KR100249152B1

KR100249152B1 - 양방향 변환기

Info

Publication number: KR100249152B1
Application number: KR1019970073249A
Authority: KR
Inventors: 염지운
Original assignee: 서평원; 엘지정보통신주식회사
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2000-03-15
Also published as: KR19990053590A

Abstract

본 발명은 LMD에 사용되는 변환기에 관한 것으로, 특히 수신강도와 송신강도를 조절할 수 있는 양방향변환기에 대한 것이다. 본 발명의 양방향변환기는 송수신부와 입력부와 출력부를 포함하고 있어 송수신부에서 수신된 수신신호는 출력부로 보내고 입력부에서 인가된 송신신호는 송수신부로 보내는 이중통신기(Diplexer)와, 소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 이중통신기의 출력부에 연결되어 수신신호를 증폭시키는 저잡음증폭기와, 저잡음증폭기에서 증폭된 수신신호를 국부발진기(Oscillator)의 발진신호에 합쳐 주파수를 낮추는 저주파혼합기와, 저주파혼합기에서 주파수가 낮춰진 수신신호를 증폭시키는 수신중계파증폭기와, 수신중계파증폭기에서 증폭된 수신신호를 인가받아 방송이 가능한 디지탈신호로 변환하고, 가입자의 조작에 의해 송신신호를 발생시키는 NIU(Network Interface Unit)와, NIU에서 발생된 송신신호를 국부발진기의 발진신호에 합쳐 주파수를 높이는 고주파혼합기와, 소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 상기 고주파혼합기에서 주파수가 높아진 송신신호를 증폭시키는 가변증폭기와, 수신중계파증폭기에서 증폭된 신호를 추출하여 그 신호의 강도를 측정하는 수신전계강도검출기 그리고, 수신전계강도검출기에서 측정된 신호의 강도에 따라 가변증폭기와 상기 저잡음증폭기의 증폭이득(Gain)을 조절하는 자동이득제어기(AGC:Auto Gain Coltroller)를 포함하여 구성되어 수신강도와 송신강도를 조절할 수 있는 것이 특징이다.

Description

양방향 변환기

본 발명은 무선 CATV에 사용되는 업다운변환기에 관한 것으로서, 특히 가입자용 LMDS(Local Multipoint Distribution Service) 시스템의 업다운변환기에 관한 것이다.

일반적인 무선 CATV는 주파수변조방식에 따라 LMDS(Local Multipoint Distribution Service)와, MMDS(Multichannel Multipoint Distribution Service) 등으로 구분된다. LMDS는 28GHz 대역의 주파수를 갖는 무선전송방식으로서 그 서비스가능 지역은 기지국으로부터 5 km 반경 이내이다. 이 LMDS방식은 주파수 대역폭이 넓어 양방향 멀티미디어 서비스가 가능한 것이 특징인데, 이러한 LMDS에 관련된 디지털방식의 기술표준은 디지털 국제 표준기구인 DAVIC(Digital Audio-Visual Council)에서 현재 작성되고 있는 중이다.

초기의 LMDS방식은 아날로그 변복조방식을 채택하여 단방향 CATV 방송 위주로 운용되는 아날로그 LMDS방식이었다. 이 방식의 가입자용 장치는 도1에 나타낸 것과 같다.

이러한 종래의 단방향 LMDS방식 가입자용 장치의 동작원리는 다음과 같다. 먼저 기지국(10)은 28GHz 대역의 고주파신호를 안테나를 통해 송신한다. 이 송신된 고주파신호는 가입자용 수신안테나(11)를 통해 수신된다. 일반적으로 수신안테나 뒷면에는 저주파변조기(20)가 설치되어 있는데, 이 저주파변조기에 의해 상기 28GHz 대역의 고주파신호(11')가 약 2GHz 대역으로 낮추어진 중계파신호(IF signal : Intermediate Frequency signal)(20')로 변조된다. 이 중계파신호는 동축케이블(coaxible cable)을 통해 가입자 집에 설치되어 있는 NIU(Network Interface Unit)(30)로 보내진다. NIU에 보내진 중계파신호는 기저대역신호(base band signal)로 변환되고, 이 기저대역신호가 디지탈신호로 변환되어 STB(Set-Top Box)(40)로 보내진다. STB는 다채널 디코더(Multichannel Decorder)로서 가입자가 원하는 채널의 프로그램을 TV로 시청할 수 있게 해준다.

종래의 LMDS방식의 가입자용 장치에서 저주파변조기의 동작원리는 다음과 같다. 먼저 수신안테나(11)에서 수신된 고주파신호(11')는 대역통과필터(이하 BPF:Band Pass Filter)(21)에 인가되어 필요한 대역의 신호만 걸러지면서 잡음이 제거된다. 그리고, 대역통과필터에서 잡음이 제거된 신호는 저잡음증폭기(이하 LNA:Low Noise Amplifier)(22)에 의해 증폭된다. 이 증폭된 신호는 저주파혼합기(Down Mixer)(23)에서 발진주파수의 신호에 합쳐져 그 차 또는, 합에 해당하는 2GHz 대역의 중계파신호(IF)로 변조된다. 발진주파수의 신호는 국부발진기(Oscillator)(24) 등에서 생성된다. 중계파신호는 중계파대역통과필터(25)와 중계파증폭기(26)에 의해 증폭되고, 증폭된 중계파신호는 동축케이블을 통해 옥내의 NIU에 전달된다.

이 외에, 디지털 변복조방식을 이용한 양방향 디지탈 LMDS 시스템이 개발, 시험운용 중에 있다. 이 양방향 LMDS시스템의 가입자용 장치는 도2에 나타낸 것과 같다. 이 양방향 LMDS의 가입자용 장치가 단방향 가입자용 장치와 다른 점은 안테나에 이중통신기(Diplexer)가 설치되어 있고, 변조기에 저주파변조기(20) 뿐만 아니라, 고주파변조부(60)도 있다는 데에 있다. 이 고주파변조부는 저주파변조기의 역할과 반대되는 기능을 하는 것으로서, 가입자의 조작에 의해 NIU에서 발생된 700MHz 대역의 중계파신호(IF)를 24GHz 대역의 고주파신호(RF signal)로 변조하여 이중통신기에 전송하는 역할을 한다.

이 양방향 LMDS의 가입자용 장치의 동작원리는 다음과 같다. 안테나(11)에서 STB(40)로 인가되는 신호의 전송은 기존의 단방향 가입자용 장치와 동일하다. 다만, 가입자가 중계기에 신호를 보내는 방법이 다른데, 먼저 가입자의 조작에 의해 발생된 디지탈신호는 STB(40)에서 기저대역신호로 변환되어 NIU(30)로 보내진다. 그리고, NIU는 이 신호를 700MHz대역의 중계파(IF)신호로 변조한다. 이 700MHz의 중계파신호는 증폭기(61)에서 증폭되고, 대역통과필터(62)를 거쳐 고주파혼합기(66)에서 송신용 발진기(65)의 고주파신호와 합쳐져 24GHz 대역의 RF 신호로 변조된다. RF신호는 송신 SSPA(Solid State Power Amplifier)(63)에서 증폭되고, 송신용 대역통과필터(64)를 거쳐 이중통신기(50)에 전송된다. 그리고, 이중통신기는 이 RF신호(60')를 안테나(11)를 통해 기지국으로 송신한다.

그러나, 종래의 단방향 LMDS 방식의 변조기와 양방향 LMDS 방식의 변조기는 다음과 같은 문제점이 있다. 종래의 변조기는 송수신 이득(Gain)이 고정되어 있다. 즉, 변조기에 의해 증폭되는 신호의 값이 고정되어 있어 수신감도가 좋지 못한 지역은 서비스 품질이 떨어진다는 단점이 있다.

그리고, 평소에 수신감도가 좋은 지역이라 할지라도, 강우나 안개 같은 나쁜 기상조건에 의해 전파의 수신감도가 떨어지면, 사용자에게 양질의 서비스를 제공하지 못한다는 단점도 있다. 따라서, 수신감도에 상관없이 송수신 이득이 적정한 수준으로 조절될 수 있어야 한다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 송수신 이득(Gain)을 변화시킴으로써 수신감도에 따라 적정한 수준의 이득이 유지되는 양방향 LMDS시스템을 개발하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 단방향 LMDS 시스템에서 가입자용 장치를 도시한 도면.

도 2는 종래의 양방향 LMDS 시스템에서 가입자용 장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 양방향 LMDS 시스템에서 가입자용 장치를 도시한 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 안테나 110 : 이중통신기

200 : 저주파변조부 210 : 수신대역통과필터

220 : 저잡음증폭기 230 : 저주파혼합기

240 : 국부발진기 250 : 수신중계파필터

260 : 수신중계파증폭기 270 : 수신전계강도검출기

280 : 자동이득제어기 300 : 고주파변조부

310 : 송신중계파증폭기 320 : 송신중계파필터

330 : 고주파혼합기 340 : 가변증폭기

350 : 송신대역통과필터 400 : NIU(Network Interface Unit)

500 : STB(Set-TOP Boxer)

본 발명은 최종 증폭된 수신신호의 강도를 측정하여 그 강도에 따라 수신신호와 송신신호에 대한 증폭기의 증폭이득을 조절하는 기능이 추가된 것이 특징이다. 본 발명은 이러한 기능을 수행하기 위하여 이중통신기(110)와 저잡음증폭기(220)와 저주파혼합기(230) 및 수신중계파증폭기(260)와 NIU(Network Interface Unit)(400)와 고주파혼합기(330) 및 가변증폭기(340)와 수신전계강도검출기(270)와 자동이득제어기(280)를 포함하여 구성되어 있다.

도3에 나타낸 것과 같이 이중통신기(110)는 송수신부와 입력부와 출력부를 포함하고 있어 송수신부에서 수신된 수신신호는 출력부로 보내고 입력부에서 인가된 송신신호는 송수신부로 보내는 역할을 한다. 이 이중통신기의 송수신부는 안테나(100)에 연결되고, 출력부는 저주파변조부(200)에 연결되며, 입력부는 고주파변조부(300)에 연결된다.

이 때, 저잡음 증폭기(220)는 소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 이중통신기(110)의 출력부에 연결되어 수신신호를 증폭시킨다. 저주파혼합기(230)는 저잡음증폭기에서 증폭된 수신신호를 국부발진기(Oscillator)(240)의 발진신호에 합쳐 주파수를 낮추고, 수신중계파증폭기(260)는 저주파혼합기에서 주파수가 낮춰진 수신신호를 증폭시킨다. NIU(400)는 옥내에 설치되는데, 수신중계파증폭기에서 증폭된 수신신호를 인가받아 방송이 가능한 디지탈신호로 변환하고, 가입자의 조작에 의해 송신신호를 발생시킨다. 또, 고주파혼합기(330)는 NIU에서 발생된 송신신호를 국부발진기(240)의 발진신호에 합쳐 주파수를 높이고, 가변증폭기(340)는 소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 고주파혼합기에서 주파수가 높아진 송신신호를 증폭시킨다. 그리고, 본 발명의 핵심부에 해당하는 수신전계강도검출기(RSSI detector:Receive Signal Strength Indicator detector)(270)는 수신중계파증폭기(260)에서 증폭된 신호를 추출하여 그 신호의 강도를 측정하고, 자동이득제어기(AGC:Auto Gain Coltroller)(280)는 수신전계강도검출기(270)에서 측정된 신호의 강도에 따라 가변증폭기(340)와 저잡음증폭기(220)의 증폭이득(Gain)을 조절하는 역할을 한다.

본 발명의 정확한 동작을 위해 수신대역통과필터(BPF)(210)가 이중통신기(110)와 저잡음증폭기(220) 사이에 설치되어 이중통신기에서 출력된 수신신호를 대역별로 걸러 잡음을 제거하고, 송신대역통과필터(350)가 이중통신기(110)와 가변증폭기(340) 사이에 설치되어 가변증폭기에서 출력된 송신신호의 잡음을 제거한다. 그리고, 저주파혼합기(230)와 수신중계파증폭기(260) 사이에 수신중계파필터(250)가 설치되어 저주파혼합기에서 고주파로 변조된 수신신호의 잡음을 제거한다.

또, 송신강도를 높이기 위해 송신중계파증폭기(310)가 NIU(400)와 고주파혼합기(330) 사이에 설치되어 NIU에서 발생된 신호를 증폭시킨다. 이 때, 송신중계파필터(320)가 송신중계파증폭기(310)와 고주파혼합기(330) 사이에 더 설치되어 송신중계파증폭기에서 증폭된 신호의 잡음을 제거하도록 할 수도 있다.

본 발명의 수신원리는 다음과 같다. 기지국에서 송출된 신호는 각 가입자의 옥외에 설치된 안테나(100)에 수신된다. 약 28GHz 대역의 주파수를 갖고 안테나에 수신된 신호는 이중통신기(110)에 인가되어 수신대역통과필터(210)를 거치면서 잡음이 제거된다. 수신대역통과필터에서 잡음이 제거된 신호는 저잡음증폭기(220)를 거쳐 증폭된 후, 국부발진기(240)에 연결된 저주파혼합기(230)에 의해 약 2GHz 대역의 주파수를 갖는 중계파(IF)로 변조된다. 이 중계파는 수신중계파필터(250)를 거쳐 잡음이 제거되고, 수신중계파증폭기(260)에 의해 증폭되어 NIU(400)에 인가된다. NIU에 인가된 중계파는 이 NIU에서 방송이 가능한 디지탈신호로 변환된 후, STB(500)에 인가되어 TV를 통해 방송된다. 이 수신원리의 기본 골격은 종래의 LMDS 시스템과 동일하다. 그러나, 이 때, 수신중계파증폭기(260)의 출력은 NIU(400) 뿐만 아니라 수신전계강도검출기(RSSI detector)(270)에 인가되어 그 수신강도에 따라 적절한 레벨(level)의 전압 또는, 전류를 출력한다. 이 수신전계강도검출기에서 출력된 전압 또는, 전류는 자동이득제어기(AGC)(280)에 인가된다. AGC는 이 전류 또는, 전압을 소정의 기준치와 비교하여 너무 낮으면, 저잡음증폭기(220)의 증폭이득을 높여 수신강도를 강하게 한다. 반대로 너무 높으면, 저잡음증폭기(220)의 증폭이득을 낮춰 수신강도를 조금 약하게 한다. 이 기준치는 양호한 방송상태를 유지할 수 있는 수신신호의 레벨(level)과 같다.

본 발명의 송신원리는 다음과 같다. NIU(400)에서 발생된 700MHz의 중계신호는 송신중계파증폭기(310)에 의해 증폭되고, 송신중계파필터(320)에 의해 잡음이 제거되어 고주파혼합기(330)에 인가된다. 고주파혼합기에 인가된 중계신호는 24GHz의 고주파송신신호로 변조되어 가변증폭기(340)에서 증폭된다. 이 때, AGC에 의해 조절된 저잡음증폭기의 증폭이득에 비례하도록 가변증폭기의 증폭이득도 조절된다. 보통 수신중계파증폭기는 항상 동작하고 있기 때문에 수신중계파증폭기에서 측정한 수신강도에 따라 송신강도를 조절하면 되므로, 수신전계강도검출기는 수신중계파증폭기에만 연결해도 된다. 가변증폭기에서 증폭된 고주파송신신호는 송신대역통과필터(350)에 의해 잡음이 제거된 후, 이중통신기를 거쳐 안테나를 통해 송출된다.

즉, 본 발명은 수신강도를 측정하여 소정의 기준치보다 떨어질 경우에 수신신호의 증폭이득을 높임으로써 수신강도를 조절하고, 동시에 송신강도를 함께 조절하여 주변 환경 악화에 의한 CATV의 화질과 음질을 적정수준으로 유지하는 것이다.

본 발명은 수신강도와 송신강도를 조절할 수 있으므로, 종래의 양방향 LMDS에 비해 환경악화에 의한 서비스품질의 하락을 방지할 수 있다. 즉, 수신감도가 좋은 지역 뿐만 아니라, 수신감도가 나쁜 지역이라도 일정한 수준의 서비스를 유지할 수 있고, 기상악화와 같은 환경변화에 대한 대처능력이 있어 사업자가 가입자에게 적정수준의 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

게다가 본 발명은 주변환경의 개선에 의해 수신감도가 상당히 높아졌을 경우, 수신신호와 송신신호에 대한 증폭이득을 낮춤으로써 전력소비를 줄일 수 있고, 뿐만 아니라 송신신호강도의 약화에 따라 인접한 가입자 간의 간섭효과도 줄일 수 있는 효과도 있다.

Claims

송수신부와, 입력부와, 출력부를 포함하고 있어 송수신부에서 수신된 수신신호는 출력부로 보내고 입력부에서 인가된 송신신호는 송수신부로 보내는 이중통신기(Diplexer);

소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 상기 이중통신기의 출력부에 연결되어 수신신호를 증폭시키는 저잡음증폭기;

상기 저잡음증폭기에서 증폭된 수신신호를 국부발진기(Oscillator)의 발진신호에 합쳐 주파수를 낮추는 저주파혼합기;

상기 저주파혼합기에서 주파수가 낮춰진 수신신호를 증폭시키는 수신중계파증폭기;

상기 수신중계파증폭기에서 증폭된 수신신호를 인가받아 방송이 가능한 디지탈신호로 변환하고, 가입자의 조작에 의해 송신신호를 발생시키는 NIU(Network Interface Unit);

상기 NIU에서 발생된 송신신호를 국부발진기의 발진신호에 합쳐 주파수를 높이는 고주파혼합기;

소정의 증폭이득(Gain)을 가지고 상기 고주파혼합기에서 주파수가 높아진 송신신호를 증폭시키는 가변증폭기;

상기 수신중계파증폭기에서 증폭된 신호를 추출하여 그 신호의 강도를 측정하는 수신전계강도검출기; 그리고,

상기 수신전계강도검출기에서 측정된 신호의 강도에 따라 상기 가변증폭기와 상기 저잡음증폭기의 증폭이득(Gain)을 조절하는 자동이득제어기(AGC:Auto Gain Coltroller)를 포함하여 구성된 양방향변환기.
제 1 항에 있어서, 상기 이중통신기에서 출력된 수신신호를 필요한 대역만 걸러 잡음을 제거하여 상기 저잡음증폭기에 인가하는 수신대역통과필터가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향변환기.
제 1 항에 있어서, 상기 저주파혼합기에서 출력된 수신신호를 필요한 대역만 걸러 잡음을 제거하여 상기 수신중계파증폭기에 인가하는 수신중계파필터가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향변환기.
제 1 항에 있어서, 상기 NIU에서 발생된 송신신호를 증폭하여 상기 고주파혼합기에 인가하는 송신중계파증폭기가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향변환기.
제 4 항에 있어서, 상기 송신중계파증폭기에서 증폭된 송신신호를 필요한 대역만 걸러 잡음을 제거하여 상기 고주파혼합기에 인가하는 송신중계파필터가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향변환기.
제 1 항에 있어서, 상기 가변증폭기에서 증폭된 송신신호를 필요한 대역만 걸러 잡음을 제거하여 상기 이중통신기의 입력부에 인가하는 송신대역통과필터가 설치된 것을 특징으로 하는 양방향변환기.