KR100401239B1

KR100401239B1 - 업링크 영역확장을 위한 무선 데이터 통신을 위한 중계기

Info

Publication number: KR100401239B1
Application number: KR10-2000-0060730A
Authority: KR
Inventors: 이철호; 배종환; 김무송
Original assignee: 도원텔레콤 주식회사
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2003-10-11
Also published as: KR20020030154A

Abstract

본 발명은 업링크 영역확장을 위한 무선데이터통신을 위한 중계기에 관한 것으로, RF신호를 수신하여 중간주파수 신호를 추출하고, 중간주파수 신호의 세기를 모니터링 전압으로 출력하는 수신부; 모니터링 전압을 소정의 기준 전압과 비교하여 RF신호의 출력여부를 결정하는 RF 스위칭 구동신호를 출력하는 비교부; 및 RF 스위칭 구동신호에 따라 RF신호를 처리하여 송신하는 송신제어부를 포함하고, 비교부는 모니터링전압을 입력받아 소정의 기준전압과 비교하여 그 차이에 따라서 소정의 논리값을 출력하는 전압 비교부; 논리값을 제1입력으로 하고 소정의 논리값을 제2입력으로 하여 제1, 제2입력중 하나를 선택하여 전압 비교부의 활성여부를 결정하는 선택부; 및 선택부의 출력신호와 외부에서 입력되는 제어신호를 논리연산한 결과를 상기 RF 스위치 구동신호로 출력하는 제어부을 구비함을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 중계기에 유입되는 자연계에 존재하는 열잡음과 타 통신방식에 의한 간섭신호 및 단말기의 로칼 신호에 의한 유사신호를 차단함으로써 중계기의 업링크 이득을 증가시켜 중계기의 업링크 영역이 확장되며, 원하는 신호대역 내외의 유사신호에 의한 통화 성공률 감소를 극복하는 효과가 있다.

Description

업링크 영역확장을 위한 무선 데이터 통신을 위한 중계기 {Repeater used for wireless data communications to expand up link coverage}

본 발명은 기본적으로 단말기와 중계기 그리고 기지국으로 구성되는 무선 데이타 통신 시스템에서 업링크 영역을 확장하기 위한 중계기에 관한 것이다.

중계기는 일반적으로 단말기에서 기지국으로의 링크(이하 "업링크"라고 한다)와 기지국에서 단말기로의 링크(이하 "다운링크"라고 한다)에 일정한 이득을 가지도록 하기 위한 이득블럭을 포함하고 있다. 단말기가 중계기를 통하여 업링크에 억세스할 때 단말기의 전력은 중계기의 업링크 이득만큼 증폭되어 기지국을 향하여 방출되게 된다. 다운링크의 경우에도 동일하다. 이 때 중계기는 자연계에 존재하는 열잡음과 다른 통신방식에 의한 신호 그리고 단말기의 로칼 신호등에 의한 유사신호(spurious signal)을 입력받아 증폭하여 출력하게 된다. 이러한 증폭은 중계기에 전원이 들어가서 동작중인 한은 계속되게 된다.

그런데 이러한 경우에 증폭된 유사신호로 인하여 기지국의 SINAD, S/N, Eb/No의 값이 저하되어 기지국의 업링크 커버리지(coverage)가 줄어드는 문제가 생긴다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선데이타통신을 하는 데 있어서 유사신호의 유입으로 인한 중계기의 업링크 커버리지가 제한받는 것을 방지하기 위하여 유사신호가 증폭되어 기지국에 유입되는 현상을 차단하는 중계기를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 중계기의 이득을 조절하기 위한 이득조절블럭도이다.

도 2a는 본 발명에 의한 무선데이터 통신을 위한 중계기의 블럭도이다.

도 2b는 본 발명에 의한 무선데이터 통신을 위한 중계기의 상세 블럭도이다.

도 3은 도 2b의 IF신호 처리부의 상세 블럭도이다

도 4는 도 2b의 비교부의 상세 블럭도이다.

도 5는 도 4의 구체적인 일 실시예를 보여주는 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 중계기의 영역확장을 위한 방법을 흐름을 나타내는 도면이다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 업링크 영역확장을 위한 무선 데이터 통신을 위한 중계기는 RF신호를 수신하여 중간주파수 신호를 추출하고, 상기 중간주파수 신호의 세기를 모니터링 전압으로 출력하는 수신부; 상기 모니터링 전압을 소정의 기준 전압과 비교하여 상기 RF신호의 출력여부를 결정하는 RF 스위칭 구동신호를 출력하는 비교부; 및 상기 RF 스위칭 구동신호에 따라 상기 RF신호를 처리하여 송신하는 송신제어부를 포함하고, 상기 비교부는 상기 모니터링전압을 입력받아 소정의 기준전압과 비교하여 그 차이에 따라서 소정의 논리값을 출력하는 전압 비교부; 상기 논리값을 제1입력으로 하고 소정의 논리값을 제2입력으로 하여 상기 제1, 제2입력중 하나를 선택하여 상기 전압 비교부의 활성여부를 결정하는 선택부; 및 상기 선택부의 출력신호와 외부에서 입력되는 제어신호를 논리연산한 결과를 상기 RF 스위치 구동신호로 출력하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 중계기의 이득을 조절하기 위한 이득조절블럭도이며, 도 2a는 본 발명에 의한 무선데이터 통신을 위한 중계기를 나타내는 도면이다.

먼저 도 1을 참조하면서 종래의 기술에 대하여 설명한다. 무선데이터 통신을 위한 중계기에는 도 1과 같이 단말기에서 기지국으로의 링크(이하 "업링크"라고 한다)상에서의 신호의 이득조절을 위한 이득조절부를 가지고 있다. 이 경우 입력RF신호는 중계기 내부의 국부발진기(111)에서 생성되는 일정한 주파수를 가지는 정현파와 제1믹서(101)에서 혼합되어 중간주파수를 가지는 신호(이하 "IF"신호라고 한다)로 다운 컨버젼되어 필터(103)에서 필터링되어 특정 채널의 신호를 추출한다. 이 신호는 다시 이득조절부(105)로 입력되어 이득조절부(105)에서 이득이 조절되어 제2믹서(107)로 출력되는데, 이 때 이득조절부(105)는 출력신호검출부(109)에서 출력RF신호의 전력에 따른 제어값에 따라 이득을 가변적으로 조절한다. 이렇게 일정한 이득을 가지는 RF신호가 최종적으로 출력되어 기지국과 통신을 하게 된다.

이러한 종래의 이득조절기능을 구현하는 경우에는 입력RF신호가 기지국과 통신하려는 단말기에서 송출되는 신호가 아니라도 이득은 계속 유지되어 유사신호가 증폭되어 출력됨으로써 기지국의 수신감도에 영향을 지속적으로 주게 된다. 그런데 이러한 영향을 막기 위하여 출력단에 감쇠기를 달아 영향을 감소시키기도 하지만 이 경우에도 중계기의 커버리지가 줄어드는 문제는 지속적으로 존재하게 된다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 무선데이터 통신을 위한 중계기를 설명한다. 도 2a는 본 발명에 의한 무선데이터 통신을 위한 중계기를 나타내는 도면이다.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 중계기로서 기본적으로 RF신호를 수신하는 수신부(201), 수신된 입력RF신호의 세기를 소정의 기준값과 비교하는 입력신호 비교부(203) 및 상기 입력신호 비교부의 비교 결과 상기 입력RF신호의 세기가 상기 기준값보다 큰 경우에는 상기 입력RF신호를 처리하여 송신하는 송신제어부(203)를 포함한다. 상기 수신부(201)로는 단말기에서 송신하는 실제 데이터가 실려 있는 RF신호와 유사신호가 들어오게 된다. 수신부(201)에서 수신된 RF신호는 입력신호 비교부(203)로 입력되는데 입력신호 비교부(203)에서는 입력 RF신호를 국부발진기에서 생성하는 일정한 주파수를 가지는 정현파와 혼합하여 다운 컨버젼을 실행하여 중간주파수신호를 생성하고 일정한 제어 알고리즘에 따라 감쇠를 준다. 감쇠된 중간주파수신호의 전력은 전압신호로 변환되어 일정한 기준전압과 비교하여 그 차이가 검출되며 검출된 차이값에 따라 입력RF신호의 기지국으로의 최종 출력여부가 결정된다. 즉 상기 전압신호가 기준전압보다 크면 입력RF신호가 기지국으로 향하는 데이터로 판단되므로 그 송신을 활성화하고, 반대인 경우에는 유사신호로 판단하여 송신을 차단하게 된다. 한편 송신제어부(205)는 감쇠된 중간주파수신호를 상기 정현파를 기초로 업컨버젼하여 기지국으로 송신할 출력RF신호를 생성한다. 상기 출력RF신호는 입력신호 비교부(203)에서의 출력여부 결정값에 따라 그 송신여부가 결정된다.

상기에서 설명한 본 발명의 보다 자세한 구성은 도 2b와 같다.

이하 도 2b에서 도 6을 참조하면서 본 발명에 의한 무선 데이터 통신을 위한 중계기 및 그 방법의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2b는 본 발명에 의한 업링크 영역확장을 위한 중계기를 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2b의 IF신호 처리부(203)의 상세 블럭도이다. 또한 도 4는 도 2b의 비교부의 상세 블럭도이며 도 5는 도 2b의 비교부의 구체적인 회로의 구현 예이다. 한편 도 6은 본 발명에 의한 중계기의 업링크 영역확장을 위한 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다.

단말기로부터 입력되는 입력RF신호는 제1믹서부(207)에서 중계기 내부에 있는 국부발진부(215)에서 생성되는 일정한 주파수의 정현파와 혼합되어 소정의 주파수(예를들면 70MHz 혹은 45MHz)를 가지는 IF신호로 출력된다(601단계). 이 IF신호는 IF신호처리부(209)로 입력되는데, IF신호처리부(209)의 기능은 도 3을 참조하면서 설명한다. 제1믹서부(207)를 거친 IF신호는 감쇠부(301)로 입력되어입력검출부(303)에서 출력하는 모니터링전압(MV)의 변동에 따라 제어부(305)에서 출력하는 제어신호에 근거하여 감쇠의 정도를 조절해서 IF신호에 대하여 진폭 감쇠를 한다. 입력검출부(303)는 감쇠부(301)를 거친 IF신호를 수신하여 입력신호의 RF전력을 소정의 소자(예를들면 로그 앰프(Log Amp.))를 이용하여 전압으로 변환한다. 이 변환된 전압을 모니터링전압(도면에서는 "MV"로 표현하였다)으로서 비교부(211)와 제어부(305)로 보낸다. 제어부는 이 모니터링전압을 아날로그/디지털 변환하여 사전에 프로그램된 값에 따라 디지털 데이터로 감쇠부(301)로 보내어 가변적으로 감쇠가 이루어지게 된다(603단계).

한편 비교부(211)는 상기 모니터링전압을 이용하여 최종적으로 RF출력신호의 단속을 결정하는 스위칭부(219)를 제어하기위한 RF스위칭 구동신호를 출력(605단계)하는데 비교부(211)의 상세 블럭도를 도 4에 보였으며, 또한 비교부의 구체적인 일 실시예를 도 5에 보였다. 비교부(211)의 기능을 도 4를 참조하여 설명한다. 먼저 전압비교부(401)는 입력검출부(303)에서 출력되는 모니터링전압을 일정한 기준전압과 전압의 크기를 비교하여 그 비교값에 따른 논리값을 출력한다. 그런데 열잡음 및 다른 통신방식에 의한 신호 그리고 단말기 로칼 신호에 의한 유사신호가 중계기 초단에 입력되면 입력된 전력에 해당하는 모니터링전압이 발생한다. 이 경우에 공간(air)상의 RF전력 요동값(fluctuation)은 8dB이상이다. 그렇기 때문에 모니터링 전압과 기준전압의 차이가 거의 없을 경우 전압비교부(401)의 출력이 논리값이 "1" 혹은 "0"의 값을 안정적으로 가지지 못하고 불안해질 가능성이 있다. 이러한 불안정상태를 방지하기 위하여 불안정상태를 유발하는 주파수에 해당하는 시상수를 가지도록 안정화부(403)를 구성한다. 따라서 안정화부(403)을 거친 신호는 공간상에서 잡음이 불안정하게 입력되어도 중계기의 RF스위칭의 급격한 변화를 초래하지 않을 수 있다. 한편 안정화부(403)를 거친 신호는 선택부(405)로 입력된다. 선택부(405)는 비교부(211)의 기능을 수행할 것인지의 여부를 결정할 수 있도록 한다. 스위칭제어부(407)는 선택부(405)에서 비교부(211)를 활성화(enable)하였을 때 출력되는 전압비교에 따른 논리값과 외부 장치(예를들면 CPU)에서 수신하는 제어신호와 논리연산을 하여 최종적으로 스위칭부(219)를 구동할 RF스위치 구동신호를 출력한다.

도 5를 참조하면서 비교부(211)의 구체적인 일 실시예를 설명한다. 비교기(503)는 모니터링전압을 하나의 입력으로 하고, 가변저항(501)으로 설정되는 기준전압을 또 하나의 입력으로 하여 두 입력의 크기를 비교한다. 저항R1(505)은 비교기의 싱크 전류를 흘려주기 위한 것이다. 한편 상기에서 설명한 것처럼 공간상의 입력신호의 요동을 방지하기 위하여 바이브레이션 방지 캐패시터(507)를 단다. 캐패시터의 값은 요동에 의한 바이브레이션 주파수에 의해 설정된다. 이 캐패시터의 값은 다음의 수학식 1의 값이 약 1오옴(ohm)을 만족하도록 구한다.

여기서는 바이브레이션 주파수이다.

다음으로 캐패시터를 거친 비교기(503)의 출력은 스위치(509)의 입력이 된다. 이 스위치(509)는 비교기(503)의 출력과 풀업(pull up) 저항R2(513)를 거친 전원을 두 개의 입력으로 하여 둘 중 하나를 선택할 수 있게 하는데, 평상시에는 비교기(503)의 출력을 선택하고 비교부(211)의 기능을 사용하지 않을 때에는 저항R2(513)를 거친 전원(즉 논리 "1")을 선택한다.

스위칭 제어부(407)는 논리곱회로(511)을 이용하여 구현하는데, 외부 장치(예를들면 CPU)에서 입력되는 신호와 스위치(509)의 출력신호값에 따른 RF스위칭 구동 신호를 생성하게 된다.

결과적으로 논리곱회로(511)의 출력인 RF스위칭구동신호가 논리 "1"이면 스위칭부(219)를 구동하여 단말기에서 기지국으로 향하는 원래의 신호가 송출되게 된다.

다음으로 필터부(213)는 진폭이 감쇠된 IF신호를 입력받아 소정의 소자(예를 들면 크리스탈 필터)를 사용하여 한 개의 채널을 구분해낸다(607단계). 이러한 과정을 거치지 않을 경우에는 혼합기(mixer)의 비선형성분에 의한 고조파등이 발생하기 때문이다. 또한 필터링하고자하는 채널의 인접채널의 입력이 들어올 경우에는 필터링이 되지 않으면 각 증폭단(도면에는 도시되지 않음)의 포화(saturation)가 발생할 수 있다. 제2믹서부(217)는 필터부(213)의 출력신호를 국부발진부(215)에서 생성하는 정현파를 이용하여 혼합한다(609단계). 이 경우 혼합된 RF신호의 주파수는 입력 RF신호와는 달리 특정채널의 주파수의 정수배(보통 10배 이상)를 가지게 되는데, 이렇게 하는 이유는 입출력 주파수를 바꾸어 줌으로써 피드백에 의한 발진을 방지하기 위한 것이다.

스위칭부(219)는 제2믹서부(217)에서 출력되는 최종 출력RF신호를 수신하여 비교부(211)에서 출력하는 RF스위칭 구동신호에 따라 송신여부를 결정하게 된다(611단계). 스위칭부(219)는 소정의 고속 스위칭 소자(예를 들면 다이오드)를 이용하는데 이 경우에 중요한 것은 스위칭 시간이 필터부(213)에서 필터링하는 시간보다 짧아야 한다. 왜냐하면 모든 통신방식은 단말기가 억세스하기 위한 최소의 지연시간이 존재하는데, 일반적인 중계기는 IF신호 처리단계에서 필터링을 하는 과정에서 지연이 생기게 된다. 본 발명은 이러한 지연으로 인한 문제를 제거하기 위하여 모니터링 전압의 생성을 필터 앞단에서 하며 RF스위칭을 필터 후단에서 처리한다. 또한 스위칭부(219)에서의 스위칭 소자에 의한 스위칭 시간이 필터에서의 지연시간보다 훨씬 빠르기 때문에 지연으로 인한 문제가 발생하지 않는다. 결국 열잡음 및 타통신방식, 단말기 로칼신호에 의한 유사신호등이 중계기 초단에 입력되면 입력된 전력에 해당하는 모니터링 전압이 발생한다. 이 모니터링 전압은 기준전압과 지속적으로 비교되면서 RF스위치를 오프하고 있다가 단말기가 억세스하는 순간에는 모니터링전압이 기준전압보다 커지므로 RF스위치가 온(ON)되어 기지국으로 전달되게 된다.

상기에서 설명한 무선데이터 통신을 위한 중계기에 있어서의 업링크 영역확장을 위한 장치 및 그 방법은 통신시스템이 시분할다중통신접속방식(TDMA)을 적용하는 경우에는 동일하게 응용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 업링크 영역확장을 위한 무선데이터통신을 위한 중계기 및 그 방법에 의하면, 중계기에 유입되는 자연계에 존재하는 열잡음과 타 통신방식에 의한 간섭신호 및 단말기의 로칼 신호에 의한 유사신호를 차단함으로써 중계기의 업링크 이득을 증가시켜 중계기의 업링크 영역이 확장되는 효과가 있다.

또한 원하는 신호대역 내외의 유사신호에 의한 통화 성공률 감소를 극복하는 효과가 있다.

Claims

RF신호를 수신하여 중간주파수 신호를 추출하고, 상기 중간주파수 신호의 세기를 모니터링 전압으로 출력하는 수신부;

상기 모니터링 전압을 소정의 기준 전압과 비교하여 상기 RF신호의 출력여부를 결정하는 RF 스위칭 구동신호를 출력하는 비교부; 및

상기 RF 스위칭 구동신호에 따라 상기 RF신호를 처리하여 송신하는 송신제어부를 포함하고,

상기 비교부는

상기 모니터링전압을 입력받아 소정의 기준전압과 비교하여 그 차이에 따라서 소정의 논리값을 출력하는 전압 비교부;

상기 논리값을 제1입력으로 하고 소정의 논리값을 제2입력으로 하여 상기 제1, 제2입력중 하나를 선택하여 상기 전압 비교부의 활성여부를 결정하는 선택부; 및

상기 선택부의 출력신호와 외부에서 입력되는 제어신호를 논리연산한 결과를 상기 RF 스위치 구동신호로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신을 위한 중계기.
제1항에 있어서, 상기 수신부는

소정의 주파수를 가지는 정현파를 생성하는 국부발진부;

상기 정현파와 상기 입력RF신호를 혼합(mixing)하여 소정의 중간주파수를 가지는 신호로 변환하여 출력하는 제1믹서부; 및

상기 중간주파수 신호를 입력받아 상기 중간주파수 신호의 세기를 감시하여그 세기를 전압으로 변환하여 모니터링전압으로서 출력하고, 상기 중간주파수 신호를 감쇠시켜 출력하는 중간신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신을 위한 중계기.
제2항에 있어서, 상기 중간신호처리부는

상기 중간주파수 신호에 대하여 제어부에서 출력하는 제어신호에 따라 가변적으로 감쇠를 주는 감쇠부;

상기 감쇠부의 출력신호를 감시하면서 그 전력을 측정하여 상기 전력을 전압신호로 변환하여 출력하고, 상기 전압신호를 상기 제어부로 보내는 입력검출부; 및

상기 전압신호를 입력받아 전압의 높고 낮음에 따라 감쇠의 정도를 조절하는 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신을 위한 중계기.
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제1항에 있어서, 상기 송신제어부는

상기 감쇠된 중간주파수신호를 입력받아 특정채널의 신호를 필터링하여 출력하는 필터부;

상기 필터링된 신호를 상기 정현파와 혼합하여 송신RF신호를 출력하는 제2믹서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선데이터 통신을 위한 중계기.
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