KR100322842B1 - 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치 - Google Patents

다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치 Download PDF

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 소형화된 셀에 주파수 동기 신호를 분배함으로써, 동기 CDMA 방식에 기반한 다중섹터 이동통신 시스템에서 표면탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave) 필터를 이용해 전송되는 신호대역의 특성을 보다 향상시켜 신호 품질의 질적 향상을 도모하고, 커버리지 확대 및 용량을 증대시켜, 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 서비스의 품질을 향상시킨 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치를 제공하하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치에 있어서, 기존 기지국의 무선주파수를 입력받아 각 섹터별로 할당된 중간 주파수 대역으로 변환하고, GPS 수신기의 신호를 이용해 생성된 동기용 기준 주파수와, 각 소형기지국의 제어를 위한 제어신호와, 상기 각 섹터별 중간주파수 신호를 합성하여 전송하는 순방향 송신수단; 상기 순방향 송신수단으로부터 전송된 신호로부터 동기용 기준 주파수, 제어신호, 중간 주파수를 분리하여, 상기 중간 주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제1 표면탄성파필터를 이용해 필터링하고, 상기 필터링된 신호를 자신에게 할당된 주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여 출력하는 순방향 수신수단; 안테나를 통해 수신된 다이버시티 및 주 신호의 무선주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제2 표면탄성파필터를 이용해 각각 필터링하고, 상기 필터링된 각각의 신호를 자신에게 할당된 중간주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여, 제어용 신호와 함께 주파수 합성 후, 전송하는 역방향 송신수단; 및 상기 역방향 송신수단을 통해 수신된 신호에서 중간주파수 신호와 제어용 신호를 분리하고, 각 섹터별로 주신호와 다이버시티 신호를 각각 무선주파수 신호로 주파수 상향 변환하여 기존 기지국의 무선주파수 단으로 전송하는 역방향 수신수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 마이크로셀룰라 시스템에서 소형기지국과의 전송장치 등에 이용됨.

Description

다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치{MULTI-BAND MULTI-CARRIER TRANSMISSION APPARATUS IN MULTI-SECTORED MICROCELLULAR SYSTEM}
본 발명은 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 복합광전송망(Hybrid Fiber Radio Network)을 이용한 부반송파다중(SCM : SubCarrier Multiplexing) 전송방식에 기반한 마이크로셀룰라 다중섹터 이동통신 시스템에서 소형화된 각 소형기지국(mBS)들과 기지국간에 높은 품질을 가지고 동기신호, 제어신호 및 CDMA 신호를 송수신할 수 있는 전송장치에 관한 것이다.
종래의 기지국 시스템에서는 주, 예비의 GPS(Global Position System) 수신기를 통해 수신한 10MHz의 신호를 이용하여 상하향되는 주파수의 동기를 맞추었다. 한편, 종래의 이동통신시스템에서 셀을 마이크로셀화함에 따라 기지국이 소형화되어 가고 있으며, 기지국의 소형화로 인한 GPS 안테나의 설치 제한 등에 따라 비동기 방식 또한 모색되고 있다. 그러나, 부호분할다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 방식의 이동통신시스템이 동기를 기반으로 하기 때문에 소형기지국에 대한 동기화 방식이 필수적이다. 또한, 비동기 방식으로 소형기지국을 구성하는 경우 유연한 소프트 핸드오프 처리에 어려움이 있으며, 시스템의 성능도 이의 성능에 좌우되는 등의 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 극복하기 위하여, 광전송망 등을 이용해 기준 주파수 및 시각 동기 정보를 중앙에서 소형기지국으로 원격 전송하도록 함으로써, 기지국의 소형화 및 동기 방식을 그대로 유지하면서 전체 시스템의 용량 및 성능을 향상시키기 위한 방안이 제시되고 있으나, 종래의 시스템에서는 기준 주파수의 전송이 쉽지 않은 문제점이 있었다. 한편, 기준 주파수를 전송하지 않고 무선주파수(RF)를 직접 각 소형기지국으로 직접 전송하는 구조도 제시된 바 있으나, 이는 점대점의 형태로 시스템을 구현하여야만 하고, 시스템 구성시 고 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.
다른 방법으로는, 파장분할다중(WDM : Wavelength Division Multiplexing) 방식을 이용하여 점대다(Point to Multi-Point) 형식으로 구성할 수 있으나, 이는 광 전송을 위해 다수의 광원이 필요하고, 각 소형기지국에서 해당되는 광원의 파장에 설정되도록 하여야 하는데, 이의 조정은 사실상 어렵고, 확정된 형태로만 사용하여야 하고, 현재 다수의 광원을 전송하는 방법에 대한 기술상의 난점이 해결되지 않은 상태에서 사용하는데 많은 문제점이 있었다.
CDMA 시스템에서 사용되는 다이버시티 구조에 대한 방법으로서, 현 무선주파수(RF)를 직접 전송하는 방법에 있어서는 수신쪽에서 파장분할다중(WDM) 방식을 사용하거나, 그렇지 않은 경우 새로운 광선로를 재설치하여 구성할 수 있다. 다른 방법으로는, 기준 주파수의 전송이 없으므로 무선주파수(RF) 신호를 다운시키기 위해 발진 신호를 이용하여 주(Primary) 신호와 다이버시티 신호를 분리하여 전송하는 방법이 있다. 즉, 주 신호는 무선주파수(RF)로 직접 전송하고, 다이버시티 신호는 중간주파수(IF)로 전송하는 극단적인 방법을 택하고 있다. 이러한 경우, 다이버시티 신호에서 보면 수신 신호가 비동기 방식이지만, 소형기지국에서 코히어런시가 깨어지고, 다시 기지국에서 깨어지므로 이중적인 신호 품질의 저하가 초래된다.
또한, 무선주파수(RF)로 직접 전송하는 방법에 있어서는 인접 대역에서 들어오는 신호를 모두 광 전송하게 되므로, 광에서 발생되는 클리핑(Clipping) 현상 등을 해결할 수 없어, 다른 아날로그 신호 대역 및 무선 데이타 신호의 영향에 의해 신호의 품질이 저하된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 소형화된 셀에 주파수 동기 신호를 분배함으로써, 동기 CDMA 방식에 기반한 다중섹터 이동통신 시스템에서 표면탄성파(SAW : Surface Acoustic Wave) 필터를 이용해 전송되는 신호대역의 특성을 보다 향상시켜 신호 품질의 질적 향상을 도모하고, 커버리지 확대 및 용량을 증대시켜, 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 서비스의 품질을 향상시킨 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 마이크로셀룰라 시스템의 전송장치의 개략적인 제1 예시도.
도 2 는 본 발명이 적용되는 마이크로셀룰라 시스템의 전송장치의 개략적인 제2 예시도.
도 3a 는 본 발명에 따른 기지국에 설치된 순방향 송신부의 일실시예 상세 구성도.
도 3b 는 본 발명에 따른 기지국에 설치된 역방향 수신부의 일실시예 상세 구성도.
도 4a 는 본 발명에 따른 소형기지국의 순방향 수신부의 일실시예 상세 구성도.
도 4b 는 본 발명에 따른 소형기지국의 역방향 송신부의 일실시예 상세 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 중앙기지국 제어기(mBSC) 102,203 : 소형기지국(mBS)
103,202 : 광전송망 접속부 105,207 : 디지털유닛(DU)
106 : 전송유닛(TU) 107 : 유지관리유닛(MU)
108,205 : 부반송파변환유닛(SCMU) 201 : 기지국
204 : 상향 변환기(UPC: UP converter)
206 : 하향 변환기(DNC: DowN Converter)
208 : 마이크로셀 제어보드(MCB: Microcell Control Board)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치에 있어서, 기존 기지국의 무선주파수를 입력받아 각 섹터별로 할당된 중간 주파수 대역으로 변환하고, GPS 수신기의 신호를 이용해 생성된 동기용 기준 주파수와, 각 소형기지국의 제어를 위한 제어신호와, 상기 각 섹터별 중간주파수 신호를 합성하여 전송하는 순방향 송신수단; 상기 순방향 송신수단으로부터 전송된 신호로부터 동기용 기준 주파수, 제어신호, 중간 주파수를 분리하여, 상기 중간 주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제1 표면탄성파필터를 이용해 필터링하고, 상기 필터링된 신호를 자신에게 할당된 주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여 출력하는 순방향 수신수단; 안테나를 통해 수신된 다이버시티 및 주 신호의 무선주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제2 표면탄성파필터를 이용해 각각 필터링하고, 상기 필터링된 각각의 신호를 자신에게 할당된 중간주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여, 제어용 신호와 함께 주파수 합성 후, 전송하는 역방향 송신수단; 및 상기 역방향 송신수단을 통해 수신된 신호에서 중간주파수 신호와 제어용 신호를 분리하고, 각 섹터별로 주신호와 다이버시티 신호를 각각 무선주파수 신호로 주파수 상향 변환하여 기존 기지국의 무선주파수 단으로 전송하는 역방향 수신수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.본 발명은 HFR 네트워크를 이용한 SCM 전송방식에 기반한 마이크로셀룰라 시스템에서 소형화된 각 소형기지국(mBS)에는 GPS 수신기가 없으므로 동기 CDMA 기법에 기반한 시스템에서의 유연한 소프트 핸드오프 처리를 위해서 각 기지국에 동기 및 주파수 참조 기준이 효율적으로 제공하는 구조의 형태로 구현된 수동 이중 성형 구조의 형태에서 Multi-sector 개념으로 다수의 mBS가 연결되어 신호를 전송할 때 각 mBS가 각각의 할당 대역을 선택할 때 높은 선택도 및 스퓨리어스 특성을 만족시키기 위해 SAW 필터를 이용하여 최상의 품질을 만족시킬 수 있도록 한다.즉, 본 발명은 소형화된 셀에 주파수 동기 신호를 분배함으로써 동기 CDMA 기법에 기반한 시스템에서의 유연한 소프트 핸드오프 처리가 가능하도록 한 구조에서 전송되는 신호대역의 특성을 SAW 필터를 사용하여 보다 향상시켜 신호 품질의 질적 향상을 꾀하고, 커버리지 확대 및 용량 증대의 결과를 가져와 주파수 자원 효율의 향상 및 서비스의 품질을 높이고자 한다.
본 발명에 따르면, 전송되는 신호의 대역이 중간주파수(IF) 대역이므로 무선주파수(RF) 직접 전송에 의한 문제점을 모두 해결할 수 있고, 중앙에서 기준 주파수를 전송하므로, 신호의 코히어런시도 기존의 기지국 시스템처럼 동일하게 보장할 수 있으며, 또한 아날로그 방식의 무선주파수 신호나 무선 데이타 신호도 표면탄성파(SAW) 필터를 이용해 제거함으로써, 전체적인 시스템의 성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.본 발명에서 표면탄성파(SAW) 필터를 이용해 스퓨리어스 및 상호 변조 특성을 향상시키고자 하는 것은 대역외의 신호를 제거함으로써 전송되는 신호의 품질을 향상시키는데 있고, SAW 필터를 사용한 근본적인 목적은 다중 섹터의 신호를 전송했을 때 섹터간의 신호를 명확히 분별하여 원하는 섹터의 신호를 선택하여 신호를 처리하는데 있다.기존의 대역통과필터(BPF)를 이용하여 폴 수를 증가시켜 다중 섹터의 신호를 구분하고자 할 경우에는 BPF의 사이즈 뿐만 아니라, 다중 섹터 신호간의 보호 대역 간격이 더욱 커야 한다. 즉, SAW 필터를 이용할 경우, 대역간의 이격 간격은 SAW 필터의 스커트 특성에 기인하여 2~5MHz 정도의 여유를 두고 설계할 수 있다. 실제적으로는, 전송하는 섹터의 신호수(채널 수)에 따라 비선형 성분을 고려하여 간격을 더 두고 전송한다.(최대 전송 대역폭 간격의 이격 간격을 둠)그러나, BPF(DR 필터)를 이용할 경우 손실은 작으나, 대역 스커트 특성이 나빠 폴 수를 증가하더라도 3차 비선형 성분을 고려하여 전송할 경우 섹터당 필요한 대역폭이 증가하게 된다. 두 가지 경우를 볼 때, 40dB Rejection 정도 고려하여 대역을 할당시 SAW 필터의 경우 2~5MHz 여유 간격이 되며, DR BPF를 이용할 경우는 최소 30MHz 이상의 여유 간격이 필요하다. 만일, 섹터간에 할당되는 대역(신호대역+여유대역)이 넓어지면 주파수 영역에서 동작하는 주파수 합성기(PLL)를 만들수가 없어 다중 섹터의 구조로 구현할 수 없게 된다. 즉, 섹터간의 별도의 모듈로 구성해야 한다. 그러나, SAW 필터를 이용할 경우 동일 모듈을 이용하여 다중 섹터의 신호를 모두 처리할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 마이크로셀룰라 시스템의 전송장치의 개략적인 제1 예시도로서, 도면에서 '101'은 중앙기지국 제어기(mBSC), '102'는 소형기지국(mBS), '103'은 광전송망 접속부, '104'는 GPS 안테나, '105'는 디지털 유닛(DU), '106'은 전송유닛(TU : Transceiver Unit), '107'은 유지관리 유닛(MU : Maintenence Unit), 그리고 '108'은 부반송파변환유닛(SCMU : SubCarrier Modulation Unit)을 각각 나타낸다.
마이크로셀룰라 시스템에서는 기지국에서 무선주파수(RF) 전단부(Front-end)와 복합광전송 정합모듈 등을 소형기지국(mBS)(102)에 위치시키고, 디지털 모듈에 해당하는 부분과 제어부 등을 중앙기지국 제어기(mBSC)(101)에 위치시켜 중앙 집중식 제어 관리 및 동적 채널 할당 등을 수행한다.
중앙기지국 제어기의 전송유닛(TU)(106)은 CDMA 신호의 중간주파수(IF : Intermediate Frequency)를 송수신하며, 수신되는 중간주파수(IF) 신호에는 주(Primary) 및 다이버시티(Diversity) 신호가 포함된다. 디지털유닛(DU)(105)은 GPS 안테나로부터 10MHz의 기준 주파수 톤을 수신하여, 상기 발생된 10MHz 기준 주파수 톤을 부반송파변환유닛(SCMU)(108)으로 제공한다. 또한, 소형기지국(mBS)(102)의 제어를 위한 제어 데이타를 유지관리유닛(MU)(107)과 송수신한다.
유지관리유닛(MU)(107)은 디지털유닛(105)과 정합하여 망의 관리, 소형기지국(mBS)의 상태관리, 소형기지국의 제어, 프로그램 및 데이타베이스 다운로딩, 이득제어를 위한 제어신호들을 주파수천이키잉(FSK : Frequency Shift Keying) 변복조방식을 통해 부반송파변환유닛(SCMU)(108)과 송수신한다.
부반송파변환유닛(SCMU)(108)은 CDMA 송수신 신호와, 기준 주파수 톤을 이용해 생성한 기준 주파수 신호, 제어신호들을 합성하여 광전송망을 통해 소형기지국(102)으로 전송하고, 상기 광전송망을 통해 수신된 신호로부터 CDMA 신호와 제어신호를 분리하여, 각각 상기 전송유닛(TU)(106) 및 유지관리유닛(MU)(107)으로 제공한다.
도 2 는 본 발명이 적용되는 마이크로셀룰라 시스템의 전송장치의 개략적인 제2 예시도로서, 이는 현재 설치된 기지국 시스템(BTS)(201)을 그대로 이용하는 경우에 있어서의 전송장치의 구현 예를 보인 것이다.
순방향 전송의 경우의 살펴보면, 부반송파변환유닛(SCMU)(205)은 상향 변환기(UPC)(204)의 출력을 입력받거나, 선형전력증폭기(LPA : Linear Power Amplifier) 출력단의 방향성 결합기로부터 출력된 신호를 입력받아 중간주파수(IF : Intermediate Frequency)로 변환한 다음에, 광신호로 변환하여 각 소형기지국(mBS)(203)으로 전송한다. 이때, 10MHz의 기준 주파수 혹은 이의 변환신호 및 제어 신호가 CDMA 중간주파수 신호와 주파수 합성되어 각 소형기지국(mBS)(203)으로 전송된다.
역방향 전송의 경우를 살펴보면, 각 소형기지국(mBS)(203)으로부터 전송망을 통해 주신호와 다이버시티 신호의 중간 주파수로 각각 전송된 신호는 부반송파변환유닛(SCMU)(205)에서 수신되고, 부반송파변환유닛(SCMU)(205)은 각각 다른 중간 주파수 대역으로 전송된 주신호와 다이버시티 신호를 원래의 무선주파수(RF) 신호로 상향 변환하여 지기국의 하향 변환기(DNC)(206)로 제공한다. 디지털유닛(DU)(207)은 GPS 안테나를 통해 수신된 기준 주파수 톤을 제공하고, 각종 제어신호를 마이크로셀 제어보드(MCB)(208)와 송수신한다. 마이크로셀 제어보드(MCB)(208)는 부반송파변환유닛(SCMU)(205)을 통해 소형기지국(mBS)(203)을 원격으로 제어하기 위한 제어신호를 송수신한다.
도 3a 는 본 발명에 따른 기지국 시스템에서 출력되는 무선주파수(RF) 송신 신호를 원하는 대역으로 변환시켜 각 소형기지국(mBS)로 전송하기 위한 기지국에 설치된 순방향 송신부의 구성도로서, 도면에서 '301'은 가변 감쇄기, '302,306'은 증폭기, '303'은 혼합기, '304'는 국부발진기(LO : Local Oscillator), '305'는 대역통과필터, '307'은 기준주파수 발생기, '308'은 모뎀(MODEM), '309'는 주파수 합성기, 그리고 '310'은 전/광 변환기를 각각 나타낸다.
기존 기지국으로부터 수신된 무선주파수를 중간 주파수로 변환하는 기능부는 각 섹터별로 대응되어, 섹터수만큼 구비되며, 각 섹터별로 서로 다른 중간 주파수 대역으로 변환된다. 무선주파수를 중간 주파수로 변환하는 기능부는 가변 감쇄기(301), 제1 증폭기(302), 국부 발진기(304), 주파수 혼합기(303), 대역통과필터(305), 제2 증폭기(306)로 구성된다.
가변 감쇄기(301)는 입력되는 신호의 세기에 따라 각 전송 구조에서 원하는 신호의 레벨로 셋팅하기 위해 필요한 부분으로, 이는 기존 기지국의 상향 변환기로부터 입력된 무선주파수(RF) 신호의 레벨을 조정하여 제1 증폭기(302)로 공급한다.
제1 증폭기(302)는 적정 레벨로 맞추어진 가변 감쇄기(301)의 출력 신호를 증폭하여 혼합기(303)로 제공한다. 혼합기(303)는 제1 증폭기(302)의 출력과 국부 발진기(304)의 출력을 혼합하여 원하는 중간 주파수 대역으로 변환시킨다. 대역통과필터(305)는 각 섹터별로 할당된 중간 주파수 대역만을 필터링하기 위한 것으로, 이는 국부 발진기(304)에 의해 생성된 불요 주파수를 억제하는 역할을 겸한다. 제2 증폭기(306)는 대역통과필터(305)의 출력을 다시 증폭하여 출력한다. 기준주파수 발생기(307)는 GPS 수신기를 통해 수신된 10MHz의 기준 주파수를 이용하여 각 소형기지국에 제공하기 위한 동기용 기준 주파수 신호를 생성한다. 그리고, 모뎀(308)은 프로세서와 연결되어 제어신호를 변복조하는 기능을 수행한다.
주파수 합성기(309)는 각 섹터별로 생성된 중간주파수 신호와, 기준 주파수 발생기에 의해 생성된 기준 주파수 신호, 그리고 제어신호를 주파수 합성하여 하나의 신호로 출력한다. 전/광 변환기(310)는 주파수 합성기(309)의 출력을 광신호로 변환하여 광 전송망을 통해 각 소형기지국으로 전송한다.
상기와 같은 순방향 송신부에서 중요한 부분은 가변 감쇄기(301)와 국부 발진기(304)와 주파수 혼합기(303)로 이루어진 주파수 변환기에 있다. 이에 의해 각 전송 구조에서 신호레벨을 조정하고, 할당된 주파수 대역으로 임의적으로 가변할 수 있다.
도 3b 는 본 발명에 따른 각 소형기지국으로부터 수신된 중간주파수 신호를 원래의 무선주파수 신호로 변환하여 기존 기지국 시스템의 하향 변환기로 입력시키는 역방향 기존 기지국에 설치된 역방향 수신부의 구성도로서, 도면에서 '320'은 광/전 변환기, '321,323'은 주파수 분배기, '322'는 모뎀, '324-1,324-2,328-1,328-2'는 대역통과필터, '325-1,325-2,329-1,329-2'는 증폭기, '326-1,326-2'는 국부 발진기, '327-1,327-2'는 주파수 혼합기, 그리고 '330-1,330-2'는 가변 감쇄기를 각각 나타낸다.
본 발명에 따른 역방향 수신부 또한 각 섹터별로 대응되는 주파수 변환 기능부가 존재하며, 각 주파수 변환 기능부는 주신호와 다이버시티 신호를 위해 동일한 구성을 갖는 두개의 수신경로가 구비된다.
광섬유를 통해 각 소형기지국으로부터 전송된 신호는 광/전 변환기(320)에 의해 전기적 신호로 변환되고, 이 전기신호는 주파수 분배기(321)에 의해 다수개의 신호로 분배되어 각 섹터별 주파수 변환 기능부와 모뎀(322)으로 입력된다. 모뎀(322)은 주파수 분배기(321)에 의해 분배된 신호 중 제어신호를 추출하여 복조한 다음에 프로세서로 공급한다. 여기서, 광/전 변환기(320)의 후단에는 저잡음증폭기(LNA)가 구비될 수 있다.
각 섹터별 주파수 변환 모듈로 입력된 신호는 주파수 분배기(323)에 의해 다시 주신호와 다이버시티 신호로 나뉘어져 각 대역의 대역통과필터(324-1,324-2)로 입력된다. 각 대역통과필터(324-1,324-2)로 입력된 신호는 1차 필터링된 다음에 각각의 증폭기(325-1,325-2)에 의해 1차 증폭된다. 각각의 국부 발진기(326-1,326-2)는 발진신호를 생성하고, 각각의 주파수 혼합기(327-1,327-2)는 각각의 국부 발진기(326-1,326-2)의 출력과 각각의 증폭기(325-1,325-2)의 출력을 혼합하여 중간 주파수 신호를 무선주파수 신호로 변환한다. 각각의 대역통과필터(328-1,328-2)는 각각의 주파수 혼합기(327-1,327-2)의 출력을 각각의 원하는 무선주파수 대역으로 필터링하고, 각각 필터링된 신호는 각각의 증폭기(329-1,329-2)에 의해 증폭된다. 각 증폭기(329-1,329-2)의 출력은 기존 기지국의 하향 변환기로 입력되는 신호 레벨을 조정하기 위해 가변 감쇄기(330-1,330-2)에 의해 그 신호 레벨이 조절된다.
도 4a 는 본 발명에 따른 소형기지국의 순방향 수신부의 구성도로서, 도면에서 '401'은 광/전 변환기, '402'는 주파수 분배기, '403,414'은 가변 감쇄기, '404,408,412'는 증폭기, '405'는 주파수 분배기, '406,410'은 국부 발진기(LO), '407'은 표면탄성파필터, '409'는 주파수 혼합기, '411,413'은 대역통과필터, '415'는 기준주파수 복원기, 그리고 '416'은 모뎀을 각각 나타낸다.
기준 주파수, 제어 신호 및 CDMA 신호가 포함된 광신호는 광/전 변환기(401)에 의해 전기적 신호로 변환되고, 전력 분배기(402)를 통해 분배된다. 기준 주파수 복원기(415)는 주파수 분배기(402)를 통해 분배된 기준 주파수 신호의 위상을 복원하여 각 주파수 합성기의 기준 주파수로 제공한다. 그리고, 모뎀(416)은 제어신호를 복조하여 프로세서로 공급한다. 전력 분배기(402)에 의해 분배된 CDMA 신호는 가변감쇄기(403)에 의해 그 신호 레벨이 조정되어, 신호의 세기에 따른 스퓨리어스 특성 및 상호 변조 특성이 제한된 다음에, 증폭기(404)로 입력된다. 증폭기(404)는 입력된 신호를 증폭하여 1차 주파수 변환기의 주파수 혼합기(405)로 공급한다. 주파수 혼합기(405)는 국부 발진기(406)의 발진 신호와 혼합하여 1차 주파수 변환하여 출력한다. 1차 주파수 변환된 신호는 표면탄성파필터(407)에 의해 원하는 대역의 상향 변환 신호만이 필터링된다. 여기서, 필터의 대역은 제공하는 서비스대역에 따라 변경될 수 있으며, 사업자당 할당된 대역에 따라 결정된다. 예를 들어, 에스케이 텔레콤 4MHz 대역의 서비스를 위해서는 표면탄성파필터(407)의 대역은 CDMA 3개의 FA(Frequency Assignment)를 수용하는 대역의 필터이다. 표면탄성파필터(407)는 스커트 특성이 좋으므로, 인접대역의 신호를 억제시켜 선택된 대역만을 걸러내는 역할을 한다. 이로 인해, 신호의 스퓨리어스 및 상호 변조 특성을 향상시킬 수 있으며, 인접 대역의 신호를 완전히 제거할 수 있다. 표면탄성파필터(407)를 통과한 신호는 감쇄가 심하므로, 증폭기(408)를 통해 증폭시켜 출력한다. 증폭기(408)의 출력은 다시 주파수 혼합기(409)에 의해 국부 발진기(410)의 출력과 혼합되어 제2 주파수 변환된다. 주파수 혼합기(409)의 출력은 기존 CDMA 신호의 4MHz 대역의 상향 변환된 주파수이다. 여기서, 주파수 혼합기의 출력을 마음대로 변환시킬 수 있으므로, 실제 CDMA 전체의 모든 대역으로 신호를 전송할 수 있다. 이때는 최종단의 필터가 모든 대역을 수용할 수 있는 필터로 바뀌어야 한다. 대역통과필터(411)는 주파수 혼합기(409)의 출력을 억제하는 역할을 하며, 대역통과필터(411)를 통과한 신호는 증폭기(412)를 통해 증폭된다. 그리고, 다시 대역통과필터(413)에 의해 인접대역 및 전체 대역에서 발생되는 대역외 스퓨리어스가 제거되어, 고전력증폭기(HPA : High Power Amplifier)나 선형전력증폭기(LPA)의 입력된 신호중 다른 성분으로 인해 출력이 출렁거리는 현상을 방지한다. 가변 감쇄기(414)는 대역통과필터(413)에 의해 필터링된 신호의 레벨을 조정하여, 고전력증폭기(HPA)나 선형전력증폭기(LPA)로 입력되는 신호의 레벨을 맞추어 주는 역할을 수행한다. 대역통과필터(411)는 CDMA의 전체 25MHz 대역을 수용할 수 있으나, 대역통과필터(413)는 서비스되는 대역만을 수용하도록 한다.
도 4b 는 본 발명에 따른 소형기지국의 역방향 송신부의 구성도이다.
안테나로부터 수신되는 주신호 및 다이버시티 신호는 수신 캐버티 필터(501,502)를 통해 필터링 다음에, 저잡음 증폭기(503,504)에 의해 증폭된다. 그리고, 주파수 혼합기(505,507)는 각각 증폭된 신호를 국부 발진기(506,508)의 발진 신호와 합성하여 표면탄성파필터(509,510)의 대역으로 주파수 변환한다. 표면탄성파필터(509,510)는 스커트 특성이 우수하므로, 인접대역에서 수신되는 다른 성분의 신호, 예를 들어 주파수 공용통신 대역의 주파수 및 아날로그 이동전화 대역의 주파수를 대부분 억제하는 역할을 수행한다. 이를 채용함으로써, 기지국의 연동시험 항목에 있는 단일 톤 둔감도 및 상호 변조 제한의 기준을 만족할 수 있다. 각각의 표면탄성파필터(509,510)에 의해 필터링되면서 감쇄된 신호는 각각의 증폭기(511,512)에 의해 증폭된다.
증폭기(511,512)에 의해 증폭된 신호는 다시 주파수 혼합기(513,515)에서 국부 발진기(514,516)의 발진신호와 혼합되어 원하는 소형기지국의 중간주파수 대역으로 하향 변환된다. 수신 대역은 주신호와 다이버시티 신호의 대역이 서로 분리되어 있다. 이렇게 2차 주파수 변환된 신호는 각각의 대역통과필터(517,518)를 통해 대역외 스퓨리어스가 억제되고, 각 대역통과필터(517,518)의 출력은 적정 레벨의 광신호로 변환하기 위해 가변감쇄기(519,520)에 의해 그 출력 레벨이 조정된다. 그리고, 가변 감쇄기(519,520)의 출력은 각각의 증폭기(521,522)에 의해 증폭된다. 주파수 합성기(523)는 각각의 증폭기(521,522)에 의해 증폭된 주신호 및 다이버시티 중간주파수신호와 모뎀을 통해 변조된 제어신호를 합성하고, 전/광 변환기(525)는 주파수 합성된 전기적 신호를 광 신호로 변환하여 광 전송로를 통해 기존 기지국으로 송신한다.
한편, 본 발명에서는 약 11MHz 대역을 사용할 시에는 수신 캐버티 필터를 사용한 후, 대역통과필터를 첨가시켜 사용하며, 이의 대역을 주파수 변환함으로써 원하는 대역으로 전송이 가능해지며, 이는 중간주파수 대역에서 한 것과 동일한 개념으로 처리될 수 있으며, PCS 대역에 대한 서비스도 같은 방식으로 처리를 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 다중 대역의 다중반송파 순방향 전송에 있어서, 표면탄성파필터를 이용해 스퓨리어스 및 상호 변조 특성을 향상시켜, 소형기지국에서 수신된 신호를 우수한 선택도를 가지고 대역을 선별할 수 있고, 인접 채널 선택도가 월등하게 향상되어, 신호의 다이나믹 범위가 증가되고, 이들로 인해 신호 품질이 향상되고, 커버리지 확대 및 가입자의 증대를 가져올 수 있다.

Claims (13)

  1. 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치에 있어서,
    기존 기지국의 무선주파수를 입력받아 각 섹터별로 할당된 중간 주파수 대역으로 변환하고, GPS 수신기의 신호를 이용해 생성된 동기용 기준 주파수와, 각 소형기지국의 제어를 위한 제어신호와, 상기 각 섹터별 중간주파수 신호를 합성하여 전송하는 순방향 송신수단;
    상기 순방향 송신수단으로부터 전송된 신호로부터 동기용 기준 주파수, 제어신호, 중간 주파수를 분리하여, 상기 중간 주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제1 표면탄성파필터를 이용해 필터링하고, 상기 필터링된 신호를 자신에게 할당된 주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여 출력하는 순방향 수신수단;
    안테나를 통해 수신된 다이버시티 및 주 신호의 무선주파수를 주파수 하향 변환한 다음에, 제2 표면탄성파필터를 이용해 각각 필터링하고, 상기 필터링된 각각의 신호를 자신에게 할당된 중간주파수 대역으로 주파수 상향 변환하여, 제어용 신호와 함께 주파수 합성 후, 전송하는 역방향 송신수단; 및
    상기 역방향 송신수단을 통해 수신된 신호에서 중간주파수 신호와 제어용 신호를 분리하고, 각 섹터별로 주신호와 다이버시티 신호를 각각 무선주파수 신호로 주파수 상향 변환하여 기존 기지국의 무선주파수 단으로 전송하는 역방향 수신수단
    을 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 순방향 송신수단은,
    기존 기지국의 무선주파수 단으로부터 입력된 신호의 레벨을 조정하여 자신에게 할당된 중간 주파수 대역으로 변환하는 각 섹터별로 대응되는 주파수 변환수단;
    상기 GPS 수신기의 신호를 이용해 상기 각 소형기지국의 동기를 위한 기준 주파수를 생성하는 기준주파수 발생수단;
    상기 소형기지국의 제어를 위한 제어신호를 변조하는 변조수단; 및
    각 섹터별의 상기 주파수 변환수단의 출력과, 상기 기준주파수 발생수단의 출력과, 상기 변조수단의 출력을 합성하여 전송로를 통해 전송하는 주파수 합성수단
    을 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주파수 합성수단의 출력을 광신호로 변환하여 광선로를 통해 전송하는 전/광 변환수단
    을 더 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 주파수 변환수단은,
    입력된 무선주파수 신호의 레벨을 조정하는 가변감쇄기;
    상기 가변감쇄기의 출력을 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기의 출력을 설정된 중간 주파수 대역으로 변환하는 주파수 혼합기;
    상기 주파수 혼합기의 출력을 대역필터링하는 대역통과필터; 및
    상기 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기
    를 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 순방향 수신수단은,
    상기 순방향 송신수단으로부터 전송된 신호를 분배하는 주파수 분배수단;
    상기 주파수 분배수단의 출력으로부터 동기용 기준 주파수를 복원하여, 기준 주파수를 제공하는 기준주파수 복원수단;
    상기 주파수 분배수단의 출력으로부터 제어신호를 추출하여, 복조하는 복조수단; 및
    상기 주파수 분배수단의 출력의 중간 주파수를 주파수 하향 변환하여 상기 제1 표면탄성파필터를 이용해 필터링하고, 상기 필터링된 신호를 주파수 상향 변환하여 무선주파수로 출력하는 주파수 변환수단
    을 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 순방향 송신수단으로부터 전송된 신호를 전기적 신호로 변환하여 상기 주파수 분배수단으로 공급하는 광/전 변환수단
    을 더 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 주파수 변환수단은,
    상기 주파수 분배수단의 중간 주파수 신호의 레벨을 조정하는 제1 가변 감쇄기;
    상기 제1 가변 감쇄기의 출력을 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기의 출력을 주파수 하향 변환하는 제1 주파수 변환기;
    상기 제1 주파수 변환기의 출력을 필터링하는 상기 제1 표면탄성파필터;
    상기 제1 표면탄성파필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기;
    상기 제2 증폭기의 출력을 주파수 상향 변환하는 제2 주파수 변환기;
    상기 제2 주파수 변환기의 출력을 대역 필터링하는 제1 대역통과필터;
    상기 제1 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제3 증폭기;
    상기 제3 증폭기의 출력을 대역 필터링하는 제2 대역통과필터; 및
    상기 제2 대역통과필터의 출력 레벨을 조정하는 제2 가변 감쇄기
    를 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 역방향 송신수단은,
    안테나를 통해 수신된 주 무선주파수 신호를 주파수 하향 변환하여 상기 제2 표면타성파필터를 통해 필터링한 다음에 주파수 상향 변환하여 주 신호에 대한 중간주파수신호를 출력하는 제1 주파수 변환수단;
    안테나를 통해 수신된 다이버시티 무선주파수 신호를 주파수 하향 변환하여 상기 제2 표면타성파필터를 통해 필터링한 다음에 주파수 상향 변환하여 다이버시티 신호에 대한 중간주파수신호를 출력하는 제2 주파수 변환수단;
    역방향 제어신호를 변조하는 변조수단; 및
    상기 제1 및 제2 주파수 변환수단의 출력과 상기 변조수단의 출력을 합성하는 주파수 합성수단
    을 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 주파수 합성수단의 출력을 광신호로 변환하여 광선로를 통해 상기 역방향 수신수단으로 전송하는 전/광 변환수단
    을 더 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 변환수단 각각은,
    안테나를 통해 수신된 무선주파수 신호를 필터링하는 수신 캐버티 필터;
    상기 수신 캐버티 필터의 출력을 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기의 출력을 주파수 하향 변환하는 제1 주파수 변환기;
    상기 제1 주파수 변환기의 출력을 필터링하는 상기 제2 표면탄성파필터;
    상기 제2 표면탄성파필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기;
    상기 제2 증폭기의 출력을 주파수 상향 변환하는 제2 주파수 변환기;
    상기 제2 주파수 변환기의 출력을 대역필터링하는 대역통과필터;
    상기 대역통과필터의 출력 레벨을 조정하는 가변 감쇄기; 및
    상기 가변 감쇄기의 출력을 증폭하는 제3 증폭기
    를 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 역방향 수신수단은,
    상기 역방향 송신수단으로부터 전송된 신호를 분배하는 제1 주파수 분배수단;
    상기 제1 주파수 분배수단의 출력 중 제어신호를 복조하는 복조수단;
    각 섹터별로 구비되며, 상기 제1 주파수 분배수단의 출력을 분배하는 제2 주파수 분배수단;
    각 섹터별로 구비되며, 상기 제2 주파수 분배수단의 출력 중 다이버시티 중간 주파수 신호를 상향 변환하여 상기 기지국의 무선주파수 수신단으로 제공하는 제1 주파수 변환수단; 및
    각 섹터별로 구비되며, 상기 제2 주파수 분배수단의 출력 중 주 중간 주파수 신호를 상향 변환하여 상기 기지국의 무선주파수 수신단으로 제공하는 제2 주파수 변환수단
    을 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 역방향 송신수단의 출력을 전기적 신호로 변환하여 상기 제1 주파수 분배수단으로 공급하는 광/전 변환수단
    을 더 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 주파수 변환수단 각각은,
    상기 제2 주파수 분배수단의 출력을 대역 필터링하는 제1 대역통과필터;
    상기 제1 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제1 증폭기;
    상기 제1 증폭기의 출력을 상향 주파수 변환하는 주파수 변환기;
    상기 주파수 변환기의 출력을 대역 필터링하는 제2 대역통과필터;
    상기 제2 대역통과필터의 출력을 증폭하는 제2 증폭기; 및
    상기 제2 증폭기의 출력 레벨을 조정하는 가변 감쇄기
    를 포함하는 다중섹터 방식의 마이크로셀룰라 시스템에서의 다중대역 다중반송파 전송장치.
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