KR100400926B1

KR100400926B1 - 통신 시스템의 기지국 수신장치

Info

Publication number: KR100400926B1
Application number: KR10-2001-0060231A
Authority: KR
Inventors: 강석문
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-10-08
Also published as: KR20030028223A

Abstract

본 발명은 통신 시스템의 기지국 수신장치를 제공하기 위한 것으로, 안테나를 통해 수신된 단말기의 수신신호를 증폭시키고 IF 주파수대로 변환시키는 프론트엔드부와; 상기 프론트엔드부의 신호를 분배시켜 기저대역 변환부로 동일하게 전송하는 IF 분배부와; 상기 IF 분배부에서 분배된 IF 신호를 기저 주파수 대역으로 변환시키는 기저대역 변환부와; 상기 기저대역 변환부에서 변환된 기저주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조시키는 채널카드와; 여러 개의 주파수 성분 중 각각 상기 기저대역 변환부에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 IF 로컬 주파수 세팅을 수행하는 프로세서 보드를 포함하여 구성함으로써, IF 변환기를 하나로 공용하여 기지국의 재료비를 절감시키고 기지국 수신단의 프론트엔드와 수신 변환기와의 케이블 길이의 한계를 극복할 수 있게 되는 것이다.

Description

통신 시스템의 기지국 수신장치{Apparatus for receiver of radio port in communication system}

본 발명은 통신 시스템의 기지국 수신장치에 관한 것으로, 특히 IF(Intermediate Frequency) 변환기를 하나로 공용하여 기지국의 재료비를 절감시키고 기지국 수신단의 프론트엔드(Front-End)와 수신 변환기와의 케이블 길이의 한계를 극복하기에 적당하도록 한 통신 시스템의 기지국 수신장치에 관한 것이다.

일반적으로 통신 시스템은 사람, 자동차, 선박, 열차, 항공기 등을 대상으로 하는 유/무선 통신 시스템으로, 이에는 키폰 시스템, 이동전화(휴대전화, 차량전화), 항만전화, 항공기전화, 이동공중전화(열차, 유람선, 고속버스 등에 설치), 무선호출, 무선전화, 위성이동통신, 아마추어무선, 어업무선 등이 포함된다.

그리고 이동통신 시스템은, 운용자의 입력을 받아 망 내의 시스템들에 반영하는 망운용부와; 상기 망운용부와 하부의 기지국들의 데이터를 취합하여 교환 시스템 측으로 전송하는 기지국 제어부와; 상기 기지국 제어부의 데이터를 사용자 단말기들에 전송하고 상기 사용자 단말기들의 데이터를 취합하여 상기 기지국 제어부로 전송하는 기지국(Radio Port, RP)과; 상기 기지국에서 전송된 정보를 사용자에게 전달하고, 전달된 사용자의 음성 또는 부호급의 정보를 무선 데이터로 변환하여 상기 기지국으로 전송하는 사용자의 이동 단말기를 포함하여 이루어진다.

여기서 기지국은 일반 유선가입자나 이동전화 가입자로부터 전달되는 음성및 데이터 신호를 CDMA(Code Division Multiple Access, 코드 분할 다중 접속) 신호 변환, 디지털 -> 아날로그 변환을 거친다. 그리고 변환된 아날로그 신호는 이동전화 가입자의 단말기로 전달되기 위해 기지국의 송신단에 있는 전력증폭 장치에서 최종적으로 전력증폭된 후 안테나 단에서 방사된다.

도 1은 종래 통신 시스템의 기지국 수신장치의 블록구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 안테나(75)(76)를 수신된 단말기(77)의 수신 신호만을 증폭시켜주는 기지국 수신단의 프론트엔드부(70)와; 상기 프론트엔드부(70)의 신호를 분배시켜 수신변환부(10)(30)(50)로 동일하게 전송하는 RF(Radio Frequency) 분배부(63)(64)와; 상기 RF 분배부(63)(64)에서 분배된 RF 신호를 기저주파수 대역으로 변환시키는 수신변환부(10)(30)(50)와; 상기 수신변환부(10)(30)(50)에서 변환된 기저주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조시키는 채널카드(60)(61)와; 여러 개의 주파수 성분 중 각각 상기 수신변환부(10)(30)(50)에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 RF 로컬 주파수 세팅을 수행하는 프로세서 보드(62)로 구성된다.

상기에서 프론트엔드부(70)는, 상기 단말기(77)의 사용 주파수에 맞게 RF 수신 대역(예를 들면, 824~849MHz) 필터링을 수행하는 RF 수신 대역 필터(71)(72)와; 상기 RF 수신 대역 필터(71)(72)의 출력을 증폭시키는 LNA(Low Noise Filter)(73)(74)로 구성된다.

상기에서 수신변환부(10)(30)(50)는, 상기 RF 분배부(63)(64)에서 분배된 RF 신호를 IF 주파수 대역으로 변환시키는 IF 변환부(11)(31)(51)와; 상기 IF변환부(11)(31)(51)의 IF 주파수 신호를 기저대역으로 변환시키는 기저대역 변환부(12)(32)(52)로 구성된다.

상기에서 IF 변환부(11)(31)(51)는, 상기 RF 분배부(63)(64)에서 분배된 RF 신호의 신호세기를 증폭시키는 증폭부(13)(14)(33)(34)와; 상기 증폭부(13)(14)(33)(34)에서 증폭된 신호에 대해 단말기 사용대역 만을 통과시키고 노이즈 성분을 제거하기 위한 RF 수신대역(예를 들면, 824~849MHz) 필터링을 수행하는 RF 대역필터(15)(16)(35)(36)와; 상기 RF 대역필터(15)(16)(35)(36)의 출력을 낮은 주파수 대역인 IF 주파수 대역으로 낮추는 RF 믹서(MIXER)(17)(16)(37)(38)로 구성된다.

상기에서 기저대역 변환부(12)(32)(52)는, 상기 IF 변환부(11)(31)(51)에서 IF 주파수 대역(예를 들면, fc=69,99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz)으로 변환된 신호의 세기 조절을 수행하는 신호조절부(19)(20)(39)(40)와; 상기 신호조절부(19)(20)(39)(40)에서 조절된 신호에 대해 노이즈 성분과 다른 주파수 영역의 신호를 제거하기 위한 IF 대역(예를 들면, fc=69,99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz) 필터링을 수행하는 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)와; 상기 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)의 출력을 증폭시키는 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)와; 상기 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)의 출력을 기저 주파수 대역(예를 들면, fc=4.95MHz, 1.23MHz)으로 낮추는 IF 믹서(25)(27)(45)(47)와; 상기 IF 믹서(25)(27)(45)(47)가 동작하도록 IF 고정 주파수를 발생시켜 공급하는 IF 고정 발진부(26)(46)와; 상기 IF 믹서(25)(27)(45)(47)에서 출력되는 아날로그 신호를디지털 신호로 변환시켜 상기 채널 카드(60)(61)로 전송하는 A/D 변환부(28)(29)(48)(49)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 안테나(75)(76)를 통해 수신된 단말기(77)의 신호는 RF 수신 대역 필터(71)(72)를 거쳐 LNA(73)(74)를 통해 증폭된다.

다시 증폭된 이 신호는 수신변환부(10)(30)(50)로 신호를 동일하게 보내기 위한 RF 분배부(63)(64)를 통하고, A 포인트(또는 B 포인트)에서 C 포인트(또는 D, E, F, G, H 포인트)까지에서 약해진 신호 세기를 증폭하는 증폭부(13)(14)(33)(34)를 거치게 된다.

여기서 A 포인트(또는 B 포인트)에서 C 포인트(또는 D, E, F, G, H 포인트)까지는 RF 대 주파수(예를 들면, 824~849MHz)로 케이블 길이가 증가함에 따라 손실(Loss)이 증가하게 된다.

다시 증폭된 이 신호는 단말기 사용대역 만을 통과시키고 노이즈 성분을 제거하기 위한 RF 대역필터(15)(16)(35)(36)를 거치고, IF 주파수 대역으로 낮추기 위한 RF 믹서(17)(18)(37)(38)를 통과한다.

이때 프로세서 보드(62)는 여러 개의 주파수 성분 중 각각 수신변환부(10)(30)(50)에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 RF 로컬 주파수 세팅을 수행한다.

여기서 믹서 출력 단의 주파수는 입력 주파수에서 로컬 주파수를 뺀 값이다. 즉, 여러 개의 주파수 성분(FA 수 만큼) 중 정해진 입력 주파수 만이 IF 대역(예를들면, fc=69.99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz) 필터링을 수행하는 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)를 지나갈 수 있도록 RF 로컬 주파수를 세팅하면 된다.

다음에 신호조절부(19)(20)(39)(40)와 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)에서 IF 주파수 대역(예를 들면, fc=69.99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz)으로 변환된 신호의 세기를 조절하고, RF 믹서(17)(18)(37)(38)를 거치면서 발생된 노이즈 성분과 다른 주파수 영역의 신호를 제거하기 위한 IF 필터링을 수행하는 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)를 통과한다.

그리고 다시 이 신호를 기저 주파수 대역(예를 들면, fc=4.95MHz, 1.23MHz)으로 낮추기 위한 IF 믹서(25)(27)(45)(47)를 통한다.

이때는 이미 IF 대역(예를 들면, fc=69.99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz) 필터링을 수행하는 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)에서 정해진 주파수 성분만이 얻어졌으므로 IF 믹서 단에서는 로컬을 고정하여 사용한다.

다시 이 신호는 아날로그 신호를 디지털로 변환시키는 A/D 변환부(28)(29)(48)(49)를 거쳐 채널 카드(60)(61)에서 기저 주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조하게 된다.

그러나 이러한 종래의 기술은 수신변환기가 각 FA 별(사용 중심 주파수 별), 섹터 별(현재 3섹터)로 각각 실장되기 때문에 이에 따른 재료비의 부담이 크며, 기지국에 실장되는 수량이 많기 때문에(4FA/3섹터인 경우 12장이 실장됨) 기지국의 소형화에 많은 어려움이 있었다.

또한 점차적으로 기지국은 프론트엔드와 본체(프론트엔드를 제외한 기지국전체)를 분리하여 NF(Noise Figure) 등 여러 가지 RF의 이점을 얻어 기지국 가입자 용량을 늘리는 추세로 가고 있는데, 종래의 형상에서와 같이 A 포인트(또는 B 포인트)에서 C 포인트(또는 D, E, F, G, H 포인트)까지 RF 주파수대를 사용할 경우에는 손실 문제 때문에 케이블의 길이에 대한 제약을 받는 문제점도 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 IF 변환기를 하나로 공용하여 기지국의 재료비를 절감시키고 기지국 수신단의 프론트엔드와 수신 변환기와의 케이블 길이의 한계를 극복할 수 있는 통신 시스템의 기지국 수신장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 의한 통신 시스템의 기지국 수신장치는,

안테나를 통해 수신된 단말기의 수신신호를 증폭시키고 IF 주파수대로 변환시키는 프론트엔드부와; 상기 프론트엔드부의 신호를 분배시켜 기저대역 변환부로 동일하게 전송하는 IF 분배부와; 상기 IF 분배부에서 분배된 IF 신호를 기저 주파수 대역으로 변환시키는 기저대역 변환부와; 상기 기저대역 변환부에서 변환된 기저주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조시키는 채널카드와; 여러 개의 주파수 성분 중 각각 상기 기저대역 변환부에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 IF 로컬 주파수 세팅을 수행하는 프로세서 보드를 포함하여 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 통신 시스템의 기지국 수신장치의 블록구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 30, 50 : 수신변환부 11, 31, 51 : IF 변환부

12, 32, 52 : 기저대역 변환부 13, 14, 33, 34 : 증폭부

15, 16, 35, 36 : RF 대역필터 17, 18, 37, 38 : RF 믹서

19, 20, 39, 40 : 신호조절부 21, 22, 41, 42 : IF 대역필터

23, 24, 43, 44 : IF 신호 증폭부 25, 27, 45, 27 : IF 믹서

26, 46 : IF 고정 발진부 28, 29, 48, 49 : A/D 변환부

60, 61 : 채널 카드 62 : 프로세서 보드

63, 64 : RF 분배부 70 : 프론트엔드부

71, 72 : RF 수신 대역 필터 73, 74 : LNA

75, 76 : 안테나 77 : 단말기

100 : 프론트엔드부 101 : RF 고정 발진부

200, 210, 220 : 기저대역 변환부 201, 202, 203, 204 : 기저대역 필터

230, 240 : IF 분배부

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명, 통신 시스템의 기지국 수신장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

이에 도시된 바와 같이, 안테나(75)(76)를 통해 수신된 단말기(77)의 수신신호를 증폭시키고 IF 주파수대로 변환시키는 프론트엔드부(100)와; 상기 프론트엔드부(100)의 신호를 분배시켜 기저대역 변환부(200)(210)(220)로 동일하게 전송하는 IF 분배부(230)(240)와; 상기 IF 분배부(230)(240)에서 분배된 IF 신호를 기저 주파수 대역으로 변환시키는 기저대역 변환부(200)(210)(220)와; 상기 기저대역 변환부(200)(210)(220)에서 변환된 기저주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조시키는 채널카드(60)(61)와; 여러 개의 주파수 성분 중 각각 상기 기저대역 변환부(200)(210)(220)에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 IF 로컬 주파수 세팅을 수행하는 프로세서 보드(62)를 포함하여 구성된다.

상기에서 프론트엔드부(100)는, 상기 단말기(77)의 사용 주파수에 맞게 RF 수신 대역(예를 들면, 824~849MHz) 필터링을 수행하는 RF 수신 대역 필터(71)(72)와; 상기 RF 수신 대역 필터(71)(72)의 출력을 증폭시키는 LNA(Low Noise Filter)(73)(74)와; 상기 LNA(73)(74)의 출력을 IF 주파수 대역으로 낮추는 RF 믹서(17)(18)와; 상기 RF 믹서(17)(18)가 동작하도록 RF 고정 주파수를 발생시켜 공급하는 RF 고정 발진부(101)를 포함하여 구성된다.

상기에서 기저대역 변환부(200)(210)(220)는, 상기 IF 분배부(230)(240)에서 분배된 IF 주파수 대역(예를 들면, fc=69,99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz)의 신호 세기 조절을 수행하는 신호조절부(19)(20)(39)(40)와; 상기 신호조절부(19)(20)(39)(40)의 출력을 증폭시키는 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)와; 상기 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)의 출력을 기저 주파수 대역(예를 들면, fc=4.95MHz, 1.23MHz)으로 낮추는 IF 믹서(25)(27)(45)(47)와; 상기 IF 믹서(25)(27)(45)(47)의 신호에 대해 기저대역 필터링을 수행하는 기저대역 필터(201)(202)(203)(204)와; 상기 기저대역 필터(201)(202)(203)(204)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 상기 채널 카드(60)(61)로 전송하는 A/D 변환부(28)(29)(48)(49)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 통신 시스템의 기지국 수신장치의 동작을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 1 및 도 2를 참조하며 종래와 본 발명의 구조상의 차이점을 설명한다.

본 발명은 크게 프론트엔드부(100), IF 분배부(230)(240), 기저대역 변환부(200)(210)(220), 채널카드(60)(61), 프로세서 보드(62)의 5가지 구조로 구분할 수 있다.

그래서 종래의 구성과 다른 점은, 종래의 수신변환부(10)(30)(50)에 있던 RF 믹서(17)(18)를 개선된 프론트엔드부(100)로 옮기면서 RF 믹서(17)(18)를 공용으로 사용하게 함으로써 종래 수신변환부(10)(30)(50)의 IF 변환부(11)(31)(51)를 제거했다.

또한 RF 믹서(17)(18)가 개선된 프론트엔드부(100)로 옮겨짐에 따라 O 포인트(또는 P 포인트) 지점이 종래의 RF 주파수대에서 IF 주파수대로 변경되어 종래의 RF 분배부(63)(64)도 IF 분배부(230)(240)로 변경되었다.

더불어 IF 대역과 같이 낮은 주파수에서는 케이블 손실이 거의 없으므로 신호세기를 증폭하는 증폭기(13)(14)(33)(34)가 필요없게 된다.

나아가 정해진 주파수를 얻는 과정을 종래에는 RF 믹서(25)(27)(45)(47)와 IF 대역필터(21)(22)(41)(42)에서 수행하던 것을 본 발명은 IF 믹서(25)(27)(45)(47)와 기저대역 필터(201)(202)(203)(204)에서 처리한다.

이처럼 종래의 구성과 비교하면, 본 발명은 종래의 증폭부(13)(14)(33)(34), RF 대역필터(15)(16)(35)(36), RF 믹서(37)(38), IF 고정 발진부(26)(46), RF 분배부(63)(64)를 제거되었고, 새롭게 RF 고정 발진부(101)와 IF 분배부(230)(240) 및 기저대역 필터(201)(202)(203)(204)를 추가한 것이다.

이러한 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 기본 동작은 종래 기술과 유사하나 일부 다른 점이 있다.

단말기(77)의 신호는, 종래와 같이, RF 수신 대역 필터(71)(72)를 거쳐 LNA(73)(74)를 통해 증폭되어 출력된다.

다시 증폭된 이 신호는, 종래 기술과는 달리, IF 분배부(230)(240)를 거치기 전에 IF 주파수 대역으로 낮추기 위한 RF 믹서(17)(18)를 통과한다.

이때 임의의 고정된 RF 고정 발진부(101)를 사용한다.

RF 믹서(17)(18)를 통과한 신호는 개선된 기저대역 변환부(200)(210)(220)로 신호를 동일하게 보내기 위한 IF 분배부(63)(64)를 통과한다.

여기서 O 포인트(또는 P 포인트)에서 Q 포인트(또는 R, S, T, U, V 포인트)까지는 IF 대 주파수(예를 들면, 60MHz 대역, 통과 대역은 25MHz) 대역으로 케이블 손실이 거의 없게 된다.

다음에는 신호조절부(19)(20)(39)(40)와 IF 신호 증폭부(23)(24)(43)(44)를 통과하면서 IF 주파수 대역(예를 들면, fc=69.99MHz, 통과 대역 : 1.23MHz)으로 변환된 신호의 세기를 조절하고, IF 믹서(25)(27)(45)(47)를 거치게 된다.

이때 여러 개의 주파수 성분 중 각 FA에 할당된 주파수 신호만을 선택하도록 하기 위하여 IF 로컬 주파수 세팅을 프로세서 보드(62)를 이용하여 수행한다.

여기서 여러 개의 주파수 성분(FA 수 만큼) 중 정해진 입력 주파수 만이 기저대역(예를 들면, fc=4.95MHz, 통과 대역 : 1.23MHz) 필터링을 수행하는 기저대역 필터(201)(202)(203)(204)를 지나갈 수 있도록 IF 로컬 주파수를 세팅하면 된다. IF 주파수 세팅은 프로세서 보드(62)에서 수행한다.

다시 이 신호는 아날로그 신호를 디지털로 변환시키는 A/D 변환부(28)(29)(48)(49)를 거쳐 채널 카드(60)(61)에서 기저대역 주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조하게 된다.

이처럼 본 발명은 IF 변환기를 하나로 공용하여 기지국의 재료비를 절감시키고 기지국 수신단의 프론트엔드와 수신 변환기와의 케이블 길이의 한계를 극복하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 통신 시스템의 기지국 수신장치는 IF 변환기를 하나로 공용하여 기지국의 재료비를 절감시킬 수 있게 되고, 수신변환부의 부피가 작아져 기지국의 소형화에 도움이 되는 효과가 있게 된다.

또한 본 발명은 기지국 수신단의 프론트엔드와 본체(프론트엔드를 제외한 기지국 전체)를 분리할 경우에도 케이블의 길이에 대한 제약을 받지 않아 수신변환기와의 케이블 길이의 한계를 극복할 수 있는 효과도 있게 된다.

Claims

안테나를 통해 수신된 단말기의 수신신호를 증폭시키고 IF 주파수대로 변환시키는 프론트엔드부와;

상기 프론트엔드부의 신호를 분배시켜 기저대역 변환부로 동일하게 전송하는 IF 분배부와;

상기 IF 분배부에서 분배된 IF 신호를 기저 주파수 대역으로 변환시키는 기저대역 변환부와;

상기 기저대역 변환부에서 변환된 기저주파수 신호를 CDMA 디지털 신호로 변조시키는 채널카드와;

여러 개의 주파수 성분 중 각각 상기 기저대역 변환부에 할당된 신호만을 선택하도록 하기 위하여 IF 로컬 주파수 세팅을 수행하는 프로세서 보드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 기지국 수신장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프론트엔드부는,

상기 단말기의 사용 주파수에 맞게 RF 수신 대역 필터링을 수행하는 RF 수신 대역 필터와;

상기 RF 수신 대역 필터의 출력을 증폭시키는 LNA와;

상기 LNA의 출력을 IF 주파수 대역으로 낮추는 RF 믹서와;

상기 RF 믹서가 동작하도록 RF 고정 주파수를 발생시켜 공급하는 RF 고정 발진부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 기지국 수신장치.
제 1 항에 있어서, 상기 기저대역 변환부는,

상기 IF 분배부에서 분배된 IF 주파수 대역의 신호 세기 조절을 수행하는 신호조절부와;

상기 신호조절부의 출력을 증폭시키는 IF 신호 증폭부와;

상기 IF 신호 증폭부의 출력을 기저 주파수 대역으로 낮추는 IF 믹서와;

상기 IF 믹서의 신호에 대해 기저대역 필터링을 수행하는 기저대역 필터와;

상기 기저대역 필터에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 상기 채널 카드로 전송하는 A/D 변환부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통신 시스템의 기지국 수신장치.