KR100539407B1

KR100539407B1 - 2.6㎓ 대역 위성 ｄｍｂｒｆ 중계장치

Info

Publication number: KR100539407B1
Application number: KR10-2003-0055338A
Authority: KR
Inventors: 이용호; 박한진
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-12-27
Also published as: KR20050017192A

Abstract

본 발명은 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치로서, 2.6GHz 대역의 위성방송에 있어서 서비스가 안 되는 지역의 음영지역을 서비스 가능지역으로 만드는데 사용되는 RF 중계장치에 대한 것으로, 2.6GHz 대역의 위성 DMB 신호를 수신하는 카세그레인 안테나와; 상기 수신된 DMB 신호를 전송받아서 불필요한 신호를 필터링하는 입력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부와; 상기 증폭된 신호의 주파수를 하향 변환하는 하향 변환부와; 상기 하향 변환된 신호에서 발진의 요소를 제거하는 신호 처리부와; 상기 발진의 요소가 제거된 신호의 주파수를 상향 변환하는 상향 변환부와; 상기 상향 변환된 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭부와; 상기 증폭된 신호에서 내부의 불필요한 신호들을 필터링 하는 출력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 음영지역으로 방사하는 서비스 안테나를 포함하여 구성함으로서 카세그레인 안테나를 제작하여 Fading의 영향이 적도록 함으로서 격리도를 향상시켜 장치 내부의 디지털부에서 장치의 불안정한 요소들을 제거하여 장치의 안정성을 확보하고 이를 통하여 음영지역에서 위성 DMB 서비스가 가능하게 되고, 수신안테나인 카세그레인 안테나는 위성 DMB서비스의 S밴드 위성신호 또는 지상의 갭필러(Gap Filler)신호를 수신하고 이를 증폭하여 서비스 안테나를 통하여 방사되는 지상파 서비스 신호의 수신은 억제 함으로서 다이렉트 중계가 가능하다.

Description

2.6㎓ 대역 위성 ＤＭＢＲＦ 중계장치{RF relay station of Digital Multi-Media Broadcasting using 2.6 GHz frequency}

본 발명은 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치로서, 2.6GHz 대역의 위성방송에 있어서 서비스가 안 되는 지역의 음영지역을 서비스 가능지역으로 만드는데 사용되는 RF 중계장치에 대한 것이다.

종래부터 지상방송에서의 지역적 한계를 극복하기 위하여 위성방송이 실시되고 있었다. 즉 지상에서 넓은 지역에 방송을 하기 위해서는 다수의 기지국을 통하여 방송신호를 송출하여야 하였으므로 각 지역별로 기지국을 두어야 했다. 그러나 위성을 이용하면 넓은 지역에 방송신호를 송출하는 것이 가능하기 때문에 보다 넓은 지역에 방송을 하기위해서 위성방송이 시작되게 되었다.

이러한 위성방송이 디지탈 방송의 시작과 더불어 위성방송도 디지털방송으로 점차적으로 바뀌면서 디지털 위성방송이 시작되게 되었고, 현재 많은 디지털 위성방송 사업자들이 위성방송 신호를 송출하고 있다.

상기와 같은 특징으로 위성방송이 넓은 지역의 방송영역을 가지나 위성방송도 높은 건물이나 산 등의 장애물로 인하여 위성방송에서 송출된 신호가 도달하지 못하는 음영지역이 존재한다. 즉 일반 도심지역이나 또는 산간지역의 경우에는 고층 건물이나 높은 산에 의해 위성과 단말기간의 시야거리(line of sight)가 차단되는 경우가 발생하게 되고, 또한 단말기를 소유하는 사용자가 건물 내에 있는 경우에도 마찬가지로 위성과 단말기의 시야거리가 차단되는 문제가 발생하게 된다. 그리고, 이와 같이 시야거리가 원활하게 이루어지지 못하게 됨으로써 서비스가 단절되는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하고 쉽게 서비스 음영지역을 해소하는 방안으로 다이렉트 중계기가 사용된다. 즉 이러한 음영지역을 없애기 위해서 종래부터 사용되던 방식은 위성방송 신호를 다시 음영지역으로 송출하는 중계장치를 이용하는 방법이 널리 사용되고 있다. 즉 위성방송 신호를 가공하여 음영지역을 향해서 위성신호를 다시 전송함으로서 음영지역에서는 위성방송신호를 간접적으로나마 수신할 수 있게되며, 이를 통하여 위성방송을 시청할 수 있게 된다.

위성 DMB(digital multi-media broadcasting)서비스는 Ku 밴드(12GHz대역)와 S밴드(2.6GHz대역) 두 개의 대역을 사용하여 서비스를 제공한다.

위성에서는 Ku밴드의 신호와 S밴드의 신호 두 종류의 신호를 이용하여 서비스 하는데, Ku밴드를 이용하는 서비스 방식의 변조 방식은 TDM방식이고, S밴드를 이용하는 서비스 방식의 변조 방식은 CDM방식으로 서로 다른 변조방식을 사용하고 있다. 위성으로부터 전송된 Ku밴드를 이용한 중계장치인 Gap filter는 TDM 방식의 Ku밴드인 12GHz 대역의 신호의 미약한 신호를 수신하여 CDM방식의 S밴드인 2.6GHz대역의 신호로 변환하여 음영지역에 서비스를 하게된다. 위성에서 전송된 S밴드의 경우는 지상의 단말기가 직접 수신하여 사용하고 음영지역의 경우는 위성으로부터 전송된 S 밴드 신호를 고이득 안테나로 수신하여 C/N(carrier to noise ratio)를 확보하여 다이렉트 증폭하여 음영지역에 방사함으로써 경제적으로 시스템을 활용할 수 있다.

일반적으로 무선 중계시스템은 입력과 출력의 주파수가 같아서 피드백되는 신호들 때문에 발진을 하여 정상적인 중계기능을 하지 못하는 문제가 발생하여 서비스가 불가능하여지고 타 통신 시스템까지도 사용이 불가능하게 하는 경우가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 지상의 건축물이나 지형적인 요인들로 인하여 서비스를 받지 못하는 음영지역 내에서 위성신호를 직접 수신하고 이를 다이렉트 증폭하여 음영지역으로 재방사 함으로서 최소의 투자로서 지상의 어디에서라도 위성서비스가 가능하게 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 2.6GHz 대역의 위성 DMB 신호를 수신하는 카세그레인 안테나와; 상기 수신된 DMB 신호를 전송받아서 불필요한 신호를 필터링하는 입력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부와; 상기 증폭된 신호의 주파수를 하향 변환하는 하향 변환부와; 상기 하향 변환된 신호에서 발진의 요소를 제거하는 신호 처리부와; 상기 발진의 요소가 제거된 신호의 주파수를 상향 변환하는 상향 변환부와; 상기 상향 변환된 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭부와; 상기 증폭된 신호에서 내부의 불필요한 신호들을 필터링 하는 출력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 음영지역으로 방사하는 서비스 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치를 제공하고자 한다.

도 1은 본 중계장치에 대한 블럭도이고, 도 2는 본 중계장치의 주파수의 변화를 도시하는 도면이며, 도 3a은 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 정면도이고, 도 3b는 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 배면도이고, 도 3c는 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 측면도이고, 도 4는 본 중계장치 중 수신 안테나의 실시예를 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 본 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치를 살펴보면, 크게 상기 중계장치는 수신 안테나와 DDR(direct DMB repeater), 그리고 서비스 안테나 세 부분으로 구성된다.

우선 수신 안테나에 대해서 살펴보면, 수신 안테나는 HORN안테나를 이용한 카세그레인 안테나로 만들어 졌다. 구조는 일반 카세그레인 안테나와 같으나 HORN을 사용하는 HORN 안테나는 고주파 대역에서 대형 안테나로 제작되어 사용되나 본 중계장치에서는 안테나 간의 Isolation 문제를 해결하기 위한 방안으로 일반적으로 사용되지 않는 저주파수 대역에서 소형안테나로 제작하여 사용한다.

안테나 간의 Isolation에 대해서 살펴보면, 종래 부터의 중계장치에서는 입력과 출력의 주파수가 같아서 피드백되는 신호들 때문에 발진을 하여 정상적인 통신기능을 하지 못하는 문제가 발생하여 왔으므로 이를 극복하기 위해서는 수신 안테나와 송신 안테나와의 Isolation이 중요한 의미가 있다. Isolation이 얼마나 확보되는 가에 따라서 장비가 정상적인 기능을 할 수 있는지가 판가름되기 때문이다. 이점을 고려하여 혼 안테나를 카세그레인 안테나의 형태로 제작하여 Fading에 의한 신호의 피드백현상을 최소화하여 입,출력간 격리도를 확보하여 장치의 안정성을 확보하였다.

즉 입력과 출력 주파수가 동일한 장치를 옥외에서 설치하여 사용할 경우 신호의 피드백에 의한 장치가 불안정하게 되어 정상적인 통신 기능을 하지 못하는 것을 방지하기 위해서 입력과 출력 안테나 사이의 Isolation을 장치의 이득보다 많이 (약 15dB 이상)확보해야만 하며, 2.6GHz 대역을 사용하는 위성 DMB(digital multi-media broadcastion)의 경우에는 지상으로 도달되는 신호가 미약하기 때문에 이 신호를 증폭하여 서비스 하려면 많은 이득을 필요로 한다. 그래서 기존의 중계기 형태의 안테나로는 입력과 출력 안테나 사이의 격리도를 확보하기가 매우 어려웠으나, 혼 안테나를 이용한 카세그레인 안테나를 사용함으로서 상기 Fading에 의한 영향이 적으며, Isolation도 향상된다.

다음으로 DDR(direct DMB repeater)의 구성을 살펴보면, 일력 필터부와 저잡음 증폭부, 하향 변환부, 신호 처리부 상향 변환부, 전력 증폭부, 출력 필터부로 이루어 진다.

각각의 구성을 자세히 살펴보면, 우선 입력 필터부는 상기 수신 안테나를 통하여 수신된 신호를 필터링을 하는 장치로, 불필요한 신호들을 제거한다. 즉 안테나를 통하여 들어오는 잡음이나 기타 불필요한 대역의 신호를 제거한다.

그리고 저잡음 증폭부는 상기 필터링된 신호를 증폭하는 장치로서 중계장치 전체에서 잡음을 낮추며, 신호는 증폭하는 기능을 한다.

하향 변환부는 상기 증폭된 신호의 주파수를 하향 변환 하여 신호처리가 가능하도록 하는 구성이다. 본 하향 변환부는 주파수를 낮춤으로 인해서 본 중계장치에서 상기 신호의 처리를 용이하게 하기 위함이며, 주파수의 변화를 도시한 도 2에서와 같이 본 실시예에서는 주파수를 80MHz로 하향 변환한다.

그 다음으로 신호 처리부는 상기 80MHz의 주파수로 하향 변환된 신호에서 발진의 요소들을 제거하는 장치이며, 도 2에 도시된 바와 같이 신호처리부를 통해서 80MHz로 하향 변환된 신호가 발진 요소의 제거와 동시에 250MHz로 변환된다.

이렇게 발진의 요소가 제거된 250MHz의 신호는 상향 변환부로 보내어 상향 변환부에서 다시 신호의 주파수를 상향 변환하게 된다. 즉 250MHz의 신호를 다시 수신된 주파수와 동일한 주파수인 2.6GHz로 변환된다.

이렇게 변환된 신호를 전력 증폭부를 통하여 전력을 증폭하고 출력 필터부에서 불필요한 신호들을 제거하는 필터링을 한번더 행하게 된다.

상기와 같이 DDR에서 처리된 신호는 서비스 안테나로 전송되게 되며, 서비스 안테나에서는 상기 신호를 음영지역을 향하여 방사한다.

도 2는 본 실시예에서 사용되는 주파수의 변환을 나타내는 도면이며, 이에 대해서는 본 장치의 구성을 설명하면서 함께 설명하였으므로 별도의 설명을 생략하며, 도 3은 본 수신안테나에서 사용되는 HORN의 구조를 도시한 것이다. 도 3에서 도시된 HORN을 이용하여 완성된 카세그레인 안테나는 도 4에 도시되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 2.6GHz 대역의 위성 DMB 신호를 수신하는 카세그레인 안테나와; 상기 수신된 DMB 신호를 전송받아서 불필요한 신호를 필터링하는 입력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부와; 상기 증폭된 신호의 주파수를 하향 변환하는 하향 변환부와; 상기 하향 변환된 신호에서 발진의 요소를 제거하는 신호 처리부와; 상기 발진의 요소가 제거된 신호의 주파수를 상향 변환하는 상향 변환부와; 상기 샹향 변환된 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭부와; 상기 증폭된 신호에서 내부의 불필요한 신호들을 필터링 하는 출력 필터부와; 상기 필터링된 신호를 음영지역으로 방사하는 서비스 안테나를 포함하여 구성함으로서 카세그레인 안테나를 제작하여 Fading의 영향이 적도록 함으로서 격리도를 향상시켜 장치 내부의 디지털부에서 장치의 불안정한 요소들을 제거하여 장치의 안정성을 확보하고 이를 통하여 음영지역에서 위성 DMB 서비스가 가능하게 되고, 수신안테나인 카세그레인 안테나는 위성 DMB서비스의 S밴드 위성신호 또는 지상의 갭필러(Gap Filler)신호를 수신하고 이를 증폭하여 서비스 안테나를 통하여 방사되는 지상파 서비스 신호의 수신은 억제 함으로서 다이렉트 중계가 가능하다.

도 1은 본 중계장치에 대한 블럭도이다.

도 2는 본 중계장치의 주파수의 변화를 도시하는 도면이다.

도 3a은 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 정면도이다.

도 3b는 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 배면도이다.

도 3c는 본 중계장치 중 수신 안테나에 사용되는 혼의 측면도이다.

도 4는 본 중계장치 중 수신 안테나의 실시예를 보여주는 도면이다.

Claims

2.6GHz 대역의 위성 DMB 신호를 수신하는 카세그레인 안테나와;

상기 수신된 DMB 신호를 전송받아서 불필요한 신호를 필터링하는 입력 필터부와;

상기 필터링된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부와;

상기 증폭된 신호의 주파수를 하향 변환하는 하향 변환부와;

상기 하향 변환된 신호에서 발진의 요소를 제거하는 신호 처리부와;

상기 발진의 요소가 제거된 신호의 주파수를 상향 변환하는 상향 변환부와;

상기 상향 변환된 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭부와;

상기 증폭된 신호에서 내부의 불필요한 신호들을 필터링 하는 출력 필터부와;

상기 필터링된 신호를 음영지역으로 방사하는 서비스 안테나를 포함하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 카세그레인 안테나는 혼(HORN) 안테나를 카세그레인 안테나의 형태로 제작한 것을 특징으로 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치
청구항 1에 있어서,

상기 하향 변환부는 주파수를 80MHz로 하향 변환하는 것을 특징으로 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치
청구항 1에 있어서,

상기 신호 처리부는 발진의 요소를 제어함과 동시에 상기 신호를 250MHz로 변환하는 것을 특징으로 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치
청구항 1에 있어서,

상기 상향 변환부는 상기 신호의 주파수를 2.6GHz대역의 신호로 상향 변환하는 것을 특징으로 하는 2.6GHz대역 위성 DMB RF 중계장치