KR100360775B1 - 위상 등화기 뱅크를 구비하는 광대역 씨디엠에이 통신시스템용 기지국 및 그 위상 보상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안테나, RF 신호처리부, IF 신호처리부 및 기저대역 신호처리부를 구비하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국에 관한 것으로, 복수의 위상 등화기를 포함하는 위상 등화기 뱅크를 더 구비하고, 상기 복수의 위상 등화기 각각이 상기 기지국에서 취급하는 단말기의 위상 특성에 따라 각각 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기한 본 발명의 구성에 의하면, 제조 회사에 따라 달라지는 단말기의 위상 왜곡을 하나의 기지국에서 모두 처리할 수 있게 된다.

Description

위상 등화기 뱅크를 구비하는 광대역 씨디엠에이 통신 시스템용 기지국 및 그 위상 보상 방법 {BASE STATION IN CDMA COMMUNICATION SYSTEM FOR WIDE BAND COMPRISING PHASE EQUALIZER BANK AND METHOD OF COMPENSATING PHASE THEREIN}

본 발명은 광대역 CDMA 시스템의 기지국용 위상 등화기에 관한 것으로, 특히 광대역 CDMA 시스템의 기지국이 서로 다른 위상 특성을 갖는 여러 종류의 단말기를 수용할 수 있게 하는 위상 등화기 뱅크의 구조 및 사용 방법에 관한 것이다.

종래에, IS-95 에 기초한 1.25 MHz 협대역 CDMA 통신 시스템에서는 단말기, 채널, 기지국 등을 포함한 시스템 전체의 위상 지연(Group Delay)에 의한 위상 왜곡을 기지국의 IF 회로부의 위상 등화기가 보상해 주고 있었다. 그러나, 5, 10, 20 MHz 등의 광대역 CDMA 시스템이 새로운 표준으로 제안되면서 주파수 사용 대역이 넓어짐에 따라 신호의 위상 지연 주파수 대역이 더욱 커지게 되어 위상 등화기의 구성에도 변화가 필요하게 되었다. 또한, 여러 회사에서 기지국 및 단말기를 설계, 제조하는 경우에, 각 회사에서 사용하는 설계 방식 및 부품 특성에 따라 기지국과 단말기의 위상 왜곡 특성이 달라지게 되었다. 이와 같은 상황에서, 기존의 협대역 CDMA 에서처럼 기지국에서 한가지 형태의 위상 등화기만 사용하는 경우에는 여러 형태의 단말기 특성을 만족시킬 수 없게 되어, 위상 등화기를 통하여 위상 등화가 이루어지는 단말기 신호만이 정상적으로 복조되고 나머지 다른 위상 특성을 갖는 단말기로부터의 신호는 오히려 왜곡을 더 심화시키는 문제가 발생한다.

즉, 광대역 CDMA 시스템이 새로운 규격이 됨에 따라 위상 지연이 발생하는 주파수 범위가 급속하게 확장하는 문제, 및 기지국 또는 이동국을 설계·제조하는 회사에 따른 위상 왜곡 특성의 다변화의 문제에 대하여 이러한 위상 왜곡의 적절한 보상을 제공하기 위한 위상 등화기의 개발이 요구되고 있다.

기지국과 단말기가 여러 회사에서 서로 다른 설계와 부품에 의하여 제조되는 경우에는 문제가 더욱 심각해진다. 기존의 협대역 CDMA 시스템에서는 유사한 설계 방식과 상대적으로 작은 주파수 대역으로 인하여 위상 지연 특성이 큰 차이를 보이지 않았으며, 위상 보상에 있어서의 오차에 의해 데이터 오류가 발생한다고 하더라도 요구되는 비트 에러율이 10^-3정도인 음성 통신이 주류가 되기 때문에, 통신에 있어서 큰 문제가 발생하지는 않았다. 그러나, 광대역 CDMA 시스템에 있어서는 음성은 물론 데이터 통신이 기본적으로 수행되어야 하므로 요구되는 비트 에러율이 더욱 엄격해지게 되며, 고려해야 할 대역이 넓어지므로 시스템 구성이 더욱 어려워지게 된다.

전술한 광대역 CDMA 시스템에 기인한 문제점을 해결할 수 있는 위상 등화기를 구성한다고 해도, 여러 회사가 제조한 서로 다른 위상 특성을 갖는 단말기로부터의 신호를 종래의 방법으로 위상 보상을 충분히 수행하는 것은 거의 불가능한 일이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광대역 CDMA 시스템에 적합한 위상 등화기 뱅크의 구조 및 사용 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각각 다른 위상 왜곡 특성을 갖는 여러 종류의 단말기를 한 기지국에서 수용할 수 있게 하는 위상 등화기 뱅크의 구조 및 사용 방법을 제공하는 것이다.

도 1 은 종래의 협대역 CDMA 시스템에 사용되는 IF 신호처리부를 포함한 기지국의 개략도,

도 2 는 종래의 협대역 CDMA 시스템의 기지국에서 위상 등화기를 포함하는 IF 신호처리부의 회로 블록도,

도 3 은 본 발명에 따른 광대역 CDMA 시스템에 사용되는 RF 및 IF 신호처리부를 포함하는 기지국의 개략도,

도 4 는 본 발명에 따른 광대역 CDMA 시스템의 기지국에서 위상 등화기뱅크를 포함하는 IF 신호처리부의 회로 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

301 : 안테나 302 : RF 및 IF 신호처리부

303 : 신호처리기 304 : 위상 등화기 뱅크

305 : 신호처리기 306 : 기저대역 신호처리부

307 : 각 형태의 사용자 신호처리부

상기한 목적은 본 발명의 일실시예에 따른 광대역 CDMA 시스템용 기지국에 의해 달성될 수 있는데, 이러한 광대역 CDMA 시스템용 기지국은, 안테나, RF 신호처리부, IF 신호처리부 및 기저대역 신호처리부와 복수의 위상 등화기를 포함하는 위상 등화기 뱅크를 구비하며, 상기 복수의 위상 등화기 각각은 상기 기지국에서 취급하는 단말기의 위상 특성에 따라 각각 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상 등화기 뱅크는 상기 IF 신호처리부 또는 상기 RF 신호처리부 또는 상기 기저대역 신호처리부에 설치되는 것이 바람직하다.

각각의 신호를 송신하는 단말기의 특성에 따라 상기 복수의 위상 등화기중에서 하나가 선택되는 것이 또한 바람직하다.

또한, 단말기로부터 송신된 신호가 상기 단말기의 특성을 나타내는 비트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적은 본 발명에 따른 복수의 위상 등화기를 포함하는 위상 등화기뱅크 및 복수의 사용자 신호처리부를 구비하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국에서 지연된 위상을 보상하는 방법에 의하여 달성될 수 있는데, 상기 방법은, 단말기로부터 신호를 수신하는 단계, 상기 수신신호를 상기 위상 등화기 뱅크의 대응하는 위상 등화기로 전송하는 단계, 상기 대응하는 위상 등화기 뱅크에서 상기 수신신호의 위상을 보상하는 단계, 상기 보상된 신호를 대응하는 사용자 신호처리부로 전송하는 단계, 및 상기 대응하는 사용자 신호 처리부에서 상기 전송된 신호를 역확산시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 대응하는 위상 등화기로 전송하는 단계는 상기 복수의 위상 등화기 중에서 상기 단말기의 위상 특성에 대응하는 위상 등화기를 선택하여 전송하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 위상 등화기의 선택은 상기 수신신호에 포함된 상기 단말기 특성을 나타내는 비트에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.

광대역 CDMA 시스템은, 종래의 IS-95 에 기초한 협대역 CDMA 통신 방식보다 더 높은 레이트(rate)의 데이터, 즉, 동일한 시간 내에 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이러한 광대역 CDMA 시스템의 구현을 위하여는 다음과 같은 문제점을 해결하여야 한다.

예를 들면, 광대역 CDMA 통신 시스템에서 실제로 데이터 통신에 장애가 되는 것은 주파수에 따른 위상 지연이다. 따라서, 이를 해결하기 위하여는 광대역에 적합한 위상 등화기를 설치해야 한다.

또한, 서로 다른 위상 왜곡 특성을 갖는 여러 종류의 기지국 시스템 및 단말기가 혼재되어 사용될 수 있어야 하는데, 종래의 경우에서와 같이 하나의 위상 등화기를 사용하여 여러 형태의 서로 다른 위상 특성을 보상하는 것은 한계를 갖는다. 만일, 서로 다른 위상 왜곡 특성을 갖는 단말기의 신호들이 기지국에 위치한 하나의 위상 등화기에 의하여 위상이 보정되는 경우에는, 상기 하나의 위상 등화기에 적합한 신호를 제외한 다른 신호들은 더욱 심하게 왜곡되어 복구가 불가능하게 되며, 그 결과, 비트 에러율이 증가하게 되어 데이터 통신이 불가능해진다.

주파수 대역이 넓어짐에 따른 위상 왜곡의 적절한 보상에 적합한 위상 등화기를 구성한다고 해도, 여러 회사가 제조한 서로 다른 위상 특성을 갖는 단말기로부터의 신호를 종래의 방법으로 위상 보상하는 데에는 한계가 있다.

따라서, 이를 해결하기 위하여 본 발명의 발명자는 여러개의 위상 등화기를 병렬로 사용하는 위상 등화기 뱅크의 사용을 제안한다. 즉, 모든 기지국 및 단말기의 위상 특성을 몇 가지의 위상 특성으로 분류한 후 그 각각의 경우에 해당하는 위상 등화기를 병렬로 위치시킨 위상 등화기 뱅크의 사용을 제안한다.

도면을 참조하여 기재된 이하의 상세한 설명으로부터 본원 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징 및 효과들을 명확히 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 상세히 설명하기에 앞서, 도 1 및 도 2 를 참조하여 종래의 기지국 시스템 및 위상 등화기를 살펴봄으로써 본 발명에 대한 이해를 돕고자 한다.

도 1 은 종래의 협대역 CDMA 시스템에서 위상 등화기를 사용하는 기지국의 블록도이다. 단말기로부터의 신호는 기지국 안테나 (101) 에 입력되고 기지국의 RF 신호 처리부 (102) 에서 하향 변환(down conversion)되며, IF 신호처리부 (103) 에서 기저 대역으로 다시 하향 변환된 후, 위상 등화기 (104) 를 통하여 디지털 데이터 형태로 기저 대역 신호처리부 (105) 로 전송된다. 여기에서, 각 사용자의 고유 신호가 추출된다.

보다 자세한 IF 신호처리부의 구성이 도 2 에 도시되어 있다. RF 부로부터 입력되는 IF 신호 (201) 는 대역 통과 필터 (202) 를 통하여 전압 제어 방식의 증폭기 (203) 로 입력된다. 그 후, 두 개의 신호 경로로 나뉘어져서 믹서 (204) 에 의해 coswt 와 sinwt 가 각각 곱해지며, 이에 따라 I 신호 및 Q 신호가 각각 추출되어 각각 저역 통과 필터 (205) 를 통과한다. 또한, I 및 Q 신호는 증폭기 (206), 위상 등화기 (207), A/D 변환기 (208) 를 차례로 거쳐서 자동이득조절 회로 (209) 및 멀티플렉서 (210) 로 전송된다. 멀티플렉서에서 다른 안테나 신호와 먹싱 (muxing) 되어 기저 대역 신호 처리부로 전송된다.

상기한 종래의 협대역 CDMA 시스템용 위상 등화기가 설치되는 기지국은 CDMA 시스템이 광대역화함에 따라 다음과 같은 두가지 문제점을 야기한다. 첫번째 문제는 주파수 사용 대역이 넓어짐에 따라 위상 지연이 발생하는 주파수 범위가 급속하게 커지게 되므로, 이를 보상할 수 있는 위상 등화기가 필요하게 된다는 것이다. 두번째 문제는 여러 제조 회사들이 만든 기지국 및 단말기들이 설계 방식과 사용 부품에 따라 위상 지연 특성에 있어서 큰 차이를 보인다는 것이다. 첫번째 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 위상 등화기를 기지국의 RF 혹은 IF 신호처리부 또는 기저 대역 신호처리부 내의 임의의 위치에 설치될 수 있도록 하였으며, 또한 RF신호처리부와 IF 신호처리부 양측에 한 단계가 아닌 여러 단계로 존재할 수도 있도록 하였다. 본 발명은, 두번째 문제에 대하여, 모든 기지국 및 단말기의 위상 특성을 몇 가지 경우의 위상 특성으로 분류한 후 그 각각의 경우에 해당하는 위상 등화기를 병렬로 위치시킨 위상 등화기 뱅크를 사용할 것을 제안하고 있다.

이하에서, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 위상 등화기 뱅크의 구조 및 사용 방법은 다음과 같다. 우선 기지국내 위상 등화기의 위치는 임의적이다. 즉, RF 신호처리부나 IF 신호 처리부 또는 기저 대역 신호처리부 내의 임의의 위치에 한 지점 혹은 여러 지점에 나뉘어져 분포하는 형태로 존재할 수 있다. 따라서, 위상 등화 전후에 임의의 신호 처리 단계를 갖는다.

전체적인 위상 특성은 기지국 시스템과 단말기 시스템 각각의 위상 특성과 결합되어 나타난다. 그러나, 하나의 기지국은 자신의 위상 특성과 자신과 통신하는 여러 종류의 단말기의 위상 특성만을 고려하면 된다. 즉, 다른 기지국의 위상 특성은 고려할 필요가 없다. 본 발명은 이러한 사실에 기초하여 이루어진 것이다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 CDMA 시스템용 IF 신호처리부를 포함하는 기지국을 개략적으로 도시한다. 도 3 에 여러 형태 또는 여러 종류의 단말기로부터의 신호를 수용하는 위상 등화기 뱅크의 구조가 도시되어 있다. 도 3 에서 A 형태의 단말기로부터의 신호를 처리하기 위한 위상 등화기와 사용자 신호 처리부를 각각 A 형태 위상 등화기, A형태 사용자 신호 처리부로 표시하고 있다. 기지국의 안테나 (301) 를 거친 신호는 RF 및 IF 신호처리부(302) 로 입력되어임의의 타입의 신호 처리기 (303) 에서 적절한 신호처리 단계를 거친다. 특정한 위상 왜곡 특성을 갖는 신호용 위상 등화기 (304) 를 통과한 후 다시 임의의 타입의 신호 처리기 (305) 를 거쳐 기저 대역 신호처리부 (306) 로 전송된다. 기저 대역 신호처리부는 다수의 사용자 신호 처리부 (307)를 구비하고 있으므로 각 사용자의 신호를 역확산시킨다.

이하, 도 4 를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 위상 등화기 뱅크를 사용하는 IF 신호처리부의 일예이다. RF 신호처리부로부터 입력되는 IF 신호는 대역 통과 필터 (501) 와 신호 증폭 및 감쇠기 (502) 를 통과하여 I, Q 복조기 (503) 에서 기저 대역 신호로 변환된다. 이러한 기저 대역 신호는 I, Q 신호로 분할된 후 각각 저역 통과 필터 (505, 509), 증폭기 (506, 510) 및 위상 등화기 (507, 511) 를 통과하며 신호처리를 거친다. 가산기 (508) 에서 I, Q 신호가 가산된 후 기저 대역 신호처리부 및 자동이득조절 회로부 (512) 로 전송된다.

도 4 는 도 2 와는 달리 A/D 변환 과정을 생략하여 아날로그 방식으로 자동 이득 조절하는 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우에는 IF 신호처리부와 기저 대역 신호처리부 간에 신호 전송선이 크게 줄어든다는 장점이 있다.

위에서 바람직한 실시예에 근거하여 본 발명을 설명하였지만, 이러한 실시예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로,본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 것이며, 상기한 다양한 변화나 변경 또는 조절을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

상기한 본 발명에 따르면, 위상 등화기를 기지국의 RF 혹은 IF 신호처리부 또는 기저 대역 신호처리부 내의 임의의 위치에 설치될 수 있도록 하고, 또한 RF 신호처리부와 IF 신호처리부 양측에 한 단계가 아닌 여러 단계로 존재할 수도 있도록 함으로써, 주파수 대역이 넓어짐에 따른 위상 지연에 적절히 대응할 수 있게 된다. 또한, 모든 기지국 및 단말기의 위상 특성을 몇 가지 경우의 위상 특성으로 분류한 후 그 각각의 경우에 해당하는 위상 등화기를 병렬로 위치시킨 위상 등화기 뱅크를 사용하도록 함으로써, 위상 특성이 서로 다른 복수의 단말기에 대하여 적절한 위상 보상이 가능해진다.

Claims (9)

1. 안테나, RF 신호 처리부, IF 신호 처리부 및 기저 대역 신호 처리부를 구비하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국에 있어서,

   복수의 위상 등화기를 포함하는 위상 등화기 뱅크를 더 구비하고,

   상기 복수의 위상 등화기는 서로 병렬로 연결되어 있고, 상기 각각의 위상 등화기는 각각의 단말기 종류의 서로 다른 특성을 보상하며,

   상기 위상 등화기 뱅크 전후에 상기 RF 신호 처리부 또는 IF 신호 처리부 또는 기저 대역 신호 처리부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 등화기 뱅크는 상기 IF 신호처리부에 설치되는 것을 특징으로 하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 등화기 뱅크는 상기 RF 신호처리부에 설치되는 것을 특징으로 하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 등화기 뱅크는 상기 기저대역 신호처리부에 설치되는 것을 특징으로 하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 단말기로부터 송신된 신호가 상기 단말기의 특성을 나타내는 비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 CDMA 시스템용 기지국.
7. 제 1 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 의한 광대역 CDMA 시스템용 기지국의 위상 보상 방법에 있어서,

   단말기로부터 신호를 수신하는 단계,

   상기 위상 등화기 뱅크 내에 설치되어 있으며, 상기 단말기의 위상 특성을 보상하는 위상 등화기를 선택하여 상기 수신 신호를 전송하는 단계;

   상기 수신 신호의 위상을 보상하는 단계;

   상기 보상된 신호를 대응하는 사용자 신호 처리부로 전송하는 단계; 및

   상기 대응하는 사용자 신호 처리부에서 상기 전송된 신호를 역확산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 보상 방법.
8. 삭제
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 위상 등화기의 선택은 상기 수신신호에 포함된 상기 단말기 특성을 나타내는 비트에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 위상 보상 방법.