로부터 인가되는 고주파(RF) 신호를 일부 분리 추출하는 송신 카플러(TC : Transmitting Coupler)(21)와, 상기 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)(15)와 분배기(Splitter)(16)사이에 게재되어 상기 분배기(16)에 신호를 인가하는 수신 카플러(RC : Receiving Coupler)(31)와, 인가된 고주파(RF) 신호를 자체 회로 구성의 지연(Delay) 특성에 의하여 증폭(Amplifying)하고 자체의 저전력 안테나를 통하여 방사하며 상기 증폭된 고주파 신호의 일부를 직렬(Serial)로 연결된 다음 단에 동축 케이블(coaxial Cable)을 통하여 인가하는 다수의 송수신 겸용 분산 안테나(DAE : Distribute Antenna Element)(61)와, 상기 송신 카플러(TC)(21)로부터 분리 추출되어 인가된 송신 고주파 신호를 일정 레벨(Level)의 신호로 증폭 변환하여 상기 분산 안테나(61)로 동축 케이블을 통하여 출력하며, 상기 분산 안테나(61)로부터 동축 케이블을 통하여 인가된 수신 신호를 일정 레벨로 증폭 변환하여 상기 수신 카플러(RC)(31)로 인가하는 수신 신호를 일정 레벨로 증폭 변환하여 상기 수신 카플러(RC)(31)로 인가하는 분산 안테나 인터페이스(DAI : Distribute Antenna Interface)(41)로 구성된다.

이하 상기와 같은 구성에 의한 이동통신 기지국 시스템 음영 지역용 분산 안테나 장치의 상세한 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

종래 기술에 의한 구성은 상기 종래 기술의 상세한 설명에서 이미 설명하였으므로 생략하기로 한다.

일 실시예로서, 기지국 시스템으로부터의 송신 과정을 설명하면, 상기 결합기(11)로부터 결합되어 출력되는 다수 채널의 CDMA 데이터 고주파(RF) 신호는 상기 송신 카플로(TC)(21)에 의하여 일정한 레벨의 신호가 분리 추출되고, 상기 분산 안테나 인터페이스(DAI : Distribute antenna Interface)(41)에 인가된다.

상기 분산 안테나 인터페이스(DAI)(41)는 상기 송신 카플러(21)로부터 인가된 고주파(RF) 신호를 일정 레벨의 신호로 증폭 변환시킨 후, 상기 다수의 분산 안테나(DAE)(61) 가 직렬로 연결된 분산 안테나부(51)의 제1분산 안테나(DAE1)(61)에 인가한다.

상기 제1분산 안테나(DAE1)(61)는 상기 분산 안테나 인터페이스(DAI)(41)로부터 인가 받은 고주파 신호를 자체적으로 내장된 증폭기를 통하여 적정 레벨이 되도록 증폭하는 과정에서 상기 내장된 증폭기의 회로 구성상 지연(Delay) 특성에 의하여 지연(Delay)되고, 상기 지연되어 증폭된 CDMA 고주파 신호를 자체적으로 구성된 저전력 안테나를 통하여 방사함과 동시에 다음 단에 직렬(Series)로 연결되는 제2분산 안테나(DAE2)(61)에 일부의 신호를 인가한다.

이때, 상기 제1분산 안테나(DAE1)(61)는 기지국 송신 안테나(13)의 커버리지 영역 내의 다수의 음역 지역 중 어느 하나인 제1음영 지역(SC1)에 설치되고, 상기 제2분산 안테나(SC2)는 제2음영 지역(SC2)에 설치되며, 계속되는 음영 지역이 있을 경우, 상기 분산 안테나(DAE)(61)는 계속 필요한 수(n)만큼 직렬로 연결되어 해당되는 다수의 음영 지역에 모두 설치된다.

따라서, 특정한 음영 지역(SCn)에서 기지국 송신 안테나(13)로부터 방사되는 신호와 분산 안테나(DAEn)(61)로부터 방사되는 신호가 겹쳐지는(Overlap) 경우, 분산 안테나(DAEn) 내부 증폭기의 지연 특성에 의하여 분산 안테나(DAEn)의 저전력 안테나로부터 방사되는 신호는 기지국 송신 안테나(13)로부터 방사되는 신호와 시간 차이가 있게 되고, 따라서, 동일한 주파수의 신호 간섭에 의한 페이딩(Fading) 현상이 발생하지 않게 된다.

다른 일 실시예로서, 기지국 시스템이 신호를 수신하는 과정은, 특정 음역 지역(SCn)의 도면에 도시되지 않은 단말기로부터 방사된 CDMA 신호를 상기 분산 안테나(DAEn)(61)의 저출력 안테나에서 수신하고, 상기 분산 안테나(DAEn)(61)에 인가되고, 동축 케이블을 통하여 분산 안테나 인터페이스(DAI)(41)에 인가된다.

상기 분산 안테나 인터페이스(41)는 내장된 저잡음 증폭기를 통하여 상기 수신 신호를 적정 레벨로 증폭 조장하고, 상기 수신 카플러(RC)(31)에 인가한다.

상기 수신 카플러는 상기 분산 안테나 인터페이스(41)로부터 인가된 수신 신호를 상기 분배기(16)에 인가 되도록 함으로써, 상기 음영 지역(SCn)에 위치한 단말기로부터 방사된 송신 신호를 기지국 시스템이 수신하게 된다.

따라서, 기지국 시스템의 커버리지 영역에 있는 음영 지역에서도 기지국의 신호가 전달될 수 있고, 다수의 음영 지역(SC1, ‥,SCn)에 설치된 각 분산 안테나 (DAE1,‥DAn)의 지연 특서엥 의하여 주파수 중첩에 의한 페이딩 현상이 발생하지 않고, 또한, 음영 지역에 위차한 단말기의 신호를 수신할 수 있음으로서, 양방향 통신 이루어진다.

상기와 같은 본 발명의 기술에 의한 분산 안테나를 장애물 등에 의한 다수의 음영 지역에 각각 설치됨으로써, CDMA 방식 이동통신 시스템의 기지국 시스템으로부터 방사되는 고주파 신호가 음영 지역에 전파되고, 또한, 음영 지역에 위치한 단말기로부터 방사된 신호를 수신할 수 있으며, 분산 안테나의 지연 특성에 의하여 페이딩 현상이 발생하지 않고, 가격이 비싼 기지국을 협소한 지역에 설치하지 않아도 되는 공업상 이용 효과가 있다.

Claims

결합기, 전력증폭기, 송신 및 수신 안테나, 저잡음 증폭기와 분배기로 구성되는 CDMA 방식 기지국 시스템에 있어서, 상기 결합기와 전력증폭기 사이에 게재되어 결합기로부터 인가되는 고주파 신호를 일부 분리 추출하는 송신 카플러와, 상기 저잡음 증폭기와 분배기 사이에 게재되어 상기분배기에 신호를 인가하는 수신 카플러와, 인가된 고주파 신호를 자체의 지연 특성을 이용하여 증폭하고 자체의 저전력 안테나를 통하여 방사하며 상기 증폭된 고주파 신호의 일부를 직렬로 연결된 다음 단에 인가하는 다수의 송수신 겸용 분산 안테나와, 상기 송신 카플러로부터 분리 추출되어 인가된 송신 고주파 신호를 일정 레벨의 신호로 증폭 변환하여 상기 분산 안테나로 출력하고, 상기 분산 안테나로부터 인가된 신호를 일정 레벨로 증폭 변환하여 상기수신 카플러로 인가하는 분산 안테나 인터페이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 시스템의 음영 지역용 분산 안테나 장치.