KR100842574B1

KR100842574B1 - 이동 통신 시스템의 기지국 송신단의 랙 장치

Info

Publication number: KR100842574B1
Application number: KR1020020003205A
Authority: KR
Inventors: 윤현수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-01-19
Filing date: 2002-01-19
Publication date: 2008-07-01
Also published as: KR20030062807A

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템의 기지국에 있는 송신단에 사용되는 고출력 증폭기의 랙 장치에 관한 것으로서 이동 통신 시스템의 기지국 송신단의 랙 장치에 있어서, 복수의 제1 출력을 갖는 트랜시버 블록과, 상기 복수의 제1 출력을 복수의 제1 입력으로 수신하여 복수의 제2 출력을 갖는 제1 파워 증폭기 블록과, 상기 복수의 제2 출력을 복수의 제2 입력으로 수신하는 프론트 엔드 블록을 구비하는 기본랙 및 상기 랙장치의 랙을 증설하는 경우 상기 복수의 제1출력 중 일부를 제3 입력으로 수신하고, 상기 복수의 제2 입력 중 일부를 제2 파워 증폭기의 복수의 제3 출력으로부터 수신하는 상기 제2 파워 증폭기를 구비하는 확장랙을 포함한다.

기본랙, 섹터

Description

이동 통신 시스템의 기지국 송신단의 랙 장치{RACK APPARATUS FOR A TRANSMITTER OF A BASE TRANSCEIVER STATION IN A MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 기존의 3섹터 송신 다이버시티(Transmit Diversity; TD 라고도 함)로 사용되고 있는 기본 랙의 구조를 나타낸 도면,

도 2는 옴니 형상으로 사용될 때의 기본 랙의 구조를 나타낸 도면,

도 3은 도 1의 기본 랙에서 증설 시의 기본 랙과 확장 랙의 구조(3sector TD)를 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 기존에 3섹터 송신 다이버시티로 사용되는 기본 랙의 구조를 나타내는 도면,

도 5는 랙 증설 전 기본 랙의 파워 증폭기 블록에서 각 파워 증폭기 유닛의 정상 동작시 스위치 연결을 나타낸 도면,

도 6은 랙 증설 후 기본랙과 확장랙의 구조를 나타낸 도면이고,

도 7은 랙 증설후 기본랙의 파워 증폭기 블록에서 각 파워 증폭기 유닛의 정상 동작시 스위치 연결을 나타낸 도면.

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것이고, 특히 이동 통신 시스템의 기지국에 있는 송신단에 사용되는 고출력 증폭기의 랙 장치에 관한 것이다.

이동 통신 시스템의 기지국에서 멀티캐리어 파워 증폭기(Multi-Carrier Power Amplifier; MCPA라고도 함)를 사용하고 있는 경우 사용자의 증가로 인한 용량의 증가를 해결하기 위하여 기지국에 설치된 기본랙에 확장랙을 증설하게 된다. 또한 랙 운용을 3섹터(Sector)와 옴니(Omni) 형상을 서로 변경할 경우 송신단에 사용되는 고출력 증폭기의 파워 증폭기 블록(Power Amplifier Block; PAB라고도 함)을 교체하여 운용해야만 한다. 현재는 기지국의 기본랙을 설치할 때 6개의 입력과 6개의 출력을 갖는 PAB를 설치하여 사용하고 용량증가로 확장랙 설치하거나 운용형상을 바꿀 경우에는 PAB를 교체하여 랙을 설치, 운용하게 된다.

도 1은 기존에 3섹터 송신 다이버시티(Transmit Diversity; TD 라고도 함)로 사용되고 있는 기본 랙의 구조이며 도 2는 옴니 형상으로 사용될 때의 기본 랙의 구조이다. 도 3은 도 1의 기본 랙에서 증설 시의 기본 랙과 확장 랙의 구조(3sector TD)이다.

도 1에는 3섹터 송신 다이버시티로 사용되는 기본 랙(rack)이 도시되어 있는데, 다이버시티는 2개 이상의 전파를 송신 또는 수신이 가능하도록 안테나를 물리적으로 2개 이상 설치하여 사용하는 방식이다. 특히, 송신 다이버시티인 다중반송파 다이버시티 방식은 여러 개의 반송파를 이용하여 각각의 반송파 신호를 별도의 송신안테나를 통해 송신 및 수신 경로의 특별한 변경없이 송신하면 이동 단말기에 수신되는 신호는 페이딩(fading)에 대해서 매우 우수한 특성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 트랜시버 블록(Transceiver Block; TRB 이라도 함)의 6개의 출력은 PAB(4)에 연결되고 PAB(4)로부터의 6개의 출력은 프론트 엔드 블록(front end Block; FEB이라도 함)(6)에 입력된다. 이와 같이, 기본 랙에 있어서는 PAB(4)가 6개의 입력과 6개의 출력(이하 '6/6 구조'라고 함)을 갖는 구조를 갖는다.

한편, 도 2와 같이 옴니 형상으로 사용하거나 도 3과 같이 확장 랙을 설치할 경우에는 기본 랙에 사용되던 6/6 구조는 사용하지 못하고 1개의 입력 전력을 3개로 분배하고 3개의 출력을 1개로 합성하는 3way 콤바이너(Combiner)와 3way 디바이더(Divider)를 사용한 2개의 입력과 2개의 출력을 갖는 구조(이하 '2/2 구조"라고 함)를 사용하여야 한다. 이 두 가지 경우 기본 랙의 PAB를 6/6 구조에서 2/2 구조로 교체해 주어야 하기 때문에 옴니 형상으로 변경하거나 확장 랙 증설 시 서비스가 중단되는 것이 불가피 하게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신 기지국에서 3섹터와 옴니 형상의 변화가 있거나 시스템의 용량을 확장할 경우에 케이블 연결 작업에 의해 서비스가 중단되는 것을 방지하도록 스위치 구조를 이용한 랙 장치를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명에서 제공하는 이동 통신 시스템의 기지국 송신단의 랙 장치는 복수의 제1 출력을 갖는 트랜시버 블록과, 상기 복수의 제1 출력을 복수의 제1 입력으로 수신하여 복수의 제2 출력을 갖는 제1 파워 증폭기 블록과, 상기 복수의 제2 출력을 복수의 제2 입력으로 수신하는 프론트 엔드 블록을 구비하는 기본랙 및

상기 랙장치의 랙을 증설하는 경우 상기 복수의 제1출력 중 일부를 제3 입력으로 수신하고, 상기 복수의 제2 입력 중 일부를 제2 파워 증폭기의 복수의 제3 출력으로부터 수신하는 상기 제2 파워 증폭기를 구비하는 확장랙을 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명에 따라 이동통신 기지국의 서비스 형상변경이나 용량 확대를 위하여 확장랙 구조를 사용할 경우 서비스의 중단을 막기 위해 기본랙에 설치되는 PAB는 스위칭 구조를 이용하여 3섹터 TD 구조의 기본랙만을 운용할 경우에는 6/6 구조로 동작하고 옴니 형상으로 변환하거나 확장랙으로 운용할 경우에는 2/2 구조로 동작하도록 한다. 본 발명은 확장랙에 추가되는 두개의 PAB에 최대 12개의 파워 증폭기 유닛(Power Amplifier Unit; PAU라고도 함)을 추가 설치하고 TRB(Transceiver Block)의 출력단, PAB의 디바이더(divider)와 콤바이너(combiner), FEB(Front End Block)의 입력단에 각각 스위칭 구조를 적용하여 서비스의 중단 없이 용량이 확대된 TD 3섹터 서비스로 전환할 수 있도록 구성한다.. 또한 본 발명은 비정상적으로 동작하는 PAU의 경로를 효과적으로 절단할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 기존에 3섹터 송신 다이버시티로 사용되는 기본 랙의 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 랙 증설 전 기본 랙의 파워 증폭기 블록에서 각 파워 증폭기 유닛의 정상 동작시 스위치 연결을 나타낸 도면이다. 도 6은 랙 증설 후 기본랙과 확장랙의 구조를 나타낸 도면이고, 도 7은 랙 증설후 기본랙의 파워 증폭기 블록에서 각 파워 증폭기 유닛의 정상 동작시 스위치 연결을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 3섹터 송신 다이버시티로 사용되는 기본 랙은 트랜시버 블록(100), 파워 증폭기 블록(200) 및 프론트 엔드 블록(300)을 포함하며 기지국 내에 실장된다. 트랜시버 블록(100)은 3개의 각 섹터에게 2개의 송신 안테나를 통해 신호를 송신하므로 6개의 출력을 갖는다. 트랜시버 블록(100)의 6개의 출력은 파워 증폭기 블록(4)의 6개의 입력에 연결된다. 파워 증폭기 블록(4)은 트랜시버 블록(100)으로부터의 신호의 크기를 증폭하여 프론트 엔드 블록(300)에 제공한다. 이를 위해 파워 증폭기 블록(200)은 트랜시버 블록(100)으로부터 입력되는 6개의 신호의 크기를 증폭하기 위한 6개의 파워 증폭기 유닛(11∼16)을 갖는다. 파워 증폭기 블록(200)으로부터의 6개의 출력은 프론트 엔드 블록(front end Block; FEB이라도 함)(300)에 입력된다. 이와 같이, 기본 랙에 있어서는 파워 증폭기 블록(200)이 6개의 입력과 6개의 출력(이하 '6/6 구조'라고 함)을 갖는 구조를 갖는다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명은 이러한 3섹터 형상에서 옴니 형상으로 변경하거나 기본랙(TD 3sector)에서 확장랙을 증설하여 이동통신 기지국의 용량을 증가시켜 운용할 수 있도록 할 경우 서비스의 중단이 발생하지 않도록 한다. 본 발명은 이를 위해 트랜시버 블록(100)의 출력단과 프론트 엔드 블록(300)의 입력단에 SPDT(Single Pole Double thru) RF 스위치(SPDT9~ SPDT16)(409∼416)를 사용한다. 또한, 발명에 따라 기본 랙의 파워 증폭기 블록에는 SPDT RF 스위치(SPDT1~ SPDT8)(401∼408)와 3-way 스위치 가능한 디바이더(switchable divider)(DIV1∼DIV2)(231,232)와 3-way 스위치 가능한 컴바이너(switchable combiner)(COM1~ COM2)(241,242)를 사용한다.

한편, 본 발명은 도 6에 나타낸 것과 같이, 랙 증설시 확장랙 파워 증폭기 블록 내에는 3-way 스위치 가능한 디바이더(DIV3~DIV6)(233∼236)와 3-way 스위치 가능한 컴바이너(COM3~ COM6)(243∼246)를 사용하였다. 또한, 본 발명은 증설 시 RF 전력 합성을 위한 내부 지연 보상을 위하여 기본 랙의 디바이더와 컴바이너에 고정 지연(fixed delay)을 사용하였고, 스위치를 자동으로 제어하기 위한 제어 회로(500)를 사용하였다. 이하 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에서는 기본 랙만이 설치된 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 트랜시버 블록(100)의 SPDT9~SPDT12(409∼412)는 파워 증폭기 블록의 입력(D1~D6)으로 연결된다. 프론트 엔드 블록(300)의 SPDT13~SPDT16(413∼416)은 파워 증폭기 블록(200)의 출력(C1~C6)으로 연결된다. 또한 이때 파워 증폭기 블록(200)의 스위치(401∼408)는 도 5에 도시된 바와 같이 연결되어 파워 증폭기 블록(200)은 기본랙 모드인 6/6 모드로 동작한다. 그러므로 기본랙 모드에서는 하나의 섹터에 2개의 파워 증폭기 유닛이 할당된다. 본 발명에 따라 기본랙에서 파워 증폭기 블록의 구조는 6개의 파워 증폭기 유닛이 정상 동작할 때 도 5에 나타난 바와 같다. 이때, 파워 증폭기 블록(200)의 디바이더 블록(230)에 설치된 SPDT RF 스위치들 SPDT1∼SPDT4(401∼404)은 트랜시버 블록(100)의 복수의 출력(D1∼D6)을 6개의 파워 증폭기 유닛(11∼16)에 연결한다. 파워 증폭기 블록(200)의 컴바이너 블록(240)에 설치된 SPDT RF 스위치들 SPDT5∼SPDT8(405∼408)은 6개의 파워 증폭기 유닛(11∼16)의 6개의 출력을 프론트 엔드 블록(300)의 각 출력(C1∼C6)에 연결한다. 이때, SPDT RF 스위치들(SPDT1∼SPDT8)은 제어 신호(700)에 따라 스위칭한다.

또한, 본 발명은 랙 증설 시에는 확장랙(600)을 설치하고 케이블을 연결한 후 제어 신호(700)를 변환시켜 도 6에 도시된 바와 같은 확장랙 모드로 변환한다. 이때 기본랙(500)의 파워 증폭기 블록의 스위치(401∼408)는 도 6에 도시된 바와 같이 연결되어 확장랙 모드인 2/2 구조를 형성한다. 트랜시버 블록(100)의 SPDT9~SPDT12(409∼412)는 확장랙(600)의 입력(D7~D10)으로 연결되고 프론트 엔드 블록(300)의 SPDT13~SPDT16(413∼416)은 확장랙(600)의 출력(C7~C10)으로 연결된다. 그러므로 확장랙 모드에서는 하나의 섹터에 최대 6개의 파워 증폭기 유닛이 할당된다.

기본랙(500)의 파워 증폭기 블록(200)에서의 스위치 제어는 랙 모드 정보를 표시하는 제어 신호와 파워 증폭기 유닛의 정상동작 여부를 표시하는 Amp1~Amp6 신호의 조합으로 결정된다. 도 5는 기본랙 모드의 경우 파워 증폭기 유닛이 모두 정상동작 시에 스위치의 연결 상태를 표시하고 있다. 만일 파워 증폭기 유닛이 비정상적으로 동작할 경우는 비정상적으로 동작하는 파워 증폭기 유닛에 연결된 경로가 도 4에서와 반대로 절체되어 비정상적으로 동작하는 파워 증폭기 유닛의 경로가 끊어지게 된다.

도 6은 확장랙 모드의 경우 파워 증폭기 유닛이 모두 정상동작 시에 스위치의 연결 상태를 나타내고 있다. 만일 파워 증폭기 유닛이 비정상적으로 동작할 경우는 비정상적으로 동작하는 파워 증폭기 유닛에 연결된 경로가 도 5에서와 반대로 절체되어 비정상적으로 동작하는 파워 증폭기 유닛의 경로가 끊어지게 된다. 그러므로 확장랙 모드에서 각 파워 증폭기 블록(200,210,220)은 3way 디바이더/콤바이너로 동작하게 되며, 각 모드에서 비정상적으로 동작하는 파워 증폭기 유닛의 경로는 연결이 끊어지게 된다.

이때 도 5와 도7에 나타낸 파워 증폭기 블록의 동작을 자세하게 살펴보면 우선 파워 증폭기 유닛의 입력쪽(230)은 3-way 디바이더인 DIV1(231), DIV2(22), 및 스위치 SPDT1~SPDT4(401∼404)로 구성되고 출력쪽(240)은 3-way 컴바이너인 COM1(241), COM2(242), 및 스위치 SPDT5~SPDT8(405∼408)로 구성이 된다. 컴바이너와 디바이더의 경우는 처음 기본랙의 경우 상위구조에서 받은 제어 신호에 의해 도 5와 같이 1 way로만 동작하게 되어 결국 디바이더나 컴바이너로서의 역할을 하지 않는다. 이때 스위치 SPDT1~SPDT4(401∼404)는 6/6구조로 사용될 때의 입력인 D2,D3,D5,D6쪽 경로로 스위치하고, SPDT5~SPDT8(404∼408)은 C2,C3,C5,C6쪽 경로로 스위칭을 하게 되어 6/6구조로 사용이 된다. 하지만 상위 구조에서 6/6구조가 아닌 2/2구조로 변경한다면, 이러한 정보를 제어 신호(700)를 통해 파워 증폭기 블록(200)에서 디바이더, 컴바이너 및 스위치의 구조를 변경하게 된다. 우선 6/6 구조에서 스위치 SPDT1∼SPDT4(401∼404)의 위치를 도 7에 도시된 바와 같이 디바이더(231,232)쪽으로 스위칭하고 스위칭 SPDT5~SPDT8(405∼408)의 위치를 컴바이너(241,242)쪽으로 스우칭한다. 또한 디바이더와 컴바이너는 도 7에 도시된 바와 같이 3-way의 형태로 변환하여 파워 증폭기 블록 전체적으로 보면 두개의 입력과 두개의 출력을 갖는 2/2 구조로 변환이 되게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명은 3섹터와 옴니 형상의 변화가 있을 때, 또한 시스템의 용량을 확장할 경우에 기본랙의 파워 증폭기 블록에 스위치 구조를 이용함으로써 형상 변화와 확장랙을 설치할 경우 케이블 연결 작업에 의해 서비스가 중단되는 것을 방지할 수 있다. 또한 파워 증폭기 유닛의 이상 발생시 해당 경로를 끊음으로써 다른 파워 증폭기 유닛의 오동작을 방지할 수 있다.

Claims

이동 통신 시스템의 기지국 송신단의 랙 장치에 있어서,

복수의 제1 출력을 갖는 트랜시버 블록과, 상기 복수의 제1 출력을 복수의 제1 입력으로 수신하여 복수의 제2 출력을 갖는 제1 파워 증폭기 블록과, 상기 복수의 제2 출력을 복수의 제2 입력으로 수신하는 프론트 엔드 블록을 구비하는 기본랙; 및

상기 랙장치의 랙을 증설하는 경우 상기 복수의 제1출력 중 일부를 제3 입력으로 수신하여 제3 출력을 생성하고, 상기 제3 출력은 상기 복수의 제2 입력 중 일부가 되도록 하는 제2 파워 증폭기를 구비하는 확장랙을 포함하는 랙 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1 출력과 제3 입력을 연결하는 복수의 스위치를 더 포함하는 랙 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제3 출력과 제2 입력을 연결하는 복수의 스위치를 더 포함하는 랙 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2 파워 증폭기 블록은 상기 트랜시버 블록의 복수의 제1 출력을 입력받아 복수의 경로로 분배하는 디바이더; 및

상기 복수의 경로를 통해 출력되는 신호들을 합성하는 컴바이너를 포함하며,

상기 디바이더와 상기 컴바이너는 각각 대응되게 복수 개가 구비되는 랙 장치.