KR100808899B1 - 디지털 중계기 - Google Patents

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KR100808899B1
KR100808899B1 KR1020070142054A KR20070142054A KR100808899B1 KR 100808899 B1 KR100808899 B1 KR 100808899B1 KR 1020070142054 A KR1020070142054 A KR 1020070142054A KR 20070142054 A KR20070142054 A KR 20070142054A KR 100808899 B1 KR100808899 B1 KR 100808899B1
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윌리암 피 퀴퍼
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앤드류 코포레이션
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Abstract

본 발명은 무선 주파수 신호(RF) 신호를 송수신하는 데에 사용되는 디지털 중계기 사용 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 제1 RF 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 하향 변환시키는 단계와, 그 IF 신호를 디지털 신호로 변환시키는 단계와, 디지털 신호 처리기로 디지털 신호를 처리하는 단계와, 상기 디지털 신호 처리기를 사용하여 디지털 신호를 증폭된 신호로 증폭하는 단계와, 상기 증폭된 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 그 아날로그 신호를 안테나 전송에 적합한 제 2 RF 신호로 상향 변환시키는 단계를 더 포함한다.

Description

디지털 중계기{A DIGITAL REPEATER}
본 발명은 일반적으로 중계기에 관한 것으로서, 특히, 소프트웨어적으로 구성 가능한, 무선 주파수 신호 송수신용의 디지털 신호 처리기를 구비한 디지털 중계기에 관한 것이다.
중계기 시스템은 통상적으로 서비스하고자 하는 영역에 사용되거나 및/또는 주파수/채널 할당을 관리하는 전체 기지국 시스템을 설치할 필요가 없는 경우에 사용된다. 따라서, 타워에 장착된 중계기 시스템은 기지국의 범위을 확장하는 데에 사용되고 기지국의 서비스가능 (coverage) 영역에서 널(null)을 채우는 데에 사용된다. 널은 무선 주파수 (RF) 신호를 수신하는 것이 차단된 영역으로서 고지, 숲, 마천루 등을 포함한다.
통상적인 중계기 시스템은 3개의 기본적인 부품, 즉 기지국 안테나로 지향/향하여 있는 링크 안테나, 중계기 장치 및 목표 영역으로 지향하여 있는 방송 안테나를 포함한다. 통상, 링크 안테나는 기지국만을 향해 있을 필요가 있으므로, 매우 좁은 빔폭을 갖는 고지향성(고이득) 안테나이다. 방송 안테나는 서비스 영역에 의해 결정되는 보다 넓은 빔폭을 갖는다. 중계기 장치는 다이플렉서, 필터, 스플리터 및 RF 증폭기의 조합을 포함할 수도 있다. 통상적인 중계기 시스템은 기지국(BS) 안테나로부터 수신 장치로의 순방향 경로 및 수신 장치로부터 기지국(BS) 안테나로의 역방향 경로를 포함한다.
안테나 시스템에 영향을 미치는 2개의 중요한 성능 인자는 이득 및 출력 전력이다. 출력 전력은 주로 링크 안테나 및 방송 안테나 이득 및 증폭기(들)의 최대 (선형) 출력 전력의 합에 의해 결정된다. 시스템 이득은 수동 안테나 이득에 증폭기(들)의 이득을 합하여 결정된다. 이득은 방송 안테나 및 링크 안테나간의 격리 (또는 상호 접속)에 의하여 제한된다. 격리는 안테나 유형, F/B (front to back) 비 및 빔폭에 따라 좌우된다.
중계기 시스템은 TV, 무선 전송, 셀룰러/PCS 통신 및 페이저 서비스 등의 다양한 응용 분야에 사용될 수 있다. 현재의 중계기는 아날로그 기술을 사용하며, 통상적으로 순방향 경로용의 하나의 채널과 역방향 경로용의 하나의 채널만을 제공한다. 중요한 인접 채널을 제거하기 위하여 RF 신호는 고정된 중간 주파수(IF)로 변환되어야만 한다. 따라서, 종래의 중계기 내의 각각의 채널들은 전용의 하위 변환기, 전용의 IF 필터, 전용의 상위 변환기 및 전용의 음성 합성기를 필요로 한다. 종래의 아날로그 중계기는 12.5kHz에서 200kHz까지의 분해능을 갖는 로컬 오실레이터(LO)를 사용한다. 이 오실레이터는 전체 중계기의 채널 분해능을 설정한다. 아날로그 중계기의 IF 및 대역폭은 중계기가 설계되는 변조 포멧에 기초하여 고정된다. 또한, 아날로그 중계기는 IF 표면 음향파(SAW) 필터 또는 수정(水晶) 필터 내에서의 부분 대 부분 변동으로 인한 그룹 지연 및 대역 통과 변동의 영향을 받는다. 작 은 임피던스 오정합도 통과 대역 응답에서 상당한 리플을 만들어 낼 수 있다. 아날로그 중계기에서 SAW 필터의 형태 인자는 15dB 내지 40dB 사이에서 200kHz에서 400kHz까지의 주파수 변동을 가질 수 있다. 아날로그 중계기의 통과 대역 응답은 IF SAW 필터 또는 수정 필터에 의해 결정된다.
따라서, 각 경로용 단일 RF 하향 변환기/RF 상향 변환기 쌍 만을 사용하는 송수신 다중 채널과, 더 큰 로컬 오실레이터 분해능과, 변환기 하드웨어의 변경 없이 다중 변조 포멧을 처리하는 것과, 임피던스 오정합에도 불구하고 가상적으로 일치하는 필터 성능과, 15dB 내지 40dB 포인트 사이에서 1 ㎑ 주파수 차이보다 작은 형태 인자를 갖는 필터를 사용하여 보다 많은 채널들을 인접 배치하는 것과, 통신 네트워크에 사용된 변조 포멧을 정합하는 것, 및 자동적으로 변조 포멧을 검출하고 검출된 변조 포멧에 기초하여 필터의 대역폭을 변경하는 것이 가능한 중계기가 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성들 중 하나 이상을 논의하려는 것이다.
본 발명은 무선 주파수 (RF) 신호를 송수신하기 위한 디지털 중계기에 관한 것이다. 디지털 중계기는 제1 RF 신호를 중간 주파수(IF) 신호로 하향 변환하는 하향 변환기를 구비한다. 아날로그/디지털 변환기는 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하는 데에 사용된다. 디지털 신호 처리기는 디지털 신호를 필터링하여 증폭하는 데에 사용된다. 디지털/아날로그 변환기는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 하는 데에 사용된다. 디지털 중계기는 아날로그 신호를 안테나 전송에 적합한 제2 RF 신호로 상향 변환하는 상향 변환기를 더 구비한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점들은 다음의 상술한 설명 및 첨부된 도면을 참조함으로써, 보다 명확하게 될 것이다.
본 발명은 다양한 변형 실시예 및 다른 형태의 실시예를 수용할 수 있으며, 특정 실시예는 예를 들어 도면에 도시되어 있으며 본 발명의 상세한 설명에서 보다 상세하게 개시될 것이다. 그러나, 본 발명이 본 명세서에 개시된 특정 형태들로 한정되는 것이 아니라는 것은 명백하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명은 청구항에 정의된 본 발명의 사상 및 범주 내에서 모든 변형 실시예, 등가물 및 대체물을 포함한다.
본 발명에 의하면, 소프트웨어적으로 구성 가능한, 무선 주파수 신호 송수신용의 디지털 신호 처리기를 구비한 디지털 중계기를 제공할 수 있다.
도 1을 참조하여 보면, 기지국 안테나(6)와 수신 장치(14)간의 데이터를 송수신하는 안테나 시스템(5)을 도시하고 있다. 안테나 시스템(5)은 링크 안테나(8)와 방송 안테나(12)간에 연결된 디지털 중계기(10)를 포함한다. 이 디지털 중계기(10)는 최초 (originating) 기지국 안테나(6)의 서비스 영역을 확대시키며/또는, 최초 기지국 안테나(6)의 서비스 영역 내에 널을 채운다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 중계기(10)는 수신 장치(14)로 RF 신호를 송신하고, 수신 장치(14)에서 RF 신호를 수신한다. 이 수신 장치(14)는 페이저, TV 또는 무선 수신기, 셀룰러 또는 PCS 전화기 등을 포함할 수 있다. 이 중계기(10)는 송신 모드 및 수신 모드 모두에서 동작한다. 예컨대, 일실시예에서, 링크 안테나(8)는 기지국(BS) 안테나(6)로부터 또는 다른 중계기(10)로부터 입력되는 RF 신호를 수신하는 데에 사용된다. 따라서, 도시된 중계기(10)는 일반적으로 수신될 입력 RF 신호 또는 신호들의 주파수 대역에서 동작한다. 방송 안테나(12)는 방송/반복 모드에서 소정의 신호(들)를 수신 장치(14)로 전송 (또는 수신)하는 데에, 또는 다중 중계기(10)를 사용하여 RF 신호(들)을 방송 또는 분배하기 위하여 시스템 내의 다른 중계기(10)로 신호(들)을 전송한다.
따라서, 이 중계기(10)는 각각의 방향에 대하여 하나의 주파수씩 2개의 개별적인 주파수를 사용하여 전이중 모드(즉, 동시에 2개의 방향에서 동작함)에서 동작한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 중계기(10)는 순방향 경로(16)(하향 링크 경로) 및 역방향 경로(18)(상향 링크 경로)를 포함한다. 따라서, 중계기(10)는 하나 이상의 수신 장치(14)와 양방향 통신을 제공한다. 순방향 경로(16)는 BS 안테나(6)로부터 수신 장치(14)로 RF 신호(들)를 송수신하는 반면에, 역방향 경로는 수신 장치(14)로부터 BS 안테나(6)로 RF 신호(들)를 송수신한다. 다이플렉서(100)는 순방향 경로(16)의 입력 및 역방향 경로(18)의 출력 사이에 연결된다. 유사하게, 제2 다이플렉서(200)는 순방향 경로(16)의 출력 및 역방향 경로(18)의 입력 사이에 연결된다. 이 다이플렉서(100, 200)는 각각의 경로(16, 18)에 대한 전력을 분리시키고, 순방향 경로로부터 역방향 경로(18) 주위의 잡음 랩(wrap) 및 그 반대 경로 주위의 잡음 랩을 방지한다. RF 신호(19)는 링크 안테나(8) 에 의해 수신되어 다이플렉서(100) 및 순방향 경로(16)를 통과하여 라우팅된다. 제2 다이플렉서(200)는 처리된 신호를 송신하는 방송 안테나(12)로 필터링된 신호(43)를 전송한다. 반대 방향에서, 방송 안테나(12)는 다이플렉서(200) 및 역방향 경로(18)를 통하여 공급된 RF 신호(52)를 수신한다. 그 후, Z제1 다이플렉서(100)는 처리 신호를 송신하는 링크 안테나(8)로 필터링된 신호(82)를 전송한다.
디지털 중계기(10)는 동시에 각각의 경로(16, 18)로 다중 채널을 처리할 수 있는 다중 채널 중계기가다. 따라서, RF 신호(19, 52)와 같은 각각의 RF 신호는 각각의 상이한 주파수(채널)에서 하나 이상의 신호를 포함한다.
다이플렉서(100)는 입력 RF 신호(19)를 수신하고 제1 특정 주파수 대역 내에서 필터링된 신호(21)만을 통과시키도록 구성되는 대역 통과 필터로서 동작한다. 일실시예에서, 제1 특정 대역의 주파수는 1850MHz와 1865MHz 사이, 1870MHz와 1885MHz 사이 및 1890MHz와 1905MHz 사이에 존재한다. 다이플렉서(100)는 하나의 포트가 입력 하향 링크 신호 및 출력 상향 링크 신호에 공통 연결되도록 한다. 이 다이플렉서(100, 200)는 어느 동작 주파수 대역(들)이 중계기(10)에 의해 수용 가능한 지의 여부를 결정한다. 예컨대, 일 실시예에서 PCS 1900MHz 중계기는 3개의 대역, 즉 종속 대역 A, 종속 대역 B 및 종속 대역 C 중 어느 하나의 대역에서 동작한다. 이들 대역들에 대한 동작 주파수는 다음과 같다.
대역 상향 링크 입력 주파수 하향 링크 출력 주파수
A 1850MHz와 1865MHz 사이 1930MHz와 1945MHz 사이
B 1870MHz와 1885MHz 사이 1950MHz와 1965MHz 사이
C 1890MHz와 1905MHz 사이 1970MHz와 1985MHz 사이
이 다이플렉서(100)는 고전력 상향 링크 출력 신호(82)로부터 저전력 하향 링크 입력 신호(19)를 분리한다. 예컨대, 출력되는 상향 링크 신호(필터링된 신호(82))의 전력 레벨은 통상적으로 수 와트(Watts)인 반면에, 입력되는 하향 링크 신호(RF 신호(19))의 전력 레벨은 통상적으로 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽)의 범위에 있다. 다이플렉서(100)는 고전력 상향 링크 경로로부터 하향 경로를 격리시킨다. 또한, 일실시예에서 순방향 경로(16)는 필터링된 신호(21)를 증폭하여 증폭된 신호(22)를 생성하는 데에 사용되는 저잡음 증폭기(110)를 포함한다. 저잡음 증폭기(110)는 광대역 RF 장치로서 이의 입력은 고전력 상향 링크 신호와 격리되어 있어야만 한다. 다이플렉서(100)는 중계기(10)의 적절한 동작을 방해할 수 있는 고전력 상향 링크 신호로부터 저잡음 증폭기(110)를 격리시킨다.
저잡음 증폭기(110)는 하향 링크 방향에서 중계기 잡음값(noise figure)을 설정한다. 잡음값은 잡음 인자와 관련이 있으며, 이 잡음 인자는 중계기(10)의 입력에서의 신호대 잡음비(S/N)를 중계기(10) 출력에서의 S/N으로 나눈 값이다. 잡음값은 10*Log10(잡음 인자)이다.
제1 RF 하향 변환기(120)는 증폭된 신호(22)를 하향 변환하는 데에 사용되도록 포함된다. 도 4a에 도시된 바와 같이, RF 하향 변환기(120)는 증폭된 신호(22)를 수신한다. 증폭된 신호(22)는 믹서(24)에 의해 로컬 오실레이터(LO) 신호와 조 합되어 중간 주파수(IF) 신호(30)를 발생시킨다. 일실시예에서, 상기 IF는 적용 분야에 따라 약 10MHz 내지 30MHz 사이에 있게 된다. 따라서, LO 신호(34)가 1860MHz이고 증폭된 신호(22)가 1850MHz인 경우, IF 신호는 10MHz가 될 것이다. IF 신호(30)가 증폭기(33)에 의해 증폭되고 대역 통과 필터(35)에 의해 필터링된다. 이 대역 통과 필터(35)는 증폭된 신호(22) 및 LO 신호(34)의 복합 성분 또는 이미지를 상당히 감소시킨다. IF 신호(30) 각각은 상이한 주파수(채널) 마다 하나 이상의 신호를 포함하고 있다. 모든 하향 링크 채널은 제1 RF 하향 변환기(120)를 통과한다.
일실시예에서, 중계기(10)에 사용되는, 예컨대 증폭기(33)와 같은 증폭기는 모놀리틱 마이크로웨이브 직접 회로(MMIC) 칩과 같은 비교적 저전력의 선형 집적 회로 칩 소자를 포함한다. 이들 칩은 갈륨비소(GaAs) 헤테로 접합 트랜지스터 제조 공정에 의해 제조된 칩을 포함할 수도 있다. 그러나, 실리콘 공정 칩 또는 CMOS 공정 칩 등이 사용될 수도 있다.
MMIC 전력 증폭기 칩의 몇몇 실시예는 다음과 같다.
1. 노스케롤라이나주 27409 그린스보로 스론다이크 로드 7625 또는 노스케롤라이나주 27410 그린스보로 웨스트 프렌들리 애비뉴 7341에 있는 RF Micro Device Inc.의 마이크로 장치인 RF 마이크로 장치 PCS 선형 전력 증폭기 RF 2125P, RF 2125, RF 2126, 또는 RF 2146.
2. 캘리포니아주 써니베일 모펫 파크 드라이브 1308에 있는 Pacific Monolitics Inc.의 Pacific Monolithics PM 2112 단일 공급 RF IC 전력 증폭기.
3. 뉴욕주 뉴욕 애비뉴 오브 아메리카 1301에 있는 Siemens AG의 Siemens CGY191, CGY180, CGY181, GaAs MMIC 이중 모드 전력 증폭기.
4. 캘리포니아주 써니베일 알마노르 애비뉴 522에 있는 Stanford Microdevice의 Stanford Microdevice SMM-208, SMM-210 또는 SXT-124.
5. 텍사스주 오스틴 바톤 스프링 로드 505에 있는 Motorola Inc.의 Motorola MRFIC1817 또는 MRFIC1818.
6. 텍사스주 리차드슨 이스트 켐벨 로드 933에 있는 Hewlett Packard Inc.의 Hewlett Packard HPMX-3003.
7. 뉴저지주 07059 워렌 테크놀러지 드라이브 35에 있는 Anadigics사의 Anadigics AWT1992.
8. 일본 요코하마 사케쿠 다야쵸 1에 있는 SEI Ltd.의 P0501913H.
9. 캘리포니아주 95054 산타 클라라 스콧트 블러바드 3236에 있는 Celeritek의 Celeritek CFK2062-P3, CCS1930 또는 CFK2162-P3.
도 2로 되돌아 가서 보면, 순방향 경로(16)는 도 3에 도시된 바와 같이 입력되는 광대역 IF 신호(30)를 디지털 신호(32)로 변환하는 아날로그/디지털 변환기 (420) 를 포함하는 제1 다중 채널 디지털 신호 처리기(DSP) 모듈(130)을 더 포함한다. 일실시예에서, DSP 모듈은 4 채널 DSP이지만, 하나 이상의 채널을 각각 처리할 수 있는 하나 이상의 DSP들도 사용될 수 있다. 디지털 신호(32)는 하나 이상의 채널을 포함한다. 디지털 신호(32)의 제1 채널은 제1 디지털 하향 변환기(500)에 의하여 디지털적으로 처리된다. 유사하게, 디지털 신호(32)의 다른 채널들도 각각의 디지털 하향 변환기(560, 570, 580)에 의해 디지털적으로 처리된다. 도 3과 관련하 여 하기에 상세하게 기술되는 바와 같이 제1 채널은 0Hz에 가까운 베이스 밴드 중앙 주파수로 디지털적으로 하향 변환되어 일련의 소프트웨어적으로 구성 가능한 저역 통과 필터 및 이득 단계에 적용된다. 처리된 채널은 최초 IF 주파수로 다시 상향 변환된다. 도시된 실시예에서와 같이, 4개의 채널로부터 처리된 4개의 신호는 디지털적으로 합산되어 하나의 디지털 신호(36)(각각의 채널이 상이한 주파수를 갖는 하나 이상의 정보 채널을 구비함)를 형성한다. 이 디지털 신호(36)는 디지털/아날로그 변환기(700)에 인가된다. DSP 모듈(130)은 제2 IF 신호(38)를 출력한다.
도 2로 되돌아가서 보면, RF 상향 변환기(140)는 제2 IF 신호(38)를 상향 변환하는 데에 포함된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 이 상향 변환기(140)는 제2 IF 신호(38)를 제2 RF 신호(42)로 변환한다. 제2 IF 신호(38)는 대역 통과 필터에 의해 필터링 되어 증폭기(46)에 의해 증폭된다. 이 증폭된 신호는 믹서(48)에 의해 로컬 오실레이터(LO) 신호와 함께 조합되어 제2 RF 신호(42)를 형성한다. 이 필터(44)는 IF 신호(38) 및 LO 신호(50)의 복합 성분 또 이미지를 상당히 감소시킨다. 각각의 이 IF 신호(38)는 각각의 상이한 주파수(채널)에서 하나 이상의 신호들을 포함한다. 일실시예에서, IF는 적용 분야에 따라 대략 10MHz 내지 30MHz 사이에 존재한다. 따라서, LO 신호(50)가 1860MHz이고 IF가 10MHz인 경우, 제2 RF 신호(42)는 1850MHz가 될 것이다. 모든 상향 링크 채널은 상향 변환기(140)를 통과한다.
도 2로 되돌아가서 보면, 전력 증폭기(150)는 제2 RF 신호(42)를 출력 레벨에 필요한 증폭된 신호(51)로 증폭하기 위하여 포함된다. 전력 증폭기(150)의 선형 성은 중계기(10)의 동적 영역의 상한을 결정한다. 전력 증폭기(150)의 출력은 순방향 경로(16)의 출력과 역방향 경로(18)의 입력 사이에 연결된 제2 다이플렉서(200)에 의해 역방향 경로(18)로부터 분리된다. 이 다이플렉서(200)는 제1 특정 대역 주파수 내에서 출력되는 필터링된 신호(43)만을 통과시키는 대역 통과 필터로서 동작한다. 다시 일실시예에서, 상기 제1 특정 주파수 대역은 1850MHz와 1865MHz 사이, 1870MHz와 1885MHz 사이 및/또는 1890MHz와 1905MHz 사이에 존재한다. 이 필터링된 신호(42)는 방송 안테나(12)로 전송되고 다시 수신 장치(14)로 전송된다.
또한, 다이플렉서(200)는 주파수의 제2 특정 주파수 대역 내에서 입력되는 필터링된 신호(54)만을 통과시키는 대역 통과 필터로서 동작한다. 일실시예에서, 제2 특정 주파수 대역은 1930MHz와 1945MHz 사이, 1950MHz와 1965MHz 사이 및 1970MHz와 1985MHz 사이에 존재한다. 따라서, 다이플렉서(200)는 하나의 포트가 출력 하향 링크 신호(43) 및 입력 상향 링크 신호(52)에 공통 연결되도록 한다. 이 다이플렉서(100, 200)는 중계기(10)가 어느 동작 주파수 대역(들)을 수용할 수 있는 지의 여부를 결정한다. 이전 실시예에서와 같이, PCS 1900MHz 중계기는 3개의 대역, 즉 종속 대역 A, 종속 대역 B 및 종속 대역 C 중 어느 하나의 대역에서 동작한다. 이들 대역들에 대한 동작 주파수는 다음과 같다.
대역 하향 링크 입력 주파수 상향 링크 출력 주파수
A 1930MHz와 1945MHz 사이 1850MHz와 1865MHz 사이
B 1950MHz와 1965MHz 사이 1870MHz와 1885MHz 사이
C 1970MHz와 1985MHz 사이 1890MHz와 1905MHz 사이
이 다이플렉서(200)는 고전력 하향 링크 출력 신호로부터 저전력 상향 링크 입력 신호를 분리하도록 동작한다. 예컨대, 출력되는 상향 링크 신호(필터링된 신호(43))의 전력 레벨은 통상적으로 수 와트(Watts)인 반면에, 입력되는 상향 링크 신호(RF 신호(52))의 전력 레벨은 통상적으로 마이크로 와트(㎼) 내지 밀리 와트(㎽)의 범위에 있다. 다이플렉서(200)는 고전력 하향 링크 신호로부터 상향 링크 경로를 분리시킨다. 또한, 일실시예에서 역방향 경로(18)는 필터링된 신호(54)를 증폭하여 증폭된 신호(56)를 형성하는 저잡음 증폭기(210)를 포함한다. 저잡음 증폭기(210)는 상향 링크 경로(18)에서의 중계기 잡음값을 설정한다. 저잡음 증폭기(210)는 광대역 RF 장치로서, 이의 입력은 중계기(10)의 적합한 동작을 방해할 수 있는 고전력 상향 링크 신호로부터 분리되어야만 한다. 다이플렉서(200)는 고전력 하향 링크 신호로부터 저잡음 증폭기(210)를 분리시킨다.
제2 RF 하향 변환기(220)는 증폭된 신호(56)를 하향 변환하기 위하여 포함된다. 도 4b에 도시된 바와 같이, RF 하향 변환기(220)는 증폭된 신호(56)를 수신한다. 증폭된 신호(56)는 믹서(56)에 의해 로컬 오실레이터(LO) 신호(64)와 조합되어 중간 주파수(IF) 신호(65)를 발생시킨다. 일실시예에서, 상기 IF는 적용 분야에 따라서 10MHz 내지 30MHz 사이에 있다. 따라서, LO 신호(64)가 1940MHz이고 증폭된 신호(56)가 1930MHz인 경우, IF 신호는 10MHz가 될 것이다. IF 신호(65)가 증폭기(62)에 의해 증폭되어 대역 통과 필터(63)에 의해 필터링된다. 이 대역 통과 필터(63)는 증폭된 신호(56) 및 LO 신호(64)의 복합 성분 또는 이미지를 상당히 감소시킨다. 모든 상향 링크 채널은 제2 RF 하향 변환기(220)를 통과한다.
도 2로 되돌아 가서 보면, 역방향 경로(18)는 DSP 모듈(130)과 동일한 방법으로 동작하는 제2 다중 채널 DSP 모듈(230)을 더 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 RF 하향 변환기(220)로부터 입력되는 광대역 IF 신호(65)는 아날로그/디지털 변환기(420)에 의해 샘플링되어 디지털 신호(32)들로 분리된다. 일실시예에서, DSP 모듈은 4 채널 DSP이지만, 하나 이상의 채널을 각각 처리할 수 있는 하나 이상의 DSP들도 사용될 수 있다. 디지털 신호(32)의 제1 채널은 제1 디지털 하향 변환기(500)에 의하여 디지털적으로 처리된다. 유사하게, 디지털 신호(32)의 다른 채널들도 각각의 디지털 하향 변환기(560, 570, 580)에 의해 디지털적으로 처리된다. 도 3과 관련하여 하기에 상세하게 기술되는 바와 같이, 제1 채널은 0Hz에 가까운 베이스 밴드 중앙 주파수로 디지털적으로 하향 변환되어 일련의 소프트웨어적으로 구성 가능한 저역 통과 필터 및 이득 단계에 적용된다. 처리된 채널은 디지털적으로 다시 최초 IF 주파수로 상향 변환된다. 각각의 채널로부터 다중 처리 신호는 디지털적으로 합산되어 하나의 디지털 신호(36)(각각의 채널이 상이한 주파수를 갖는 하나 이상의 정보 채널을 구비함)를 형성한다. 이 디지털 신호(36)는 디지털/아날로그 변환기(700)에 인가된다. DSP 모듈(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 제4 IF 신호(70)를 출력한다.
제2 RF 상향 변환기(240)는 제4 IF 신호(70)를 상향 변환시키기 위하여 포함된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 RF 상향 변환기(240)는 제4 IF 신호(70)를 제4 RF 신호(72)로 변환한다. 제4 IF 신호(70)는 대역 통과 필터(74)에 의해 필터링 되어 증폭기(76)에 의해 증폭된다. 이 증폭된 신호는 믹서(78)에 의해 로컬 오 실레이터(LO) 신호(80)와 조합되어 제4 RF 신호(72)를 생성한다. 일실시예에서, IF는 적용 분야에 따라 대략 10MHz 내지 30MHz 사이에 존재한다. 따라서, LO 신호(80)가 1940MHz이고 IF가 10MHz인 경우, 제4 RF 신호(72)는 1930MHz가 될 것이다. 이 대역 통과 필터(74)는 증폭된 신호(70) 및 LO 신호(80)의 복합 성분 또는 이미지를 상당히 감소시킨다. 중계기의 모든 상향 링크 채널은 제2 RF 상향 변환기(240)를 통과한다.
제2 전력 증폭기(250)는 제2 RF 신호(72)를 출력 레벨에 필요한 증폭된 신호(81)로 증폭하기 위하여 포함된다. 전력 증폭기(250)의 선형성은 중계기(10)의 동적 영역의 상한을 결정한다. 전력 증폭기(250)의 출력은 역방향 경로(18)의 출력과 순방향 경로(16)의 입력 사이에 연결된 제1 다이플렉서(100)에 의해 순방향 경로(16)로부터 격리된다. 이 다이플렉서(100)는 증폭된 신호(81)를 수신하고 제2 특정 주파수 대역 내에서 출력되는 필터링된 신호(82)만을 통과시키는 대역 통과 필터로서 동작한다. 다시 일실시예에서, 상기 제2 특정 주파수 대역은 대략 1930MHz와 1945MHz 사이, 1950MHz와 1965MHz 사이 및/또는 1970MHz와 1985MHz 사이에 존재한다. 이 필터링된 신호(82)는 링크 안테나(8)로 전송되고 다시 BS 안테나(6)로 전송된다.
도 2 및 도 3을 참조하여 보면, 음성 합성기(synthesizer)/클럭(300)은 RF 하향 변환기(120, 220)용 및 RF 상향 변환기(140, 240)의 LO 신호(34, 50, 64, 80) 를 발생시키기 위해서 포함된다. 일실시예에서, RF 하향 변환기(120) 및 RF 상향 변환기(140)는 동일한 LO 주파수를 사용한다. 따라서, LO 신호(34, 50)는 RF 하향 변환기(120) 및 RF 상향 변환기(140) 사이의 누화(cross-talk)을 방지할 수 있을 정도로 서로 충분히 격리되어야 한다. 일실시예에서, 제2 RF 하향 변환기(220) 및 제2 RF 상향 변환기(240)는 동일한 LO 주파수를 사용한다. 따라서, LO 신호(64, 80)는 제2 RF 하향 변환기(220) 및 제2 RF 상향 변환기(240) 사이의 크로스턱을 방지할 수 있을 정도로 충분히 격리되어야 한다. 따라서, 음성 합성기/클럭(300)은 순방향 및 역방향 경로(16, 18) 사이에서 크로스턱을 방지할 수 있도록 충분히 격리된 LO 신호를 제공한다. 또한, 음성 합성기/클럭(300)은 아날로그/디지털 변환기(420), DSP 모듈(130, 230) 및 디지털/아날로그 변환기(700)용 샘플링 클럭(fclk)을 발생시킨다.
DSP 모듈(130, 230)과 상호작용하는 사용자 인터페이스(310) 가 제공된다. 사용자 인터페이스(310)는 도 3과 관련하여 하기에 설명하는 바와 같이 소정의 파라미터를 조절하고 구성하도록 DSP 모듈(130, 230)을 프로그램한다. 전원(320)은 주 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환한다.
도 3을 참조하여 보면, DSP 모듈(130)을 상세하게 도식적으로 도시하고 있다. DSP 모듈(230)은 DSP 모듈(130)과 동일한 방법으로 동작하기 때문에, 모듈(130)만을 상세하게 설명한다. 일실시예에서, DSP 모듈(130)은 4 채널 DSP이지만, 각각의 DSP가 하나 이상의 채널을 처리할 수 있는 하나 이상의 DSP도 사용될 수 있다. 조정 가능한 감쇠기(400)는 다양한 IF 신호 레벨을 제공한다. 임피던스 변환기(410)는 감쇠기(400)의 저임피던스 출력을 아날로그/디지털 변환기(420)의 입력에 적합한 고임피던스 출력으로 변환한다. 예컨대, 입력 IF 신호(30)가 아날로그/디지털 변환기(420)용으로는 너무 큰 경우, 피드백 신호(84)는 감쇠를 증가시킴으로써 임피던스 변환기(410)의 입력에 나타난 신호 레벨을 감소시킨다. 아날로그/디지털 변환기(420)는 입력되는 광대역 IF 신호(30)를 fclk에 의해 결정된 속도로 샘플링되는 디지털 신호(32)로 변환시킨다. 일실시예에 있어서, fclk의 근사값은 적용 분야에 따라 60MHz이다.
소정의 디지털 하향 변환기(500)가 제공된다. 각각의 채널은 동일한 방법으로 동작하기 때문에, 디지털 하향 변환기(500)만을 상세히 설명하고 도시한다. 디지털 하향 변환기(500)는 대수적으로 제어되는 오실레이터(NCO)(510)를 포함한다. NCO(510)의 주파수는 어느 채널의 디지털 신호(32)가 처리되어야 하는지, 즉 디지털 하향 변환기(500)가 동조되는 중간 주파수를 결정한다. NCO(510)는 (사용자 인터페이스를 통해) 예컨대 1GHz 보다 작은 간격을 갖는 이산 주파수로 동조될 수 있다. 일실시예에서, NCO(510)의 사용 가능한 주파수 범위는 0 Hz 내지 대략 0.4*fclk이다. NCO(510)는 동일한 출력 주파수에서 2개의 LO 신호, 동위상 버전(86) 및 (1/4 주기 지연을 생성하기 위하여) 그 동위상 버전(86)에 대하여 90°천이된 직교 위상 버전을 생성해 낸다. LO 출력 주파수 및 위상은 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다.
한 쌍의 디지털 믹서(520)는 디지털 신호(32)의 특정 채널 주파수를 NCO(510)에 의해 결정된 주파수로 하향 변환한다. NCO(510)로부터의 주파수가 특정 채널의 주파수와 일치하는 경우, 믹서의 출력은 0Hz 근방에 위치하게 된다. 믹서들 중 어느 하나의 믹서는 NCO(510)로 부터의 LO 신호의 동위상 버전(86)을 사용한다. 이 믹서는 특정 채널을 동위상이며 중심 주파수가 0Hz인 하향 변환된 디지털 신호(90)로 변환시킨다. 상기 믹서들 중의 2 번째 믹서는 NCO(510)로부터의 LO 신호의 직교 위상 버전(88)을 사용한다. 이 믹서는 특정 채널을 직교 위상이고, 중심 주파수가 0Hz인 하향 변환된 디지털 신호(91)로 변환시킨다. 이 때, 각 믹서에 의해 생성되는 샘플링 속도는 최초 샘플링 속도(fclk)와 동일하다.
디지털 데시메이터(530)는 디지털 저역 통과 필터를 포함한다. 디지털 데시메이터(530)는 필요 없는 하향 변환된 디지털 신호(90, 91)을 샘플들을 버린다. 이는 관심 신호의 중심 주파수가 0Hz 근방이고 협대역을 점유하기 때문에 가능하다. 데시메이션 속도는 버려진 샘플들의 수를 측정한 측정 값이다. 데시메이션 속도가 증가함에 따라, 버져지지 않은 샘플들의 대역폭은 감소한다. 데시메이션 속도는 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다. 디지털 저역 통과 필터는 필터의 형태를 정의하는 프로그램 가능한 계수를 갖는 유한 임펄스 응답(Finite Impulse Response)형태의 필터이다. 필터 계수는 사용자 인터페이스(310)를 통해 프로그램 가능하다.
디지털 하향 변환기(500)는 2 채널 디지털 증폭기(540)를 더 포함한다. 디지털 증폭기(540)에서의 어느 하나의 채널은 동위상의 하향 변환된 디지털 신호(90)를 증폭하고 제2 채널은 직교 위상의 하향 변환된 디지털 신호(91)를 증폭한다. 디 지털 증폭기(540)의 2개의 채널은 동일한 이득으로 설정된다. 일실시예에서, 디지털 증폭기(540)는 대략 0.1 dB의 간격으로 0 내지 28 dB의 이득 영역을 갖는다. 이득의 크기는 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다. 따라서, 사용자는 디지털 증폭기(540)의 이득을 조정함으로써, 중계기(10)의 서비스가능 영역을 제어할 수 있다.
디지털 멀티플렉서(550)는 디지털 증폭기(540)로부터 출력된 동위상의 하향 변환된 디지털 신호(90)와 직교 위상의 하향 변환된 디지털 신호(91)를 인터리브된 동위상 및 직교 위상의 샘플들을 갖는 다중화된 신호(92)로 변환하기 위하여 포함된다.
DSP 모듈(130)의 디지털 하향 변환기(560, 570, 580)는 전술한 디지털 하향 변환기(500)와 동일한 방법으로 동작한다.
디지털 상향 변환기(600)도 제공된다. 각각의 채널은 동일한 방법으로 동작하기 때문에, 디지털 상향 변환기(600)만을 상세하게 기술되고 도시한다. 이 디지털 상향 변환기(600)는 디지털 하향 변환기(500)로부터의 다중화된 신호(92)를 별개의 동위상 및 직교 위상의 신호(93, 94)로 변환시키는 디지털 디멀티플렉서(610)를 포함한다.
디지털 보간기(620)는 디지털 저역 통과 필터를 포함한다. 디지털 저역 통과 필터는 프로그램 가능한 계수들을 갖는 FIR 형태의 필터이다. 이들 계수들은 필터의 형태를 정의한다. 필터의 계수들은 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다. 디지털 보간기(620)는 최초 fclk 주파수에 대한 샘플링 속도를 증가시키기 위해 필요한 데이터 샘플을 발생시킨다. 보간율은 얼마나 많은 수의 샘플들이 발생하였는 지에 대한 수치이다. 일반적으로, 보간율은 디지털 데시메이터(530)에 사용되는 데시메이션 속도와 동일하다. 보간율도 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다.
디지털 상향 변환기(600)는 대수적으로 제어되는 오실레이터(NCO)(630)를 포함한다. NCO(630)의 주파수는 상향 변환기가 동조되는 주파수를 결정한다. 이 아이템은 1Hz 이하의 간격을 갖는 이산 주파수에 동조될 수 있다. 일실시예에서, NCO(630)의 사용 가능한 주파수 영역은 0Hz 내지 대략 0.4*fclk이다. NCO(510)와 유사하게 NCO(630)는 동일한 출력 주파수에서 2개의 LO 신호, 동위상 버전(95)과 동위상 버전(95)에 대하여 90°천이된 직교 위상 버전(96) 신호를 생성한다. LO 신호의 출력 주파수 및 위상은 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다.
한 쌍의 디지털 믹서(640)는 중심 주파수가 0Hz인 각 신호(93, 94)의 주파수를 NCO(630) 내에서 프로그램된 주파수로 상향 변환한다. 상기 믹서들 중의 어느 하나의 믹서는 NCO(630)로부터 나온 LO 신호의 동위상 버전(95)을 사용한다. 믹서는 개별적인 신호(93)를 동위상의 중심 주파수가 IF 근방인 상향 변환된 디지털 신호(97)로 변환한다. 상기 믹서들 중의 제2 믹서는 NCO(630)로부터 나온 LO 신호의 직교 위상 버전(96)을 사용한다. 이 믹서는 개별적인 신호(94)를 중심 주파수가 IF 근방인 직교 위상의 상향 변환된 디지털 신호(98)로 변환한다. 이 때, 각 믹서에 의해 생성되는 샘플링 속도는 최초 샘플링 속도(fclk)와 다시 한번 동일하게 된다.
디지털 가산기(650)는 동위상의 상향 변환된 디지털 신호(97)와 직교 위상의 상향 변환된 디지털 신호(98)를 산술적으로 가산하여 제1 출력 신호(99a)를 생성하기 위하여 포함된다. 디지털 상향 변환기(600)의 채널(660, 670, 680)은 전술한 디지털 상향 변환기 채널과 같은 동일한 방법으로 동작한다. 일실시예에서, 이 채널(660, 670, 680) 각각은 출력 신호(99b, 99c, 99d)를 생성한다.
다중 채널 디지털 가산기(690)가 포함된다. 디지털 가산기(690)는 디지털 출력 신호, 예컨대 99a-99d를 가산하여 프로그램 가능한 환산 계수(0에서 1까지) 를 출력 신호(99a-99d)의 합에 적용한다. 이 환산 계수는 합산된 채널들이 오버플로우되는 것을 방지한다. 예컨대, 4개의 채널이 있고, 각 채널이 16비트의 워드를 처리하는 경우, 4개의 16비트 워드의 합은 16비트 보다 클 수 있다. 따라서, 합산값은 오버플로우 상태를 방지하도록 조정된다. 디지털 환산 계수는 사용자 인터페이스(310)를 통하여 프로그램 가능하다.
디지털/아날로그 변환기(700)는 출력 신호 예컨대, 99a-99d의 합산값을 차동 아날로그 신호(37)로 변환한다. 차동 신호는 2개의 포트에서의 전압 차이와 동일한 크기를 갖는 신호이다. 상기 차동 아날로그 신호(37)를 단일의 저임피던스 아날로그 출력 신호(도 2의 제2 IF 신호(38))로 변환하기 위하여 평형 내지 비평형 신호 변환기(710)가 제공된다. 단일 출력 신호는 접지(0V)를 기준으로 사용한다.
이 마이크로 프로세서(800)는 디지털 하향 변화기(500) 및 디지털 상향 변환 기(600)를 제어한다. 마이크로 프로세서(800)는 다중 채널 DSP 모듈(130)에 프로그램 가능한 데이터를 제공하여 모듈(130)의 상태를 보고하도록 한다. 마이크로 프로세서(800)는 사용자 인터페이스(310)와 상호 작용하여 사용자가 예컨대, 디지털 신호 프로세서의 이득, 제1 디지털 신호의 동위상 버전 및 직교 위상 버전의 주파수 및 위상, 제1 디지털 신호가 데시메이션 처리되는 속도, 디지털 중계기의 서비스가능 영역을 제어하기 위한 디지털 신호의 증폭, 개별적인 신호가 보간되는 속도 및 디지털 환산 계수와 같은 것을 설정하도록 프로그램 및 구성할 수 있도록 한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하여 다중 채널 DSP 모듈(130)이 프로그램되는 방법을 설명한 프로우챠트를 도시하고 있다. 이 마이크로 프로세서(800)는 단계 900에서 실행 프로그램을 시작한다. 마이크로 프로세서(800)는 사용자 인터페이스(310)를 모니터링하여 새로운 채널 설정이 사용자에 의해 요구되고 있는 지의 여부를 판단한다(단계 902). 아니오(No)를 가리키면, 마이크로 프로세서(800)는 단계 900으로 되돌아 간다. 이와 달리, 예(Yes)를 가리키면, 마이크로 프로세서(800)는 사용자에 의해 요청된 새로운 채널이 DSP 모듈 상에 설치되었는지, 즉 채널이 사용 가능한 지의 여부를 판단한다(단계 904). 예컨대, 이 DSP 모듈은 1과 16 사이의 가용 채널을 가질 수 있다. 새로운 채널이 사용 불가능한 경우이면, 마이크로 프로세서(800)는 단계 (906)에서 할당 오류를 보고하고, 프로그램을 종료한다(단계 908). 이와 달리 요청된 채널이 설치되어 사용가능한 경우이면, 마이크로 프로세서(800)는 입력된 주파수가 유효한 주파수인 지의 여부, 즉 주파수가 사용 가능한 지의 여부를 판단한다(단계 910). 예컨대, 유효한 중심 주파수는 5kHz의 배수일 수 있다. 따라 서, 27kHz의 주파수가 선택되면, 이 주파수는 사용 가능하지 않을 것이다. 상기 주파수가 사용 가능하지 않다면, 마이크로 프로세서(800)는 단계 (912)에서 주파수 오류를 보고하고 프로그램을 종료할 것이다(단계 908). 이와 달리, 단계 (914)에서, 마이크로 프로세서(800)는 새로운 채널에 대응하는 변조 포멧이 사용 가능한 지의 여부를 판단한다. 이 변조 포멧이 사용 가능하지 않으면, 단계 (916)에서 마이크로 프로세서(800)는 포멧 오류를 보고하고 프로그램을 종료할 것이다(단계 908). 이와 달리, 마이크로 프로세서(800)는 NCO 참고(look-up) 테이블로부터의 데이터를 사용하여(단계 922), 디지털 하향 변환기 NCO(510)를 프로그램 하고(단계 918), 디지털 상향 변환기 NCO(630)를 프로그램 한다(단계 920).
이어서, 마이크로 프로세서(800)는 데시메이터/보간기 참고 테이블로부터의 데이터를 사용하여(단계 928), 디지털 하향 변환기 데시메이터(530)를 프로그램 하고(단계 924), 디지털 상향 변환기 보간기(620)를 프로그램 한다(단계 926). 그 다음, 마이크로 프로세서(800)는 FIR 필터 참고 테이블로부터의 테이터를 사용하여(단계 934), 디지털 하향 변환기 FIR 필터(530)를 프로그램하고(단계 930), 디지털 상향 변환기 FIR 필터(620)를 프로그램한다(단계 932). 마이크로 프로세서(800)는 이득/환산 계수 참고 테이블로부터의 테이터를 사용하여(단계 940), 디지털 하향 변환기 증폭기(540)를 프로그램하고(단계 936), 디지털 상향 변환기 환산 계수(690)를 프로그램한다(단계 938). 마이크로 프로세서(800)는 레지스터를 플러싱(flushing)하고(단계 942), 프로그램을 종료하도록(단계 944) 진행한다. 사용자가 DSP 모듈을 프로그래밍하는 시간의 주기 동안, 어떤 데이터도 데이터 레지스터 에 기록되지 않는다. 도 6a 및 도 6b의 프로그램 루틴이 완료되면, 레지스터는 레지스터에 남아 있는 종전의 데이터를 소거하기 위하여 플러싱된다. 중계기는 새로이 프로그램된 파라미터를 사용하여 동작을 수행하기 시작하고 새로운 데이터만 처리되도록 하여 오래된 데이터가 데이터 "파이프라인"로부터 플러싱되도록 한다.
BS 안테나(6)는 링크 안테나(8), 디지털 중계기(10) 및 방송 안테나(12)를 각각 포함하는 하나 이상의 중계기 시스템으로 교체될 수 있음을 쉽게 이해하여야 한다. 이와 같은 방법으로, 중계기 시스템은 함께 데이지 체인 방식으로 형성되어 최초 기지국 안테나의 영역을 확장시킬 수 있다.
전술한 디지털 중계기(10)는 처리되는 주파수 대역과는 독립적으로 동작한다. 즉, 중계기(10)는 다음의 주파수를 포함하여 어떤 주파수 대역에서도 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
a) 셀룰러(800MHz 대역)
b) PCS(1800 내지 1900MHz 대역) - (Personal Communication System)
c) GSM(900 내지 1800MHz 대역) - (Global System for Mobile Communication
System)
d) MMDS(2500MHz 대역) - (Multi-channel Multipoint Distribution Service)
e) LMDS(26GHz 대역) - (Local Multipoint Distribution Service)
f) 블루투스 응용 장치(2400MHz 대역) - (Bluetooth는 Ericsson에 의해 만들어진 무선 프로토콜 표준의 이름임)
g) 실내 무선 LAN(2400MHz 대역) - (Local Area Network)
h) 3G(3 세대 PCS 시스템) 1900MHz 대역(미국) 및 1800-2200MHz 대역(유럽)
따라서, 본 발명은 각각의 경로당 하나가 할당된 한 쌍의 디지털 신호 처리기를 포함하는 디지털 중계기(10)를 제공하며, 이 디지털 신호 처리기는 사용자가 소정의 파라미터를 프로그램하고 구성할 수 있도록 소프트웨어적으로 구성 가능하다. 이들 파라미터는, 예컨대 디지털 신호 처리기의 이득, 제1 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전의 주파수 및 위상, 제1 디지털 신호가 데이메이션 처리되는 속도, 디지털 중계기의 서비스가능 영역을 제어하기 위한 디지털 신호의 증폭, 개별적인 신호가 보간된 비율 및 디지털 환산 계수와 같은 파라미터들을 포함한다.
또한, 디지털 중계기(10)는 각각의 경로에 대하여 단일 RF 하향 변환기/RF 상향 변환기의 쌍만을 사용하여 다중 채널을 송수신할 수 있다. 디지털 중계기(10)는 보다 큰 채널 분해능을 제공함으로써 보다 많은 채널이 더 가까이 함께 배치될 수 있도록 한다. 이는 15dB와 40dB 지점 간에 1kHz 주파수 미만의 차이를 갖는 정밀 디지털 필터를 사용함으로써 성취될 수 있다. 디지털 중계기(10)는 중계기 하드웨어를 변경하지 않고 다중 변조 포멧을 처리할 수 있다. 대신, 디지털 신호 처리기는 변조 포멧이 빠르고 쉽게 변경될 수 있도록 프로그램 가능하다. 실질적으로, 디지털 중계기(10)는 다수의 통신 네트워크에 의해 사용된 변조 포멧이 정합되도록 프로그램 될 수 있다. 디지털 중계기(10)는 특정 네트워크에서 사용된 변조 포멧을 자동으로 검출하고 상기 검출된 변조 포멧에 기초하여 필터의 대역폭을 변경시킬 수 있다. 또한, 디지털 중계기(10)는 임피던스 오정합에도 불구하고 가상적으로 일치하는 필터 성능을 제공한다.
본 발명의 특정 실시예 및 애플리케이션들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 여기에 개시된 특정 구성 및 조성에 한정되는 않으며, 첨부된 특허청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형 실시예, 변경 및 변형이 전술한 바로부터 명백함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 데이터를 전송하는 안테나 시스템.
도 2는 안테나 시스템에 사용되는 디지털 중계기를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 디지털 중계기의 디지털 신호 프로세서 모듈을 개략적으로 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 디지털 중계기의 상향 변환기 모듈을 개략적으로 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 디지털 중계기의 하향 변환기 모듈을 개략적으로 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따라 소프트웨어적으로 중계기를 구성하는 방법을 도시한 플로우챠트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 안테나 시스템 8 : 방송 안테나
10 : 디지털 중계기 12 : 방송 안테나
100 : 제1 다이플렉서 120 : 제1 RF 하향 변환기
130 : 제1 다중 채널 DSP 모듈 140 : 제1 RF 상향 변환기
150 : 제1 전력 증폭기 200 : 제2 다이플렉서
220 : 제2 RF 하향 변환기 230 : 제 2 다중 채널 DSP 모듈
240 : 제2 RF 상향 변환기 250 : 제2 전력 증폭기

Claims (22)

  1. 무선 주파수(RF: radio frequency) 신호들을 중계(repeat)하는 방법으로서,
    하향링크 경로 또는 상향링크 경로 중 하나에서, 신호를 하향 변환 및 디지털화하여 디지털 신호를 형성하는 단계;
    상기 디지털 신호의 필터링 및 데시메이션(decimation)을 포함하여, 상기 디지털 신호를 디지털 신호 처리기를 사용하여 처리하는 단계;
    상기 디지털 신호를 증폭된 신호로 증폭하는 단계;
    상기 증폭된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계; 및
    상기 아날로그 신호를 안테나 전송에 적합한 RF 신호로 상향 변환하는 단계를 포함하는 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호의 동위상 버전 및 상기 디지털 신호의 직교위상 버전을 생성하고, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교위상 버전을 하향 변환된 신호로 하향 변환하는 단계를 더 포함하는 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호가 데시메이션되는 속도는 프로그램가능한 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전을 중심 주파수가 0 ㎐ 부근인 하향 변환된 신호로 하향 변환하는 단계를 더 포함하는 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 처리하는 단계는, 상기 상향 링크 경로 및 하향 링크 경로 중 하나 이상의 경로에서, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전을 하나의 다중화된 신호로 다중화시키는 단계를 포함하는 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호를 보간하는 단계를 더 포함하는 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 신호가 보간되는 속도는 프로그램가능한 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 증폭하는 단계는, 신호 중계의 서비스가능 (coverage) 영역을 제어하도록 프로그램가능한 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  9. 제 2 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전의 이득, 주파수 및 위상, 상기 디지털 신호의 데시메이션 속도 및 증폭율, 보간 속도 및 디지털 환산 계수로 이루어지는 그룹에서 선택된 파라미터들을 구성하도록 프로그램되는 것인 무선 주파수 신호의 중계 방법.
  10. 무선 주파수 (RF) 신호들을 중계하는 디지털 중계기로서,
    신호를 하향 변환시키는 하향 변환기;
    상기 하향 변환된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기;
    상기 디지털 신호의 필터링 및 데시메이션을 포함하여, 상기 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기;
    상기 디지털 신호를 증폭된 신호로 증폭하는 증폭기;
    상기 증폭된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기; 및
    상기 아날로그 신호를 안테나 전송에 적합한 RF 신호로 상향 변환하는 상향 변환기를 포함하는 디지털 중계기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭기는, 상기 디지털 신호의 증폭이 상기 디지털 중계기의 서비스가능 영역을 제어하도록 조정될 수 있도록 프로그램가능한 것인 디지털 중계기.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는, 상기 디지털 신호가 데시메이션되는 속도가 조정될 수 있도록 프로그램가능한 것인 디지털 중계기.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 디지털 신호의 동위상 버전 및 직교 위상 버전을 생성하는 디지털 믹서들을 더 포함하는 것인 디지털 중계기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 믹서들은, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전을 중심 주파수가 0 ㎐ 부근인 하향 변환된 신호로 하향 변환하는 것인 디지털 중계기.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전을 하나의 다중화된 신호로 다중화하는 것인 디지털 중계기.
  16. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전의 주파수 및 위상을 제어하는 믹서들에 결합된 오실레이터를 더 포함하는 것인 디지털 중계기.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전의 주파수 및 위상이 조정될 수 있도록 프로그램가능한 것인 디지털 중계기.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는 상기 디지털 신호를 보간하 는 것인 디지털 중계기.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는, 개별적인 신호들이 보간되는 속도가 조정될 수 있도록 프로그램가능한 것인 디지털 중계기.
  20. 제 10 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기와 상호 작용하는 사용자 인터페이스를 더 포함하는 것인 디지털 중계기.
  21. 제 10 항에 있어서, 상기 증폭기의 이득은, 0dB 내지 28dB 사이에 존재하는 것인 디지털 중계기.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리기는, 상기 디지털 신호의 동위상 및 직교 위상 버전의 이득, 주파수 및 위상, 상기 디지털 신호의 데시메이션 속도 및 증폭율, 보간 속도 및 디지털 환산 계수로 이루어지는 그룹에서 선택된 파라미터들을 구성하도록 프로그램되는 것인 디지털 중계기.
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