KR100292713B1 - Apparatus for varying transmission-receive coverage in BTS using active antenna - Google Patents
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Abstract
본 발명은 송,수신 증폭기가 내장된 옥외용 멀티 빔 액티브 안테나(Active Antenna)를 적용한 기지국 장치에 있어서, 송수신 채널의 신호 강도를 섹터별로 가변시켜 안테나에서 복사되는 송신측 커버리지(coverage) 및 수신측 커버리지를 가변토록 한 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 외부의 상용 교류전원을 입력받아 액티브 안테나 모듈에서 필요로하는 직류전압으로 변환하여 전원을 공급해주는 전원 공급부, 옥내 장비와 통신을 통해 전달받은 송신 전력 및 수신 전력 제어신호에 따라 송신 전력 및 수신 전력을 제어하기 위한 송,수신 전력 제어신호를 발생하는 전력제어부, 전력 제어부에서 발생되는 송신 전력 제어신호에 따라 트랜시버에서 얻어지는 송신 채널신호를 증폭하고, 그 증폭한 송신 채널신호에 전원공급부에서 공급된 전원을 결합하여 출력하는 송신 전력 제어부, 전력 제어부에서 발생되는 수신 전력 제어신호에 따라 버틀러 매트릭스부에서 얻어지는 수신 채널 신호를 정해진 이득만큼 증폭하여 트랜시버에 전달해주는 수신 전력 제어부를 구비 함으로써, 송수신 커버리지의 가변이 가능하다.The present invention provides a base station apparatus employing an outdoor multi-beam active antenna having a built-in transmit and receive amplifier, wherein the signal strength of a transmit / receive channel is varied for each sector and is transmitted from an antenna and received from an antenna. The present invention relates to a variable transmission / reception coverage of a base station to which an active antenna is applied. The present invention provides a power supply unit for converting a DC voltage required by an active antenna module to supply power by receiving an external commercial AC power, A power control unit for generating transmission and reception power control signals for controlling transmission power and reception power according to transmission power and reception power control signals received through communication with indoor equipment, and a transceiver according to transmission power control signals generated from the power control unit Amplifies the transmission channel signal obtained from A transmission power control unit that combines and outputs the power supplied from the power supply unit to the transmission channel signal, and a reception power that amplifies the reception channel signal obtained from the butler matrix unit by a predetermined gain according to the reception power control signal generated from the power control unit and transmits the received channel signal to the transceiver. By providing the control unit, transmission and reception coverage can be changed.
Description
본 발명은 코드분할 다중접속(CDMA) 방식 기지국(BTS : Base Station)에 관한 것으로, 특히 송,수신 증폭기가 내장된 옥외용 멀티 빔 액티브 안테나(Active Antenna)를 적용한 기지국 장치에 있어서, 송수신 채널의 신호 강도를 섹터별로 가변시켜 안테나에서 복사되는 송신측 커버리지(coverage) 또는 수신측 커버리지를 가변토록 한 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a code division multiple access (CDMA) base station (BTS), and more particularly, to a base station apparatus employing an outdoor multi-beam active antenna having a built-in transmission and reception amplifier. The present invention relates to an apparatus for transmitting / receiving coverage of a base station using an active antenna for varying the intensity of each sector and varying the transmission side coverage or the reception side coverage copied from the antenna.
통상, 코드분할 다중접속(CDMA) 방식 디지털 셀룰라 시스템(DCS) 및 개인 휴대 통신 시스템(PCS) 등의 이동통신 시스템에서 기지국은, 옥외에 전방향성 안테나 또는 섹터 안테나를 설치하고, 옥내에 고전력 증폭기를 안테나 송신단에 연결하고, 상기 옥내에 저잡음 증폭기를 안테나 수신단에 각각 연결하여 구성되었다.In a mobile communication system such as a code division multiple access (CDMA) digital cellular system (DCS) and a personal digital communication system (PCS), a base station typically installs a omni-directional antenna or a sector antenna outdoors and uses a high power amplifier indoors. And an indoor low noise amplifier connected to the antenna receiver.
그러나 이러한 일반적인 CDMA 방식 이동통신 시스템의 기지국 장치는, 옥외에 전방향성 안테나 또는 섹터 안테나를 설치하고, 옥내에는 고전력 증폭기, 저잡음 증폭기를 설치하게 되는데, 이 경우 옥내 장비와 옥외 안테나의 거리가 멀어지면 케이블 손실이 커지므로 상대적으로 고출력의 고전력 증폭기와 저잡음 증폭기를 사용해야 하므로 경제적인 손실이 발생한다.However, in the base station apparatus of the general CDMA mobile communication system, an omnidirectional antenna or a sector antenna is installed outdoors, and a high power amplifier and a low noise amplifier are installed indoors. In this case, when the distance between the indoor equipment and the outdoor antenna increases, The losses are large, resulting in economic losses because of the use of relatively high power, high power and low noise amplifiers.
이를 개선하기 위해서 종래에는 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치가 제안되었다.In order to improve this, a base station apparatus using a multi-beam active antenna has been conventionally proposed.
상기와 같이 기제안된 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치는 첨부한 도면 도1과 같다.The base station apparatus to which the multi-beam active antenna proposed as described above is illustrated in FIG. 1.
도시된 바와 같이, 옥내에 설치되고 가입자에게 전송할 CDMA변조 신호를 상향 변환하고, 수신된 신호는 중간주파수로 하향 변환하는 트랜시버(10)와, 상기 옥내에 설치되고 상기 트랜시버(10)로부터 전송받은 송신 채널에 DC를 부가하여 버틀러 매트릭스부(30)에 전달하고, 그 버틀러 매트릭스부(30)에서 전달받은 신호는 상기 트랜시버에 전송해주는 옥내장치(20)와, 옥외에 설치되고 상기 옥내장치(20)에서 얻어지는 송신신호에 위상차를 주어 빔 형성 신호를 생성하여 전송하고 수신된 신호는 각 섹터별 역방향 채널신호로 변환하여 출력하는 버틀러 매트릭스부(30)와, 상기 옥외에 설치되고 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 전송된 빔 형성신호를 정해진 빔폭과 지향각으로 공간상에 복사하고, 가입자로부터 송신된 역방향 채널 신호를 수신하여 일정한 전력레벨로 증폭하여 상기 버틀러 매트릭스부(30)에 전달해주는 액티브 고주파 모듈(40)로 구성된다.As shown, the transceiver 10 is installed indoors and up-converts the CDMA modulated signal to be transmitted to the subscriber, and the received signal is down-converted to an intermediate frequency, and the transmission is installed indoors and transmitted from the transceiver 10. The DC device is added to the channel and transmitted to the butler matrix unit 30, and the signal received from the butler matrix unit 30 is transmitted to the transceiver, and the indoor device 20 installed outdoors and the indoor device 20. A butler matrix unit 30 which generates and transmits a beamforming signal by giving a phase difference to a transmission signal obtained by the second signal, and converts the received signal into a reverse channel signal for each sector and outputs the reverse channel signal for each sector; Copies the beamforming signal transmitted from the receiver to the space with a predetermined beam width and directivity angle, and receives a reverse channel signal transmitted from the subscriber to provide a constant power. It is configured to amplify tongue in the active high-frequency module 40, which passes to the Butler Matrix unit 30.
도면중 미설명 부호 50은 부가적으로 접속되는 더미 로드이며, 60, 70, 80은 알파, 베타, 감마 섹터에 해당하는 3개의 빔(beam)을 나타낸 것이다.In the drawing, reference numeral 50 denotes a dummy rod additionally connected, and 60, 70, and 80 denote three beams corresponding to alpha, beta, and gamma sectors.
도1에서 점선 상부는 옥외 장치이고, 점선 하부는 옥내 장치를 나타낸다.In FIG. 1, the dotted upper portion is an outdoor device, and the lower dotted line represents an indoor device.
상기에서 옥내 장치(20)는 도3에 도시된 바와 같이, 외부에서 공급되는 상용 교류전원을 액티브 고주파 모듈(40)의 입력 조건을 만족하는 직류 전원으로 변환하는 전원 공급부(21)와, 상기 전원 공급부(21)에서 공급되는 직류 전원과 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 송신 CDMA 신호를 결합하여 주는 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the indoor device 20 includes a power supply unit 21 for converting a commercial AC power supplied from the outside into a DC power supply satisfying an input condition of the active high frequency module 40, and the power supply. The first to third power and the signal combiners 22 to 24 combine the DC power supplied from the supply unit 21 and the transmitted CDMA signal obtained from the transceiver 10.
또한, 상기 액티브 고주파 모듈(40)은 송,수신 안테나 엘리먼트와 송,수신 증폭기 내장되며 수평으로 배열되어 빔 복사 패턴을 형성하는 제1 내지 제4 배열 안테나부(41 ~ 44)로 구성된다.In addition, the active high frequency module 40 includes a first to fourth array antenna parts 41 to 44 that are arranged in a horizontal manner and form a beam radiation pattern with a transmission and reception antenna element and a transmission and reception amplifier.
이와 같이 구성된 종래의 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치는, 순방향 링크와 역방향 링크에 따라 그 동작이 달라지며, 이하에서는 이를 분리하여 설명한다.The base station apparatus using the conventional multi-beam active antenna configured as described above has different operations depending on the forward link and the reverse link, which will be described below separately.
먼저, 순방향 링크시 트랜시버(10)는 전송할 데이터, 즉 3개(알파, 베타, 감마)의 CDMA 변조된 4.95Mhz의 중간주파수를 서비스 가입자의 단말기의 수신 주파수(DCS : 869 ~ 894 Mhz, PCS : 1840 ~ 1870 Mhz)로 상향 변환한다.First, in the forward link, the transceiver 10 transmits three data (alpha, beta, gamma) CDMA modulated 4.95Mhz intermediate frequencies to a reception frequency (DCS: 869 ~ 894 Mhz, PCS :) of the service subscriber's terminal. 1840-1870 Mhz).
이렇게 상향 변환된 3개의 송신 주파수는 도3에 도시된 바와 같이, 옥내 장치(20)내의 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)에 각각 입력되며, 상기 옥내 장치(20)는 전원 공급부(21)에서 외부에서 입력되는 상용 교류전원을 버틀러 매트릭스부(30)에서 필요로하는 직류 전압으로 변환하여 상기 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)에 각각 공급해준다. 상기 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)는 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 3개의 CDMA 순방향 채널신호와 상기 직류 전원을 결합하여 옥외 장치에 설치된 버틀러 매트릭스부(30)에 전달해준다.These three upconverted transmission frequencies are input to the first to third power sources and the signal combiners 22 to 24 in the indoor device 20, respectively, as shown in FIG. 3, and the indoor device 20 is a power source. The commercial AC power input from the supply unit 21 is converted into the DC voltage required by the butler matrix unit 30 and supplied to the first to third power sources and the signal combiners 22 to 24, respectively. The first to third power and signal combiners 22 to 24 combine the three CDMA forward channel signals obtained from the transceiver 10 and the DC power to the butler matrix unit 30 installed in the outdoor device.
상기 옥외에 설치된 버틀러 매트릭스부(30)는 전달되는 3개의 송신 채널 신호(알파, 베타, 감마 섹터로 구분)를 4개의 수평적인 배열로 구성되는 배열 안테나부(41 ~ 44)에서 형성되는 빔들의 지향각이 도1에 도시된 빔들(60, 70, 80)과 같이 되도록, 3개의 송신 신호에 위상차를 주어 액티브 고주파 모듈(40)에 전달해준다. 여기서 버틀러 매트릭스부(30)는 입력단자와 출력단자가 각각 4개로 4*4버틀러 매트릭스라고도 불리우며, 현재 상용품이 개발되어 있다. 또한 상기 버틀러 매트릭스부(30)는 입력단자에 입력되는 신호의 수와 관계없이 모든 출력단자를 통해 빔 형성 신호(Beam Forming Signal)를 출력한다.The butler matrix unit 30 installed in the outdoors is configured of the beams formed by the array antenna units 41 to 44 configured as four horizontal arrays to transmit three transmission channel signals (divided into alpha, beta, and gamma sectors). The transmission angles are transmitted to the active high frequency module 40 by giving a phase difference to the three transmission signals so that the directivity angles are the same as the beams 60, 70, and 80 shown in FIG. 1. Here, the butler matrix unit 30 has four input terminals and four output terminals, respectively, also referred to as a 4 * 4 butler matrix, and commercial items have been developed. In addition, the butler matrix unit 30 outputs a beam forming signal through all output terminals regardless of the number of signals input to the input terminal.
다음으로, 액티브 고주파 모듈(40)내의 제1 내지 제4 배열 안테나부(41 ~ 44)는 실제 송수신 안테나 엘리먼트와 송수신 증폭기가 내장되어 있는 장치이며, 제1 내지 제4 배열 안테나부의 내부 구성 및 작용이 상호 동일하므로, 이하에서는 하나의 배열 안테나부만 설명한다. 즉, 하나의 배열 안테나부는, 송신 증폭기, 송신 대역 필터, 송신 안테나, 수신 안테나, 수신 대역 필터, 수신 증폭기로 이루어지며, 현재 상태는 데이터 송신 상태이므로, 송신 증폭기에서 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 전송된 빔 형성 신호를 일정한 전력레벨로 증폭하게 되고, 송신 대역필터에서 그 일정 레벨로 전력 증폭된 빔 형성 신호를 설정 대역으로 여파하여 스퓨리어스 신호를 제거한다. 이렇게 스퓨리어스 신호가 제거된 빔 형성 신호는 송신 안테나에서 정해진 빔폭(30도)과 지향각으로 공간상에 복사(Radiation)한다.Next, the first to fourth array antenna units 41 to 44 in the active high frequency module 40 are devices in which actual transmit / receive antenna elements and transmit / receive amplifiers are incorporated, and the internal structure and operation of the first to fourth array antenna units. Since they are the same, only one array antenna unit will be described below. That is, one array antenna unit includes a transmit amplifier, a transmit band filter, a transmit antenna, a receive antenna, a receive band filter, and a receive amplifier. Since the current state is a data transmission state, the butler matrix unit 30 in the transmit amplifier The transmitted beamforming signal is amplified to a constant power level, and the beamforming signal power amplified to the predetermined level is filtered by the transmission band filter to a predetermined band to remove the spurious signal. The beam forming signal from which the spurious signal is removed is radiated in the space at a beam width (30 degrees) and a direction angle determined by the transmitting antenna.
다시 말해 하나의 배열 안테나부는 하나의 섹터에 해당하는 CDMA 채널을 30도의 폭을 가진 공간상에 복사한다. 따라서 하나의 배열 안테나부는 알파, 베타, 감마해서 90도의 전파영역을 갖게 되므로, 4개의 배열 안테나를 사용하면 4*90도 해서 모두 360도의 전파 영역을 커버할 수 있다.In other words, one array antenna unit copies a CDMA channel corresponding to one sector onto a space having a width of 30 degrees. Therefore, since one array antenna unit has an alpha, beta, and gamma 90-degree propagation region, using 4 array antennas can cover a 360-degree propagation region at 4 * 90 degrees.
다음으로, 역방량 링크시, 가입자가 전송한 CDMA 역방향 채널 신호는, 상기 액티브 고주파 모듈(40)내의 각각의 배열 안테나부에 수신된다. 여기서 하나의 배열 안테나부는, 수신 안테나에서 가입자가 송신한 CDMA 역방향 채널 신호를 수신하게 되고, 수신 대역필터는 상기 수신 안테나에서 수신한 역방향 채널 신호를 설정 대역으로 여파한다. 이렇게 설정 대역으로 여파된 CDMA 역방향 채널신호는 수신 증폭기에서 일정한 전력레벨로 증폭된 뒤 후단의 버틀러 매트릭스부(30)로 전달된다.Next, during the reverse radiation link, the CDMA reverse channel signal transmitted by the subscriber is received in each array antenna unit in the active high frequency module 40. Here, one array antenna unit receives the CDMA reverse channel signal transmitted by the subscriber from the receiving antenna, and the reception band filter filters the reverse channel signal received by the receiving antenna into the set band. The CDMA reverse channel signal filtered in the set band is amplified to a constant power level in the receiving amplifier and then transferred to the butler matrix unit 30 in the rear stage.
상기 버틀러 매트릭스부(30)는, 송신 버틀러 매트릭스와 마찬가지로 4*4 버틀러 매트릭스가 사용되며, 이 중 3개의 입력단자로는 알파, 베타, 감마의 수신 신호를 받아들이고, 각각 받아들인 수신 신호를 알파, 베타, 감마 섹터별 CDMA 역방향 채널신호로 변환하여 옥내장치(20)로 전달해준다. 여기서 남은 입력단자 1개로 입력되는 신호는 더미 로드(50)로 전송해준다.The butler matrix unit 30 uses a 4 * 4 butler matrix similarly to the transmission butler matrix, and among the three input terminals, received signals of alpha, beta, and gamma are received, and each of the received signals is alpha, It converts the beta and gamma sector CDMA reverse channel signals to the indoor device 20. The signal input to the remaining input terminal 1 is transmitted to the dummy load 50.
옥내에 설치된 상기 옥내 장치(20)는 순방향 링크 처리와는 달리 입력되는 각 섹터별 CDMA 역방향 채널신호를 그대로 통과시켜 후단의 트랜시버(10)에 전달해준다.Unlike the forward link processing, the indoor device 20 installed indoors passes the input CDMA reverse channel signal for each sector as it is and delivers it to the transceiver 10 of the next stage.
상기 트랜시버(10)는 수신된 신호(DCS : 824 ~ 849Mhz, PCS : 1750 ~ 1780Mhz)를 입력받아 4.95Mhz의 중간주파수로 하향 변환하여 후단의 복조부에 전송한다.The transceiver 10 receives the received signal (DCS: 824 ~ 849Mhz, PCS: 1750 ~ 1780Mhz) and down-converts to an intermediate frequency of 4.95Mhz and transmits it to the demodulator in the rear stage.
첨부한 도면 도2는 종래의 단일 섹터 형상을 가진 CDMA 방식 기지국 장치의 블록 구성도이다. 도3에서, 트랜시버(10), 옥내장치(20), 버틀러 매트릭스부(30), 액티브 고주파 모듈(40)은 도1과 구성이 동일하며, 여기에 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 1개의 송신 채널을 4개로 분리하여 상기 옥내장치(20)에 전달해주는 분배기(90)와, 상기 옥내장치(20)에서 얻어지는 4개의 수신 채널 신호를 하나로 결합하여 상기 트랜시버(10)에 전달해주는 결합기(95)가 더 포함되어 구성된다.2 is a block diagram of a conventional CDMA base station apparatus having a single sector shape. In FIG. 3, the transceiver 10, the indoor device 20, the butler matrix portion 30, and the active high frequency module 40 have the same configuration as in FIG. 1, and here, one transmission channel obtained in the transceiver 10. Splitter 90 for separating the four to the indoor device 20 and the combiner 95 for combining the four reception channel signals obtained from the indoor device 20 to the transceiver 10 is combined It is configured to include more.
이와 같이 구성된 종래 단일 섹터 형상을 가진 CDMA 방식 기지국 장치는, 트랜시버(10)에서 전송된 1개의 송신 채널 신호는 분배기(90)에서 4개의 CDMA 순방향 채널 신호로 분배되어 옥내장치(20)에 전달된다.In the CDMA base station apparatus having the conventional single sector configuration configured as described above, one transmission channel signal transmitted from the transceiver 10 is divided into four CDMA forward channel signals at the distributor 90 and transmitted to the indoor device 20. .
상기 옥내장치(20)는 도3과 같은 구성으로 이루어지며, 전원 공급부(21)에서 외부에서 입력되는 상용 교류전원을 버틀러 매트릭스부(30)에서 필요로하는 직류 전압으로 변환하여 상기 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)에 각각 공급해준다. 상기 제1 내지 제3 전원 및 신호 결합기(22 ~ 24)는 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 3개의 CDMA 순방향 채널신호와 상기 직류 전원을 결합하여 옥외 장치에 설치된 버틀러 매트릭스부(30)에 전달해준다.The indoor device 20 is configured as shown in FIG. 3 and converts the commercial AC power input from the outside from the power supply unit 21 into the DC voltage required by the butler matrix unit 30 to convert the first to the first to third sources. 3 Supply to the power and signal combiner (22 ~ 24) respectively. The first to third power and signal combiners 22 to 24 combine the three CDMA forward channel signals obtained from the transceiver 10 and the DC power to the butler matrix unit 30 installed in the outdoor device.
이하, 버틀러 매트릭스부(30), 액티브 고주파 모듈(40)의 동작은 전술한 도1의 동작과 동일하게 동작한다.Hereinafter, the operations of the butler matrix unit 30 and the active high frequency module 40 operate in the same manner as the operation of FIG. 1 described above.
다음으로, 역방향 링크시, 액티브 고주파 모듈(40)에서 수신된 역방향 CDMA 채널 신호는 버틀러 매트릭스부(30)를 통한 후 옥내장치(20)로 전달된다.Next, in the reverse link, the reverse CDMA channel signal received by the active high frequency module 40 is transmitted to the indoor device 20 after passing through the butler matrix unit 30.
상기 옥내장치(20)는 도1과 동일하게 수신된 역방향 CDMA 채널 신호를 그대로 통과시켜 결합기(95)에 전달해주게 되고, 결합기(95)는 그 입력되는 4개의 채널 신호를 결합하여 1개의 수신 채널 신호로 상기 트랜시버(10)에 전달해준다.The indoor device 20 passes the received reverse CDMA channel signal as it is and transmits it to the combiner 95 as shown in FIG. 1, and the combiner 95 combines the four input channel signals into one receive channel. It transmits the signal to the transceiver 10.
그러면 트랜시버(10)는 수신된 신호(DCS : 824 ~ 849Mhz, PCS : 1750 ~ 1780Mhz)를 입력받아 4.95Mhz의 중간주파수로 하향 변환하여 후단의 복조부에 전송한다.Then the transceiver 10 receives the received signal (DCS: 824 ~ 849Mhz, PCS: 1750 ~ 1780Mhz) and down-converts to an intermediate frequency of 4.95Mhz and transmits it to the demodulation unit of the rear stage.
그러나 상기와 같은 기지국 장치에 적용된 종래의 옥내장치는, 주지한 바와 같이 옥외에 설치된 액티브 안테나 모듈로 DC 전원을 공급해주는 역할만 수행할 뿐, 안테나에서 복사되는 각각의 섹터 자원에 대응하는 빔 커버리지를 변화시켜주지 못하는 단점이 있었다.However, the conventional indoor device applied to the base station apparatus as described above only serves to supply DC power to an active antenna module installed outdoors, and provides beam coverage corresponding to each sector resource radiated from the antenna. There was a drawback that could not be changed.
또한, 상기와 같은 종래의 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치는, 안테나에서 복사되는 빔 커버리지를 변화시키기 위해서 옥내장비중 트랜시버(주파수 변환장치)에서 출력을 조절 함으로써 송신측 커버리지는 어느 정도의 가변이 가능하나, 송신측 커버리지 변경에 불편함이 따르고, 더욱이 수신측 커버리지는 전혀 가변할 수 없는 단점이 있었다.In addition, in the base station apparatus using the conventional multi-beam active antenna as described above, the transmitter-side coverage is somewhat variable by adjusting the output in a transceiver (frequency converter) of indoor equipment to change the beam coverage radiated from the antenna. Although it is possible, there is an inconvenience in changing the transmission side coverage, and furthermore, there is a disadvantage that the reception side coverage cannot be changed at all.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 CDMA 방식 기지국 장치에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Accordingly, the present invention has been proposed to solve various problems occurring in the CDMA base station apparatus using the conventional multi-beam active antenna as described above.
본 발명의 목적은, 송,수신 증폭기가 내장된 옥외용 멀티 빔 액티브 안테나(Active Antenna)를 적용한 기지국 장치에 있어서, 송수신 채널의 신호 강도를 섹터별로 가변시켜 안테나에서 복사되는 송신측 커버리지(coverage) 또는 수신측 커버리지를 가변토록 한 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a base station apparatus to which an outdoor multi-beam active antenna having a built-in transmission and reception amplifier is applied, and transmit side coverage which is copied from an antenna by varying the signal strength of a transmission / reception channel for each sector or The present invention provides a variable transmission / reception coverage apparatus of a base station to which an active antenna having variable reception side coverage is applied.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 송수신 커버리지 가변장치는,Transmission variable variable apparatus according to the present invention for achieving the above object,
CDMA 채널 신호를 상향 및 하향 변환하는 트랜시버, 옥내장치에서 얻어지는 송신 채널신호에 위상차를 주어 빔 형성 신호를 생성하고, 수신된 신호는 각 섹터별 역방향 채널신호로 변환하여 출력하는 버틀러 매트릭스부, 옥외에 설치되고 버틀러 매트릭스부에서 전송된 빔 형성신호를 정해진 빔폭과 지향각으로 공간상에 복사하고, 가입자로부터 송신된 역방향 채널 신호를 수신하여 일정한 전력레벨로 증폭하여 버틀러 매트릭스부에 전달해주는 액티브 고주파 모듈로 구성된 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치에 있어서,A transceiver for up- and down-converting the CDMA channel signal, and a phase difference for the transmission channel signal obtained from the indoor device to generate a beamforming signal, and the received signal is converted into an uplink channel signal for each sector and output to the butler matrix unit. It is an active high frequency module that is installed and copies the beam forming signal transmitted from the butler matrix part to the space with a predetermined beam width and direction angle, receives the reverse channel signal transmitted from the subscriber, amplifies it to a constant power level, and delivers it to the butler matrix part. In the base station apparatus to which the configured active antenna is applied,
외부의 상용 교류전원을 입력받아 액티브 안테나 모듈에서 필요로하는 직류전압으로 변환하여 전원을 공급해주는 전원 공급수단과;Power supply means for receiving external commercial AC power and converting the DC voltage required by the active antenna module to supply power;
옥내 장비와 통신을 통해 전달받은 송신 전력 및 수신 전력 제어신호에 따라 송신 전력 및 수신 전력을 제어하기 위한 송,수신 전력 제어신호를 발생하는 전력제어수단과;Power control means for generating transmission and reception power control signals for controlling transmission power and reception power according to transmission power and reception power control signals received through communication with indoor equipment;
상기 전력 제어수단에서 발생되는 송신 전력 제어신호에 따라 상기 트랜시버에서 얻어지는 송신 채널신호를 증폭하고, 그 증폭한 송신 채널신호에 상기 전원공급수단에서 공급된 전원을 결합하여 상기 버틀러 매트릭스부에 전달해주는 송신 전력 제어수단과;Amplifying a transmission channel signal obtained from the transceiver according to a transmission power control signal generated by the power control means, and transmits the amplified transmission channel signal to the butler matrix unit by combining the power supplied from the power supply means Power control means;
상기 전력 제어수단에서 발생되는 수신 전력 제어신호에 따라 상기 버틀러 매트릭스부에서 얻어지는 수신 채널 신호를 정해진 이득만큼 증폭하여 상기 트랜시버에 전달해주는 수신 전력 제어수단으로 구성됨을 특징으로 한다.And receiving power control means for amplifying a received channel signal obtained from the butler matrix unit by a predetermined gain according to the received power control signal generated by the power control means and transferring the received channel signal to the transceiver.
상기에서, 송신 전력 제어수단은, 상기 전력 제어수단에서 얻어지는 송신 전력 제어신호에 따라 상기 트랜시버에서 얻어지는 각 섹터별 채널 신호를 각각 전력 증폭하고 그 전력 증폭된 신호에 전원을 결합하여 출력시키는 제1 내지 제3 송신 전력 제어기로 구성됨을 특징으로 한다.In the above, the transmission power control means, according to the transmission power control signal obtained from the power control means, each of the first to amplify the channel signal for each sector obtained from the transceiver and to output the power amplified signal coupled to the power amplified signal; And a third transmit power controller.
또한, 상기 제1 내지 제3 송신 전력 제어기는, 상기 트랜시버에서 얻어지는 섹터별 송신 채널 신호를 고유 이득만큼 증폭시키는 증폭기와, 상기 송신 전력 제어신호에 따라 상기 증폭기에서 증폭된 송신 채널 신호를 감쇠시키는 감쇠기와, 상기 감쇠기에서 감쇠된 송신 채널 신호에 상기 전원을 결합하여 출력하는 전원 및 신호 결합기로 각각 구성됨을 특징으로 한다.The first to third transmission power controllers may include an amplifier for amplifying the sector-specific transmission channel signal obtained by the transceiver by an inherent gain, and an attenuator for attenuating the transmission channel signal amplified by the amplifier according to the transmission power control signal. And a power combiner and a signal combiner respectively outputting the combined power to the transmission channel signal attenuated by the attenuator.
또한, 상기 수신 전력 제어수단은, 상기 전력 제어수단에서 얻어지는 수신 전력 제어신호에 따라 상기 버틀러 매트릭스부에서 출력되는 각 섹터별 역방향 채널 신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 제1 내지 제3 수신 전력 제어기로 구성됨을 특징으로 한다.The reception power control unit may further include first to third reception power controllers for amplifying and outputting a reverse channel signal for each sector output from the butler matrix unit to a predetermined level according to the reception power control signal obtained from the power control unit. Characterized in that consisting of.
또한, 상기 제1 내지 제3 수신 전력 제어기는, 상기 버틀러 매트릭스부에서 출력되는 각 섹터별 역방향 CDMA 채널 신호를 고정된 이득만큼 증폭시키는 증폭기와, 상기 수신 전력 제어신호에 따라 상기 증폭기에서 출력되는 수신 채널 신호를 감쇠시켜 출력하는 감쇠기로 각각 구성됨을 특징으로 한다.The first to third receive power controllers may include an amplifier for amplifying the reverse CDMA channel signal for each sector output from the butler matrix unit by a fixed gain, and the receive output from the amplifier according to the receive power control signal. And attenuators configured to attenuate and output channel signals.
도1은 종래 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치의 블록 구성도,1 is a block diagram of a base station apparatus using a conventional active antenna;
도2는 종래 액티브 안테나를 적용한 단일 섹터 형상의 기지국 장치의 블록 구성도,2 is a block diagram of a base station apparatus having a single sector shape using a conventional active antenna;
도3는 도1 및 도2의 옥내장치 구성도,3 is a block diagram of the indoor device of FIGS. 1 and 2;
도4는 본 발명에 의한 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치 블록도,4 is a block diagram of a transmission and reception coverage variable device of a base station to which an active antenna according to the present invention is applied;
도5는 도4의 송신전력 제어기 상세 구성도,5 is a detailed block diagram of the transmission power controller of FIG. 4;
도6는 도4의 수신전력 제어기 상세 구성도.6 is a detailed configuration diagram of the reception power controller of FIG.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 전원 공급부200 : 전력 제어부100: power supply unit 200: power control unit
300 : 송신 전력 제어부300: transmission power control unit
310 ~ 330 : 제1 내지 제3 송신 전력 제어기310 to 330: first to third transmit power controller
400 : 수신 전력 제어부400: reception power control unit
410 ~ 430 : 제1 내지 제3 수신 전력 제어기410 to 430: first to third received power controllers
이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention according to the technical spirit as described above in detail.
본 발명이 적용되는 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국 장치는, 첨부한 도면 도1 및 도2와 같다.The base station apparatus to which the multi-beam active antenna to which the present invention is applied is as shown in FIGS. 1 and 2.
여기서 본 발명은 더욱 새롭고 효율적인 옥내장치의 제안이다.Herein, the present invention proposes a new and more efficient indoor device.
첨부한 도면 도4는 본 발명에 의한 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치 블록도이다.4 is a block diagram of a transmission and reception coverage variable device of a base station to which an active antenna according to the present invention is applied.
도시된 바와 같이, 외부의 상용 교류전원을 입력받아 액티브 안테나 모듈에서 필요로하는 직류전압으로 변환하여 전원을 공급해주는 전원 공급부(100)와, 옥내 장비와 통신을 통해 전달받은 송신 전력 및 수신 전력 제어신호에 따라 송신 전력 및 수신 전력을 제어하기 위한 송,수신 전력 제어신호를 발생하는 전력제어부(200)와, 상기 전력 제어부(200)에서 발생되는 송신 전력 제어신호에 따라 트랜시버(10)에서 얻어지는 송신 채널신호를 증폭하고, 그 증폭한 송신 채널신호에 상기 전원공급부(100)에서 공급된 전원을 결합하여 버틀러 매트릭스부(30)에 전달해주는 송신 전력 제어부(300)와, 상기 전력 제어부(200)에서 발생되는 수신 전력 제어신호에 따라 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 얻어지는 수신 채널 신호를 정해진 이득만큼 증폭하여 상기 트랜시버(10)에 전달해주는 수신 전력 제어부(400)로 구성된다.As shown in the drawing, a power supply unit 100 that receives external commercial AC power and converts the DC voltage required by the active antenna module to supply power, and transmit and receive power control received through communication with indoor equipment. The power control unit 200 for generating a transmission and reception power control signal for controlling the transmission power and the reception power according to the signal, and the transmission obtained from the transceiver 10 according to the transmission power control signal generated by the power control unit 200. A transmission power control unit 300 which amplifies a channel signal, combines the power supplied from the power supply unit 100 with the amplified transmission channel signal, and transmits the power to the butler matrix unit 30, and the power control unit 200 The transceiver 10 is amplified by a predetermined gain according to the received power control signal generated by the butler matrix unit 30 by a predetermined gain. It consists of a reception power control unit 400 to deliver.
상기에서, 송신 전력 제어부(300)는, 상기 전력 제어부(200)에서 얻어지는 송신 전력 제어신호에 따라 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 각 섹터별 채널 신호를 각각 전력 증폭하고 그 전력 증폭된 신호에 전원을 결합하여 출력시키는 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)로 구성된다.In the above, the transmission power control unit 300 power amplifies the channel signal for each sector obtained from the transceiver 10 according to the transmission power control signal obtained from the power control unit 200 and supplies power to the power amplified signal. And a first to third transmit power controllers 310 to 330 that combine and output the combined power.
또한, 상기 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)는, 상기 트랜시버(10)에서 얻어지는 섹터별 송신 채널 신호를 고유 이득만큼 증폭시키는 증폭기(311)와, 상기 송신 전력 제어신호에 따라 상기 증폭기(311)에서 증폭된 송신 채널 신호를 감쇠시키는 감쇠기(312)와, 상기 감쇠기(312)에서 감쇠된 송신 채널 신호에 상기 전원을 결합하여 출력하는 전원 및 신호 결합기(313)로 각각 구성된다.The first to third transmission power controllers 310 to 330 may further include an amplifier 311 for amplifying a sector-specific transmission channel signal obtained by the transceiver 10 by an inherent gain, and according to the transmission power control signal. An attenuator 312 for attenuating the transmission channel signal amplified by the amplifier 311, and a power supply and a signal combiner 313 for coupling and outputting the power to the transmission channel signal attenuated by the attenuator 312, respectively.
또한, 상기 수신 전력 제어부(400)는, 상기 전력 제어부(200)에서 얻어지는 수신 전력 제어신호에 따라 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 출력되는 각 섹터별 역방향 채널 신호를 소정 레벨로 증폭하여 출력하는 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)로 구성된다.The reception power control unit 400 may amplify and output a reverse channel signal for each sector output from the butler matrix unit 30 to a predetermined level according to the reception power control signal obtained from the power control unit 200. 1 to 3 receive power controller (410 ~ 430).
또한, 상기 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)는, 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 출력되는 각 섹터별 역방향 CDMA 채널 신호를 고정된 이득만큼 증폭시키는 증폭기(411)와, 상기 수신 전력 제어신호에 따라 상기 증폭기(411)에서 출력되는 수신 채널 신호를 감쇠시켜 출력하는 감쇠기(412)로 각각 구성된다.The first to third receiving power controllers 410 to 430 may include an amplifier 411 for amplifying the reverse CDMA channel signal for each sector output from the butler matrix unit 30 by a fixed gain, and the receiving unit. Each of the attenuators 412 attenuates and outputs a reception channel signal output from the amplifier 411 according to a power control signal.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 멀티 빔 액티브 안테나를 적용한 기지국의 송수신 커버리지 가변장치는, 순방량 링크와 역방향 링크에 따라 별도로 동작한다.The variable transmission / reception coverage of the base station to which the multi-beam active antenna according to the present invention configured as described above operates separately according to the forward link and the reverse link.
즉, 순방향 링크시, 트랜시버(10)에서 출력되는 각 섹터별 CDMA 송신 채널 신호는, 옥내 장치내의 송신 전력 제어부(300)내의 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)에 각각 입력된다.That is, in the forward link, the sector-specific CDMA transmission channel signals output from the transceiver 10 are input to the first to third transmission power controllers 310 to 330 in the transmission power control unit 300 in the indoor device, respectively.
아울러 전원 공급부(100)는 외부에서 입력되는 상용교류전원(AC전원)을 전파정류하고 평활시킨 후 액티브 고주파 모듈(40)에서 필요로하는 직류전압(DC전압)으로 만들어 상기 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)에 각각 인가한다.In addition, the power supply unit 100 rectifies and smoothes the commercial AC power input from the outside, and makes the DC voltage (DC voltage) required by the active high frequency module 40 to transmit the first to third transmissions. Apply to the power controllers 310 to 330, respectively.
이때, 전력 제어부(200)는 도면에는 도시하지 않았지만 옥내 장비의 콘트롤수단과 내부 통신을 통하여 송신 전력 및 수신 전력의 제어값을 입력받게 되며, 그 입력받은 전력 제어값에 따라 송신 전력 제어신호 및 수신 전력 제어신호를 출력한다.In this case, although not shown in the drawing, the power control unit 200 receives a control value of the transmission power and the reception power through internal communication with the control means of the indoor equipment, and according to the received power control value, the transmission power control signal and reception Output the power control signal.
상기와 같이 출력되는 송신 전력 제어신호는 상기 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)에 각각 전달되며, 이에 따라 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)는 각 섹터별 CDMA 송신 채널 신호의 이득을 제어한다. 여기서 제1 내지 제3 송신 전력 제어기(310 ~ 330)의 각 구성 및 동작은 동일하므로, 이하에서는 하나의 송신 전력 제어기(본 발명에서는, 제1 송신 전력 제어기)의 동작만을 설명한다.The transmission power control signals output as described above are transmitted to the first to third transmission power controllers 310 to 330, respectively. Accordingly, the first to third transmission power controllers 310 to 330 transmit CDMA for each sector. Control the gain of the channel signal. Since the respective configurations and operations of the first to third transmission power controllers 310 to 330 are the same, only the operation of one transmission power controller (in the present invention, the first transmission power controller) will be described below.
즉, 제1송신 전력 제어기(310)는 도5에 도시된 바와 같이, 증폭기(311)에서 고정된 이득에 따라 상기 트랜시버(10)에서 전달된 섹터별 CDMA 송신 채널 신호(Tx1)를 상기 고정된 이득(30dB) 만큼 증폭시킨다. 이렇게 증폭된 신호는 감쇠기(312)에 전달되며, 감쇠기(312)는 상기 전력 제어부(200)에서 출력되는 송신 전력 제어신호(control)에 따라 상기 증폭기(311)에서 증폭된 송신 채널 신호를 15dB 한도 내에서 가변시킨다. 이때 감쇠량은 상기 전력 제어부(200)에서 출력되는 송신 전력 신호에 대응하며, 그 감쇠량은 15dB 이내에서 가변적이다. 아울러 상기와 같이 감쇠된 송신 채널 신호는 전원 및 신호 결합기(313)에서 상기 전원 공급부(100)에서 공급되는 직류전압(DC전압)과 결합되어 상기 버틀러 매트릭스부(30)에 전달된다. 이하, 버틀러 매트릭스부(30), 액티브 고주파 모듈(40)의 동작은 주지한 도1 및 도2의 버틀러 매트릭스부, 액티브 고주파 모듈과 동일하므로 생략한다.That is, as shown in FIG. 5, the first transmission power controller 310 receives the fixed sector-by-sector CDMA transmission channel signal Tx1 transmitted from the transceiver 10 according to the fixed gain of the amplifier 311. Amplify by gain (30dB). The amplified signal is transmitted to the attenuator 312, and the attenuator 312 limits the transmission channel signal amplified by the amplifier 311 by 15 dB according to a transmission power control signal output from the power control unit 200. Variable within In this case, the attenuation amount corresponds to the transmission power signal output from the power control unit 200, and the attenuation amount is variable within 15 dB. In addition, the attenuated transmission channel signal is coupled to a DC voltage (DC voltage) supplied from the power supply unit 100 from the power and signal combiner 313 and transmitted to the butler matrix unit 30. The operations of the butler matrix unit 30 and the active high frequency module 40 are the same as those of the butler matrix unit and the active high frequency module of FIGS.
다음으로, 역방향 링크시, 상기 액티브 고주파 모듈(40)과 버틀러 매트릭스부(30)를 순차 통해 수신된 CDMA 역방향 채널 신호는 옥내 장치내의 수신 전력 제어부(400)에 전달된다.Next, in the reverse link, the CDMA reverse channel signal sequentially received through the active high frequency module 40 and the butler matrix unit 30 is transmitted to the reception power control unit 400 in the indoor device.
이에 따라 수신 전력 제어부(400)는 내부의 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)를 통해 수신 전력을 제어하게 된다.Accordingly, the reception power control unit 400 controls the reception power through the first to third reception power controllers 410 to 430 therein.
여기서 수신 전력 제어는 전술한 전력 제어부(200)에서 옥내 장비와 내부 통신을 통해 얻어지는 수신 전력 제어값에 따라 상기 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)에 수신 전력 제어를 위한 제어신호를 전달해준다.Here, the reception power control transmits a control signal for controlling reception power to the first to third reception power controllers 410 to 430 according to the reception power control value obtained through the internal communication with the indoor equipment in the aforementioned power control unit 200. Deliver it.
이 수신 전력 제어신호에 따라 상기 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)는 수신 전력을 제어하게 된다.According to the received power control signal, the first to third received power controllers 410 to 430 control the received power.
여기서 상기 제1 내지 제3 수신 전력 제어기(410 ~ 430)는 내부 구성 및 작용이 동일하므로, 이하에서는 하나의 수신 전력 제어기(본 발명에서는, 제1 수신 전력 제어기(410)만을 설명한다.Since the first to third reception power controllers 410 to 430 have the same internal configuration and operation, only one reception power controller (in the present invention, the first reception power controller 410) will be described below.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 수신 전력 제어기(410)는 상기 버틀러 매트릭스부(30)에서 얻어지는 섹터별 CDMA 역방향 채널 신호(Rx1)를 증폭기(411)로 고정된 이득(15dB) 만큼 증폭시킨다. 이렇게 증폭된 수신 채널 신호는 감쇠기(412)에 전달되며, 감쇠기(412)는 상기 전력 제어부(200)에서 얻어지는 수신 전력 제어신호에 따라 상기 증폭기(411)에서 증폭된 수신 채널 신호를 15dB 한도내에서 감쇠시킨 후 상기 트랜시버(10)에 전달해준다. 여기서도 수신 전력 제어는 상기 전력 제어부(200)의 제어에 따라 15dB 한도내에서 가변적이다.As shown in FIG. 6, the first reception power controller 410 amplifies the sector-by-sector CDMA reverse channel signal Rx1 obtained by the butler matrix unit 30 by a fixed gain (15 dB) by the amplifier 411. Let's do it. The amplified reception channel signal is transmitted to the attenuator 412, and the attenuator 412 may adjust the received channel signal amplified by the amplifier 411 within a 15 dB limit according to the received power control signal obtained from the power control unit 200. After attenuation, the transceiver 10 is transferred to the transceiver 10. Again, the reception power control is variable within the 15 dB limit under the control of the power control unit 200.
여기서 트랜시버(10)의 동작은 주지한 도1 및 도2의 트랜시버와 동일하므로 생략한다.The operation of the transceiver 10 is the same as the transceivers of FIGS.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 부가된 옥내 장치의 전력 제어 기능에 의해서 송신 전력 및 수신 전력의 가변적인 제어가 가능하므로, 송수신 커버리지 가변으로 효율적인 서비스가 가능한 효과가 있다.As described above, the present invention enables variable control of the transmission power and the reception power by the power control function of the added indoor device, thereby making it possible to efficiently service the transmission and reception coverage.
특히, 송수신 커버리지의 가변이 가능하므로 이를 서비스 지역의 지형에 따라 가변적으로 적용하면 서비스에 더욱 효율적인 장점이 있다.In particular, since the transmission and reception coverage is variable, applying it variably according to the terrain of the service area has the advantage of more efficient service.
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1999
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