KR100957028B1 - 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소비전력과 발열에 지대한 영향을 끼치는 최종증폭부를 공용으로 사용할 수 있는 회로를 구성하여 양방향 신호 경로의 단일화를 도모한 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 장치에 관한 것이다.

본 발명은 주파수 영역이 서로 다른 순방향 신호와 역방향 신호의 최종 증폭을 행하는 파이널 앰프를 공유하기 위한 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 장치에 있어서, 제1 컨넥터와 연결되어 순방향 신호와 역방향 신호의 분배 및 결합을 행하는 제1듀플렉서, 상기 순방향 신호 및 역방향 신호를 각각 증폭하기 위한 제1 앰프 및 제2 앰프, 상기 순방향 신호와 역방향 신호를 결합하는 컴바이너, 상기 컴바이너에 의해 결합된 신호를 최종증폭하는 파이널 앰프, 상기 최종증폭된 신호를 순방향 신호와 역방향 신호로 분배하는 디바이더, 제2 컨넥터와 연결되어 상기 순방향 신호와 역방향 신호의 분배 및 결합을 행하는 제2듀플렉서로 구성된다.

이동통신, 중계기, 양방향 신호, 단일화, 파이널 앰프, 공유, 주파수영역

Description

이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치{Circuit for unification of signal processing in bilateral repeater}

본 발명은 이동통신 중계기에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 소비전력과 발열에 지대한 영향을 끼치는 최종증폭부를 공용으로 사용할 수 있는 회로를 구성하여 양방향 신호 경로의 단일화를 도모한 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치에 관한 것이다.

일반적인 이동전화와 개인휴대통신을 포함하는 이동통신 시스템은 이동통신 교환국와, 기지국, 그리고 이동국으로 구분할 수 있으며, 전파의 출력에 따른 각 기지국과 이동국 간의 송수신가능한 통화반경이 있고, 이에 따라 기지국들의 통신망을 구축할 때에는 상술한 통화반경으로 커버되지 않는 음영구역이 최소화도록 구축하고 있으나, 도심을 벗어난 외곽지역이나 산간지역 및 도서지역 등에서는 사용자 수에 비해 기지국 구축의 비용적 문제 등이 있으므로, 이러한 통화반경으로 커버되지 않는 음영지역의 전파 세기를 크게 하여 기지국과 이동국 간의 통화품질을 원활하도 록 하는 이동통신 중계기를 설치하여 사용하고 있다.

이동통신 중계기는 기지국에서 이동국으로 신호가 전달되는 순방향 경로와 이동국에서 기지국으로 신호가 전달되는 역방향 경로가 별개로 존재한다.

이러한 순방향 경로와 역방향 경로를 별개로 구성함으로써 전자부품 수와 회로가 복잡하게 되는 등 소형화가 어렵고 제조비용이 높게 되는 문제점이 따르게 되고, 당해 업계에서는 이러한 점을 해결해 보고자 각 회로부분의 경로 단일화 방법에 대한 연구 개발이 시도되고 있다.

도 1을 참조하면, 일반적인 중계기 시스템은 기지국에서 전파를 수신받는 순방향(Rx) 신호 중계는, 제1안테나(ANT1)를 통해 듀플렉서(1100)에서 원하는 주파수를 필터링하여 저잡음 증폭기(1200)로 입력되어 불필요한 잡음이 최소화되고 혼합기(1300)에서 저주파로 변화된 후 증폭기(1300)을 통해 증폭되어 가변저항(320)에서 이득 조절된 후 증폭기(1330)에서 다시 증폭된 후 혼합기(1340)에서 고주파 변환되어 수신된 이전 주파수로 복원된 후 증폭기(1400,1410)을 통해 최종 증폭된 후 듀플렉서(1500)를 통해 제2안테나(ANT2)에서 이동국으로 송신된다. 이동국으로부터 전파를 수신받는 역방향(Tx) 신호 중계는 역순으로 증폭기(1700)에서 시작하여 증폭기(1910)을 경유하여 듀플렉서(1100)을 통해 안테나(ANT1)에서 기지국으로 송신된다.

이러한 회로 중 최종의 증폭기(1400,1410)(1900,1910)는 장비의 신호 출력을 관장하는 부분으로서 발열, 소비전력, 성능에 가장 큰 영향을 끼치며, 또한 발열로 인 해 능동소자의 고장 우려도 많은 부분이다. 종전에는 이러한 최종 증폭기를 순방향 역방향 각각 별개로 구비하는 시스템을 채택하였으므로 제조코스트가 상승하고 발열이나 소비전력이 많이 생기는 단점을 갖고 있다.

이러한 기술적인 부분을 해결하기 위해 제안된 공개된 종래의 기술로서, 국내공개특허 10-2008-0105803는 이동통신 중계기 전체의 구성을 단일화하기 위하여, 4개의 듀플렉서를 사용하거나, 2개의 듀플렉서와 2개의 써큘레이터를 사용하여, 저잡음 증폭기, 업다운컨버터, 및 종단증폭기를 단일화하여 시스템과 저잡음 증폭기, 버퍼 증폭기, 종단증폭기를 단일화하는 시스템에 대하여 기술내용이 개시되어 있다.

상술한 종래 기술에서는 이동통신 중계기 전체의 구성요소들을 모두 단일화하는 구성이고, 이러한 단일화를 위해 필수적으로 4개의 듀플렉서를 사용하거나, 2개의 듀플렉서와 2개의 써큘레이터를 함께 사용하여야만 한다. 이에 따라, 다수의 송수신 공용화를 위한 회로에 의해 신호가 경유되는 과정에서 에러가 발생할 우려 및 신호처리 속도를 해결하여야 하는 등의 해결과제를 갖게 된다.

도 2는 본 발명과 관련하여 본 발명과 대비되는 공지 기술을 예시한 개략적 도면으로서, 도 5에서 저주파로 표현한 중간주파 처리회로 부분이 생략되어 있다.

필요에 따라 상술한 도 5의 중계기 회로의 일부분을 발췌하여 모듈화하여 구성하거나, 중간주파 처리회로를 사용하기 않는 별개의 중계기 회로를 모듈화하여 구성할 경우, 일반적인 종래 기술의 개념에서는 도 2에서와 같이 제1 컨넥터(CON1)를 통해 입력된 순방향 신호는 듀플렉서(10), 초단 앰프(32), 파이널 앰프(34), 듀플렉서(20)를 통해 제2 컨넥터(CON2)를 통해 출력되고, 제2 컨넥터(CON2)를 통해 입력된 순방향 신호는 듀플렉서(10), 초단 앰프(32), 파이널 앰프(34), 듀플렉서(20)를 통해 제1 컨넥터(CON1)를 통해 출력되는 구성으로서, 순방향 경로와 역방향 경로의 증폭 회로들이 양분되어 사용되고 소비전력이 크고 발열이 큰 파이널 앰프(34)를 별개로 사용하고 있기 때문에, 부품소자를 별개로 구비하여 제조코스트로 높고 소비전력과 발열량이 큰 단점을 갖게 된다.

본 발명은 소비전력과 발열에 지대한 영향을 끼치는 최종증폭부 만을 단일화하여 회로구성할 수 있게 하는 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치를 제공함에 목적을 두고 있다.

이와 아울러, 컨넥터로 연결하여 사용할 수 있도록 모듈화시켜 이동통신 중계기의 일부 회로로 사용할 수 있게 한 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치를 제공함을 목적을 두고 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 상술한 최종증폭부 회로의 전단에는 컴바이너를 최종증폭부의 후단에는 디바이더를 접속하고, 순방향 신호는 듀플렉서에서 순방향 입력단 앰프를 통해 컴바이너에 입력되게 하고, 역방향 신호는 다른 듀플렉서에서 역방향 입력단 앰프를 통해 컴바이너에 입력되게 하여 순방향 신호와 결합되게 하고, 이렇게 결합된 순/역방향 신호는 주파수영역의 차이에 의해 상기 최종증폭회로에서 병행 증폭된 후 디바이더에서 분할되어 각각 순방향측 커넥터와 역방향측 커넥터로 출력되어지게 하는 구성을 제안한다.

이와 같이 구성되면, 양방향 신호가 활성하지 않을 때는 발열 및 소비전력이 절반에 이를 정도로 줄게 되며 양방향 신호가 활성화 했을때도 발열 및 소비전력이 종전 두개의 최종증폭부(파이널앰프) 회로가 있을 때에 비해 상당히 줄어들게 되는 이점이 있으며, 또한 최종증폭부(파이널앰프) 회로의 구성을 단일화 함으로써 부품 수를 줄이고 회로가 간단해지게 되므로 전체 회로가 차지하는 사이즈를 줄일 수 있으며 제조코스트를 낮출 수 있는 이점이 있다.

이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치는,

도 3에 도시된 바와같이, 주파수 영역이 서로 다른 순방향 신호(Rx)와 역방향 신호(Tx)의 최종 증폭을 행하는 파이널 앰프(162)를 공유하기 위한 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치에 있어서, 제1 컨넥터(CON1)와 연결되어 순방향 신호(Rx)와 역방향 신호(Tx)의 분배 및 결합을 행하는 제1듀플렉서(110), 상기 순방향 신호(Rx) 및 역방향 신호(Tx)를 각각 증폭하기 위한 제1 앰프(132) 및 제2 앰프(142), 상기 순방향 신호와 역방향 신호를 결합하는 컴바이너(150), 상기 컴바이너(150)에 의해 결합된 신호를 최종증폭하는 파이널 앰프(162), 상기 최종증폭된 신호를 순방향 신호와 역방향 신호로 분배하는 디바이더(170), 제2 컨넥터(CON2)와 연결되어 상기 순방향 신호와 역방향 신호의 분배 및 결합을 행하는 제2듀플렉서(120)로 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 제1 앰프(132), 제2 앰프(142)는 프리앰프(Pre Amp)에 해당되며, 상기 파이널 앰프(162)는 파워앰프(Power Amp)에 해당된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 설명하면, 상기 순방향 신호는 신호 분배 및 결합을 행하는 제1듀플렉서(110), 신호를 증폭하는 제1 앰프(132), 신호를 결합하는 콤바이너(150), 신호를 최종증폭하는 파이널 앰프(162), 신호를 분배하는 디바이더(170), 신호 분배 및 결합을 행하는 제2듀플렉서(120)를 거쳐 출력되고, 상기 역방향 신호는 상기 제2듀플렉서(120), 제2앰프(142), 상기 콤바이너(150), 상기 파이널 앰프(162), 상기 디바이더(170), 상기 제1 듀플렉서(110)를 거쳐 출력된다. 이러한 과정에 의해 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로는 단일화된다.

이러한 과정에 있어서, 파이널 앰프(102)에서 양방향 신호를 공유하여 신호 증폭할 수 있는 기술적 배경은 순방향 신호와 역방향 신호의 주파수에 서로 차이가 있는 것과 순방향 신호와 역방향 신호의 주파수가 크게 차이가 있지 않고 비슷한 주파수 의 것을 사용하는 것에 기초한다.

좀더 구체적으로는, 도 4에 도시한 바와같이, 순방향신호와 역방향신호가 다른 주파수 영역을 갖는다. 현재 국내 이동통신사가 사용하는 셀룰라 통신의 경우, 순방향 신호(Rx)가 824~849 MHz, 역방향 신호(Tx)가 869~894 MHz 의 주파수 영역을 갖으며, PCS통신의 경우 순방향 신호(Rx)가 1750~1789 MHz, 역방향 신호(Tx)가 1840~1870 MHz, WCDMA 통신의 경우 순방향 신호(Rx)가 1920~1980 MHz, 역방향 신호(Tx)가 2110~2170 MHz로 순방향신호와 역방향 신호의 주파수 영역에 차이를 두고 있으며, 양방향 신호의 차이를 둔 정도가 레퍼런스 주파수의 약 2% 전후에서 이루어진다. 따라서, 상술한 정도의 수십 MHz 이상의 주파수 차이를 갖게 되면 파이널 앰프(162)의 증폭에서 별개로 분리된 영역의 특성을 유지하는데 충분하고, 또한 기준 주파수가 크게 다르지 않으므로 파이널 앰프를 이루는 반도체소자 고유의 증폭 특성에서 양방향 신호의 차이가 거의 없는 증폭 특성을 갖게 할 수 있으므로, 파이널 앰프를 공유하는 양방향 신호의 단일화 처리가 가능하게 되는 것이다.

한편, 상술한 바와같은 본 발명의 구성을 신호의 이득을 상당히 크게 하기 위한 중계기에 적용하여 구성할 경우라면, 중간주파 변화 후 안테나를 통해 출력되는 회로와 본 발명의 구성을 연결하여 적용하는 것이 가능하며, 도 5는 이러한 예시의 바람직한 구성의 하나가 될 것이다.

즉, 도 5에 도시된 바와같이, 본 발명은 모듈(A) 부분에 해당된다. 이러한 모듈(A)로서 구성하여 양단에 구비되어진 제1 컨넥터(CON1)와 제2 컨넥터(CON2) 중 상기 제1 컨넥터(CON1)는 제1안테나(ANT1)로 연결되는 순방향측 중간주파 처리부(B)에 접속되고, 상기 제2 컨넥터(CON1)는 제2안테나(ANT2)로 연결되는 역방향측 중간주파 처리부(C)에 접속시키는 구조로 하여 새로운 방식의 이동통신 중계기를 구성할 수 있다. 상기 양방향의 중간주파 처리부(B,C)는 도 1을 통해 설명한 종래의 이동통신 중계기의 회로블록도에 도시한 구성요소들 및 그 구성요소들과 동일한 작동을 행하는 부분에 해당하므로 그 구성요소별 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 이에 따른 통신 신호의 처리의 작동 과정을 설명하면, 순방향 신호의 중계는 기지국에서 수신한 신호를 중간주파로 변환한 후 본 발명에서 증폭한 후 고주파로 변환한 후 이동국으로 송출하고, 역방향 신호의 중계는 이동국의 신호를 중간주파로 변환한 후 본 발명의 모듈(A)에서 증폭한 후 고주파로 변환한 후 기지국으로 송출하는 것이다.

이와 같이 본 발명은 모듈(A)화된 양단의 컨넥터(CON1,C0N2)를 직접 안테나에 연결하거나 도 5에서 설명한 바와같이 중간주파 처리부(B,C)와 각각 연결하여 사용할 수 있으므로, 중간주파 처리부(B,C)도 모듈로서 구성하며, 이러한 모듈화 구성으로 인해 회로 파트 별 유지보수가 가능하게 되며, 특히 본 발명은 이득을 크게 하기 위한 파이널 앰프(162)를 중복 사용함에 따라 양방향 신호가 활성하지 않을 때는 파이널 앰프(162)에서의 발열 및 소비전력이 절반에 이를 정도로 줄게 되며 양방향 신호가 활성화 했을때도 발열 및 소비전력이 종전 두개의 파이널 앰프가 있을 때에 비해 상당히 줄어들게 되는 이점이 있으며, 또한 파이널 앰프의 회로 구성을 위한 부품 수가 줄고 회로가 간단해지게 되므로 전체 회로가 차지하는 사이즈를 줄일 수 있으며 제조코스트를 낮출 수 있다.

도 1은 종래의 일반적인 중계기 시스템의 회로 블록도,

도 2는 본 발명에 대비되는 종래의 일반적 중계 회로를 설명하기 위한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치를 보인 회로 블록도,

도 4는 본 발명의 구성에 의한 양방향 신호의 경로 단일화 구현을 설명하기 위한 특성 선도,

도 5는 본 발명의 구성이 적용된 일예시를 보인 중계기 시스템의 회로 블록도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

CON1: 제1 컨넥터 CON2: 제2 컨넥터

Rx: 순방향 신호 Tx: 역방향 신호

110: 제1듀플렉서 120: 제2 듀플렉서

132: 제1 앰프 142: 제2 앰프

150: 컴바이너 162: 파이널 앰프

170: 디바이더

Claims (2)

1. 주파수 영역이 서로 다른 순방향 신호와 역방향 신호의 최종 증폭을 행하는 파이널 앰프(162)를 공유하기 위한 것이며, 제1 컨넥터(CON1)와 연결되어 순방향 신호(Rx)와 역방향 신호(Tx)의 분배 및 결합을 행하는 제1듀플렉서(110), 상기 순방향 신호(Rx) 및 역방향 신호(Tx)를 각각 증폭하기 위한 제1 앰프(132) 및 제2 앰프(142), 상기 순방향 신호와 역방향 신호를 결합하는 컴바이너(150), 상기 컴바이너(150)에 의해 결합된 신호를 최종증폭하는 파이널 앰프(162), 상기 최종증폭된 신호를 순방향 신호와 역방향 신호로 분배하는 디바이더(170), 제2 컨넥터(CON2)와 연결되어 상기 순방향 신호와 역방향 신호의 분배 및 결합을 행하는 제2듀플렉서(120)를 포함하는 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치에 있어서,

   상기 제1 컨넥터(CON1)는 제1안테나(ANT1)로 연결되는 순방향측 중간주파 처리부(B)에 접속시키고, 상기 제2 컨넥터(CON2)는 제2안테나(ANT2)로 연결되는 역방향측 중간주파 처리부(C)에 접속시키는 구성으로 이루어짐으로써 중간주파 처리를 행하는 이동통신 중계기로 제공되는 것을 특징으로 하는 이동통신 중계기의 양방향 신호의 경로 단일화 회로장치.
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