KR101111485B1 - 중계장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연산량을 감소시키고 리소스를 절감하는 한편, 특히 도서 산간 지역에서 유휴 FA 유형 정보가 정해져 있는 경우 이를 적극적으로 활용하여 유휴 FA 유형으로 변환하여 기지국 신호를 효율적으로 단말기로 중계하는 중계장치를 제공한다.

Description

중계장치{REPEATER}
본 발명은 중계장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로, 연산량을 감소시키고 리소스를 절감하는 한편, 특히 도서 산간 지역에서 유휴 FA 유형 정보가 정해져 있는 경우 이를 적극적으로 활용하여 유휴 FA 유형으로 변환하여 효율적으로 기지국 신호를 단말기로 중계하는 중계장치에 관한 것이다.
중계장치는 기지국의 순방향 신호(하향링크 신호)를 수신, 증폭하여 단말기(또는 또다른 중계장치)로 송신하는 동시에 상향링크(역방향)인 단말기(또는 또다른 중계장치)의 신호를 수신, 증폭하여 기지국으로 전송하여, 기지국과 단말기 간의 양방향 통신이 원활히 이루어지도록 하는 장치로서, 기지국과 단말기 간의 통신에 어려움이 있는 음영지역 등에 주로 설치되어 기지국의 서비스 영역을 최대한 확장한다. 따라서, 음영지역에 새로운 기지국을 설치하는 것에 비해 사업자의 서비스를 효율적으로 개선시키는 효과를 가져온다.
이와 같은 종래 중계장치와 관련한 특허 또는 기술은 다수 존재하며, 중계장치를 통해 동일 주파수로 송신하는 경우, 송신안테나를 통하여 송출되는 강한 송신신호가 수신안테나로 다시 인가되면, 미약한 원래의 수신신호와 합쳐짐으로 인해 중계장치가 제대로 동작하지 못하는 문제점이 있으며, 이를 해소하기 위해서 수신안테나를 통해 들어오는 신호들 중에서 송신신호에 의한 간섭신호를 제거하는 방법이 많이 연구되었다.
하지만, 이와 같은 종래의 간섭제거 중계장치의 경우도, 무한 궤환(feedback)에 의한 발진의 문제를 내재하고 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 연산량을 감소시키고 리소스를 절감하는 한편, 특히 도서 산간 지역에서 유휴 FA 유형 정보가 정해져 있는 경우 이를 적극적으로 활용하여 유휴 FA 유형으로 변환하여 기지국 신호를 효율적으로 단말기로 중계하는 중계장치를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 제 1 기지국으로부터 순방향 신호를 수신하고, 상기 제 1 기지국으로 역방향 신호를 송신하는 제 1 안테나; 상기 제 1 안테나로부터 입력되는 순방향 신호를 필터링하거나, 상기 제 1 안테나로 출력되는 역방향 신호를 필터링하는 제 1 듀플렉서; 상기 제 1 듀플렉서에서 필터링된 순방향 신호를 저잡음 증폭하는 제 1 저잡음 증폭기; 국부 발진 신호를 발생하는 제 1 국부발진기; 상기 제 1 저잡음 증폭기의 출력 신호와 상기 제 1 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 1 믹서; 상기 제 1 믹서의 출력 신호 가운데 중간 주파수만을 필터링하는 제 1 필터; 상기 제 1 필터의 순방향 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호의 FA와는 다른 별개의 FA로 디지털 변환하고, 다시 아날로그 신호로 변환하고, 역방향 신호에 대해서도 순방향 신호와 동일하게 입력된 신호의 FA와는 별개의 FA로 변환하는 디지털 FA 변환부; 국부 발진 신호를 발생하는 제 2 국부발진기; 상기 디지털 FA 변환부의 출력 신호를 필터링하는 제 2 필 터; 상기 제 2 필터의 출력 신호와 상기 제 2 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 2 믹서; 상기 제 2 믹서의 출력 신호를 고출력 증폭하는 제 1 전력 증폭기; 상기 제 1 전력 증폭기에서 출력된 순방향 신호를 제 2 안테나로 필터링하거나, 상기 제 2 안테나로부터 입력되는 역방향 신호를 필터링하는 제 2 듀플렉서; 단말기로부터 역방향 신호를 수신하고, 상기 단말기로 순방향 신호를 송신하는 제 2 안테나; 상기 제 2 듀플렉서에서 필터링된 역방향 신호를 저잡음 증폭하는 제 2 저잡음 증폭기; 상기 제 2 국부발진기의 출력 신호와 상기 제 2 저잡음 증폭기의 출력 신호를 믹싱하는 제 3 믹서; 상기 제 3 믹서의 출력 신호 가운데 중간 주파수만을 필터링하는 제 3 필터; 상기 디지털 FA 변환부의 출력 신호를 필터링하는 제 4 필터; 상기 제 4 필터의 출력 신호와 상기 제 1 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 4 믹서; 상기 제 4 믹서의 출력 신호를 고출력 증폭하여, 상기 제 1 듀플렉서로 역방향 신호를 출력하는 제 2 전력 증폭기를 포함하고, 상기 디지털 FA 변환부는, 도서 산간 지역과 같이 해당 기지국이 커버하는 영역의 유휴 FA 유형 정보가 미리 정해져 있어 중계장치의 설정자의 입력에 따라 해당 유형 FA 유형 정보가 저장되어 있는 유휴 FA 유형 정보 저장부의 정보를 기초로 하여 변환하는 것을 특징으로 하는, 중계장치를 제공한다.
여기서, 상기 디지털 FA 변환부는, 상기 디지털 FA 변환부로 입력되는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환부; 상기 A/D 변환부로부터 입력되는 FA 유형별로 디지털 필터링하여 해당 유형의 FA만을 출력하도록 구성된 디지털 필터 뱅크부; 상기 유휴 FA 유형 정보 저장부의 정보에 기초하여, 상기 디지털 필터 뱅 크부의 출력 FA와는 다른 별개의 유휴 FA 신호로 변환하는, FA 스위치 매트릭스부; 상기 FA 스위치 매트릭스부의 출력 신호를 합하는 애디션부; 및 상기 애디션부의 출력신호를 다시 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부;를 포함한다.
또한, 상기 디지털 필터 뱅크부는, FA 유형별로 중간주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터의 조합으로 이루어지고, 상기 FA 스위치 매트릭스부는, 변환 대상인 FA 신호와 변환하고자 하는 FA 신호 간의 주파수 차이만큼에 대해서 업 커버전 또는 다운 커버전하며, 사용되지 않는 상기 FA 스위치 매트릭스부의 입력에는 zero(0)를 입력하여 잡음 등을 제거한다.
또는, 상기 디지털 필터 뱅크부는, FA 유형별로 중간주파수 대역을 기저대역으로 다운 컨버전하는 믹서와 해당 기저대역만을 통과시키는 저역통과필터의 조합으로 이루어지고, 상기 FA 스위치 매트릭스부는, 변환 대상인 FA 신호를 입력받아 N:N 스위칭 회로를 통해서 변환하고자 하는 유휴 FA 신호로 변환하고, 해당 유휴 FA 신호의 기저대역에서 중간주파수 대역으로의 업 컨버전을 실행하고, 사용되지 않는 상기 FA 스위치 매트릭스부의 입력에는 zero(0)를 입력하여 잡음 등을 제거한다.
또한, 상기 디지털 FA 변환부는, 상기 유휴 FA 유형 정보 저장부 대신에, 해당 기지국이 커버하는 영역의 유휴 FA 유형 정보를 검출하는 유휴 FA 유형 정보 검출부의 정보를 기초로 하여 변환할 수도 있다.
본 발명에 따른 중계장치는, 연산량을 감소시키고 리소스를 절감하는 한편, 특히 도서 산간 지역에서 유휴 FA 유형 정보가 정해져 있는 경우 이를 적극적으로 활용하여 유휴 FA 유형으로 변환하여 기지국 신호를 효율적으로 단말기로 중계하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 중계장치는 종래의 아날로그 방식의 FA 변환 중계장치와 비교하여 디지털 신호처리 기술에 의해 아날로그 필터와 달리 유효대역외의 성분에 대해 고성능의 필터링이 가능하며, 선형성을 유지하면서 급격한 천이대역을 갖도록 비용효율적으로 구성가능하다는 점에서 장점을 가지고 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제 1 실시예에 따른 중계장치를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1 은, 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 FA 변환 중계장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 중계장치는, 제 1 안테나(100), 제 2 안테나(200), 제 1 듀플렉서(110), 제 2 듀플렉서(210), 제 1 저잡음 증폭기(120), 제 2 저잡음 증폭기(220), 제 1 믹서(130), 제 2 믹서(170), 제 3 믹서(230), 제 4 믹서(260), 제 1 국부발진기(140), 제 2 국부발진기(180), 제 1 전력증폭기(190), 제 2 전력증폭기(270), 제 1 필터(150), 제 2 필터(160), 제 3 필터(240), 제 4 필터(250) 및 디지털 FA 변환부(300)를 포함한다. 여기서 중계장치는, FDD(Frequency Division Duplex) 방식의 중계장치를 가정한 경우이다.
먼저, 제 1 안테나(100)는, 기지국(미도시)으로부터 순방향 신호(기지국에서 단말기 방향으로의 신호, 하향링크)를 수신하고, 기지국으로 역방향 신호(단말기에서 기지국 방향으로의 신호, 상향링크)를 송신한다. 제 2 안테나(200)는, 단말기 또는 이동국(미도시)으로부터 역방향 신호를 수신하고, 단말기로 순방향 신호를 송신한다.
한편, 제 1 듀플렉서(110)는, 제 1 안테나(100)로부터 입력되는 순방향 신호를 필터링하여 제 1 저잡음증폭기(120)로 출력하거나, 제 2 전력증폭기(270)로부터 출력된 역방향 신호를 필터링하여 제 1 안테나(100)로 출력한다.
또한, 제 1 저잡음 증폭기(LNA)(120)는, 제 1 듀플렉서(110)에서 필터링된 순방향 신호를 저잡음 증폭하게 된다. 제 1 국부발진기(local oscillatior)(140)는, 국부 발진 신호를 발생하여 제 1 믹서(130)로 국부 발진 신호를 출력한다. 제 1 믹서(130)에서는, 제 1 저잡음 증폭기(120)의 출력 신호와 제 1 국부발진기(140) 의 출력 신호를 믹싱하여, 제 1 저잡음 증폭기(120)의 출력 신호의 주파수와 제 1 국부발진기(140)의 주파수의 합과 차에 해당하는 주파수를 갖는 신호를 출력하게 된다. 여기서, 통상 필요한 신호의 주파수는 각각의 차에 해당하는 주파수이며, 이 주파수는 중간 주파수(IF) 또는 기저대역 주파수(Base Band)일 수 있다. 즉, 제 1 믹서(130)를 통해서 다운 커버전이 이루어지게 되는 것이다.
제 1 필터(150)는, 제 1 믹서(130)의 출력 신호 가운데 중간 주파수만을 필터링하는 대역통과필터일 수 있으며, 기저대역 신호만을 필터링하는 저역통과필터일 수 있다.
디지털 FA 변환부(300)는, 제 1 필터(150)의 순방향 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이와 같이 디지털로 변환된 신호의 FA(Frequency Allocation)와는 다른 별개의 유휴 FA 신호로 디지털 변환한다. 예를 들어, 본 중계장치가 FA1, FA2, FA3, FA4의 4개의 FA 유형을 가지고 있는 경우, 기지국으로부터 FA1의 신호를 수신하였으나, FA2 내지 FA4 중 어느 하나가 유휴 상태인 경우, 가령 FA4가 유휴 상태인 경우 FA1의 신호를 FA4로 변환한다. 변환 후, 다시 아날로그 신호로 변환하게 된다. 역방향 신호에 대해서도, 순방향 신호와 동일하게 입력된 신호의 FA와는 다른 별개의 FA 신호로 디지털 변환하게 된다. 이와 같은 디지털 FA 변환부(300)에 대해서는 이하에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
이와 같은 디지털 FA 변환부(300)의 출력 신호는, 제 2 필터(160)를 통해서, 즉 대역통과필터 또는 저역통과필터를 통해서 필터링되어, 제 2 믹서(170)로 신호를 전달한다.
제 2 믹서(170)에서는, 제 1 믹서(130)와는 다르게 업 커버전이 이루어지게 된다. 이를 위해서 제 2 국부발진기(180)의 국부발진 신호를 이용하게 된다. 또한, 제 1 전력증폭기(PA)(190)는, 제 2 믹서(170)의 출력 신호를 고출력 증폭한다.
제 2 듀플렉서(210)는, 제 1 전력 증폭기(190)에서 출력된 순방향 신호를 제 2 안테나(200)로 필터링하거나, 제 2 안테나(200)로부터 입력되는 역방향 신호를 필터링하여 제 2 저잡음 증폭기(220)로 신호를 보낸다.
제 2 저잡음 증폭기(220)는 역방향 신호에 대해서 제 1 저잡음 증폭기(120)와 같은 기능을 하게 되며, 제 3 믹서(230)는 역방향 신호에 대해서 제 1 믹서(130)와 같은 기능을 하게 되며, 제 3 필터(240)는, 역방향 신호에 대해서 제 1 필터(150)와 같은 기능을 하게 되며, 제 4 필터(250)는, 역방향 신호에 대해서 제 2 필터(160)와 같은 기능을 하게 되며, 제 4 믹서(260)는 역방향 신호에 대해서 제 2 믹서(170)와 같은 기능을 하게 되며, 제 2 전력증폭기(270)는 역방향 신호에 대해서 제 1 전력 증폭기(190)와 같은 기능을 하게 된다.
도 3은 도 1을 좀 더 개략적으로 나타낸 도면으로, 제 1 안테나(100) 쪽의 아날로그 프런트 엔드는 제 1 믹서(130), 제 1 필터(150), 제 1 국부발진기(140), 제 4 필터(250), 제 4 믹서(260)를 포함하고, 제 2 안테나(200) 쪽의 아날로그 프런트 엔드는, 제 2 필터(160), 제 2 믹서(170), 제 2 국부발진기(180), 제 3 믹서(230), 제 3 필터(240)를 포함한다. 각각의 구성요소의 기능에 대해서는 위에서 이미 설명하였으므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 디지털 FA 변환부(300)에 대해서 좀 더 자세히 살펴보기로 한다. 도 4는 디지털 FA 변환부(300)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
디지털 FA 변환부(300)는, A/D 변환부(310), 디지털 필터 뱅크부(320), FA 스위치 매트릭스부(330), 애디션(addition)부(340) 및 D/A 변환부(350)를 포함한다. 여기서, A/D 변환부(310)는, 디지털 FA 변환부(300)로 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다. 역으로, D/A 변환부(350)는, 애디션부(340)의 출력신호를 디지털에서 아날로그로 변환하게 된다.
다음으로, 디지털 필터 뱅크부(320)에 대해서 살펴보면, 디지털 필터 뱅크부(320)는, 도 5에 도시된 대역통과필터(321, 322, ...)를 조합으로 이루어질 수 있으며, 또한 도 6에 도시된 믹서(323, 325, ...) 및 저역통과필터(324, 326, ...)의 조합으로 이루어질 수 있다. 이하에서, 본 중계장치는, FA1, FA2, FA3 및 FA4의 4 가지 FA 유형을 가지는 경우를 가정하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 5와 같은 디지털 필터 뱅크부(320)를 설명하면, FA1의 신호는 제 1 믹서(130)를 거치며 중간 주파수 대역으로 다운 커버전 된 상태이며, 이와 같은 중간 주파수 대역의 FA1 신호는 대역통과필터(321)를 통과하여 해당 대역 이외의 잡음을 제거한다. 나머지 대역통과필터 BPF1, BPF2, BPF3에서는 FA1 신호와 해당 대역통과필터의 통과 대역이 다르므로 아무런 출력이 없게 된다. 마찬가지로, FA2 신호는 BPF1으로만 출력되며, FA3는 BPF2로만 출력되며, FA4는 BPF3으로만 출력되게 된다.
다음으로, 도 6과 같은 디지털 필터 뱅크부(320)를 설명하면, FA1의 신호는 제 1 믹서(130)를 거치며 중간 주파수 대역으로 다운 커버전 된 상태이며, 이와 같 이 다운 커버전된 중간 주파수 대역의 FA1 신호의 중간주파수가 f0인 경우, FA1 신호의 중간주파수 만큼 다시 다운 커버전하여 기저대역 신호로 변환한다. 이를 저역통과필터(324)를 통해 필터링함으로써, 해당 저역 이외의 신호는 제거한다.
반면에, 나머지 저역통과필터 LPF에서는 FA1 신호가 f1, f2, f3만큼 다운 커버전 되므로, 기저 대역으로 가지만, 중간주파수가 zero 주파수가 아니므로, 저역통과필터에 의해 필터링되어 제거되어, 아무런 출력이 없게 된다. 즉, FA1 신호는 저역통과필터 LPF(324)로만 필터링되게 된다. 마찬가지로, FA2 신호는 저역통과필터 LPF(326)로만 출력되게 된다.
다음으로, FA 스위치 매트릭스부(330)에 대해서 설명하며, 도 7과 같은 N:N 스위칭 후 주파수 업 커버전하는 구성을 취할 수 있으며, 도 8과 같이 FA 간의 주파수 차이만큼에 대해서 커버전하는 구성을 취할 수 있다. 여기서, 사용하지 않는 FA 스위치 매트릭스부의 입력에는 zero(0)를 입력하여 잡음을 제거하는 기능을 하게 한다.
위에서 설명한 도 5와 같이 대역통과필터의 조합으로 디지털 필터 뱅크(320)를 구성한 경우, FA 스위치 매트릭스부(330)에서 유휴 FA로 변환하는 경우, 그 FA 간의 주파수 차이 만큼 커버전하는 도 8과 같이 선택적 주파수 구성을 취할 수 있다.
가령, 도 5의 대역통과필터 BPF0(321)에서 FA1 신호가 출력되고, 해당 중계장치와 단말기 사이의 유휴 FA 유형이 FA3이라면, FA1 신호를 FA3 신호로 디지털 변환하기 위하여, FA1과 FA3 사이의 주파수 차이 만큼을 커버전하도록 하는 FA 스위치 매트릭스부의 기능이 필요하게 된다. 통상 FA1, FA2, FA3, FA4의 중간 주파수 사이의 간격은 동일하므로, FA1과 FA3 사이의 주파수 차이는 FA1과 FA2 사이의 주파수 차이의 2배(즉, 2△f)가 된다. 여기서, △f는, FA1와 FA2 사이의 중간 주파수간 간격, FA2와 FA3 사이의 중간 주파수간 간격, FA3와 FA4 사이의 중간 주파수간 간격이다.
한편, 도 6과 같이 기저대역으로 변환하여 저역통과시킨 FA 신호에 대해서는 도 7과 같이 유휴 FA로 N:N 스위칭하는 회로를 이용하여 스위칭을 하고, 기저대역에서 중간주파수로의 업 커버전을 위하여 해당 유휴 FA의 기저대역 중간 주파수와 해당 유휴 FA의 중간주파수 대역(IF)의 중간 주파수 사이(center frequency)의 차에 해당하는 주파수를 갖는 국부발진기의 발진 신호와 믹싱함으로써 업 커버전하게 된다.
물론, 여기서는 도 5의 디지털 필터 뱅크부(320)와 도 8의 FA 스위치 매트릭스부(330)의 조합과, 도 6의 디지털 필터 뱅크부(320)와 도 7의 FA 스위치 매트릭스부(330)의 조합만을 설명하였지만, 도 5의 디지털 필터 뱅크부(320)와 도 7의 FA 스위치 매트릭스부(330)의 조합으로 이루어질 수도 있다.
여기서, 유휴 FA 유형을 찾는 방법으로는, 해당 중계장치에서 능동적으로 유휴 FA 검출을 하는 방식이 있으며, 또는 해당 중계장치에 미리 유휴 FA에 대해서 세팅하는 경우도 가능하다.
전자의 경우는, 통상 데이터 심볼이 있느냐 없느냐 여부 또는 RSSI 등의 방 식을 통해 FA 유형 별로 전력을 검출하여, 해당 FA가 유휴 상태인지 판정이 가능하다. 이와 같은 유휴 FA 유형 정보 검출부(미도시)는 FA 스위치 매트릭스부(330)와 연동하여 해당 디지털 FA 커버전을 수행하게 한다.
후자의 경우는 통상 본 중계장치가 주로 사용될 것으로 예상되는 도서 지역이나 산간 지역에서 적용이 가능하다. 예를 들어, 도서 산간 지역의 경우, 사용하는 FA 유형이 이미 정해진 경우가 대부분이므로, 다시 말해, 유휴 FA는 이미 정해져 있는 상태이다. 이 경우, 유휴 FA 유형 정보 저장부(미도시)도 FA 스위치 매트릭스부(330)와 연동하여 해당 디지털 FA 커버전을 수행하게 한다.
이와 같은 디지털 FA 커버전이 수행된 FA 스위치 매트릭스부(330)의 출력을 합하는 애디션부(340)를 거쳐, 다시 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A변환이 실시된다.
이와 같은 중계장치는 종래의 아날로그 방식의 FA 변환 중계장치와 비교하여 디지털 신호처리 기술에 의해 아날로그 필터와 달리 유효대역외의 성분에 대해 고성능의 필터링이 가능하며, 선형성을 유지하면서 급격한 천이대역을 갖도록 비용효율적으로 구성가능하다는 점에서 장점을 가지고 있다.
(제 2 실시예)
다음으로, 중계장치의 또다른 실시예를 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 본 중계장치는, 제 1 안테나(100), 제 2 안테나(200), 제 1 듀플렉서(110), 제 2 듀플렉서(210), 제 1 저잡음 증폭기(120), 제 2 저잡음 증폭기(220), 제 1 믹서(130), 제 2 믹서(170), 제 3 믹서(230), 제 4 믹서(260), 제 1 국부발진 기(140), 제 2 국부발진기(180), 제 1 전력증폭기(190), 제 2 전력증폭기(270), 제 1 필터(150), 제 2 필터(160), 제 3 필터(240), 제 4 필터(250) 및 디지털 FA 변환부(300)를 포함한다. 물론, 중계장치는, 도 1 내지 도 3 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
제 1 실시예와 다른 부분은, 디지털 FA 변환부(300)로서, 제 1 필터(150)의 순방향 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이와 같이 디지털로 변환된 신호의 FA(Frequency Allocation)와는 다른 별개의 유휴 FA 신호로 디지털 변환한다. 예를 들어, 본 중계장치가 FA1, FA2, FA3, FA4의 4개의 FA 유형을 가지고 있는 경우, 기지국으로부터 FA1의 신호를 수신하였으나, FA2 내지 FA4 중 어느 하나가 유휴 상태인 경우, 가령 FA4가 유휴 상태인 경우 FA1의 신호를 FA4로 변환한다. 변환 후, 다시 아날로그 신호로 변환하게 된다. 역방향 신호에 대해서도, 순방향 신호와 동일하게 입력된 신호의 FA와는 다른 별개의 FA 신호로 디지털 변환하게 된다.
제 2 실시예에 따른 중계장치의 디지털 FA 변환부(300)는, A/D 변환부(310), 데시메이션 필터 뱅크부(370), FA 스위치 매트릭스부(330), 보간 필터 뱅크부(380), D/A 변환부(350)를 포함한다. 경우에 따라서, 다운 커버전을 위한 믹서(360)와 업 커버전을 위한 믹서(390)를, 각각 A/D 변환부(310)와 데시메이션 필터 뱅크부(370) 사이에, 그리고 보간 필터 뱅크부(380)와 D/A 변환부(350) 사이에 각각 더 포함할 수 있다.
도 11은 데시메이션 필터 뱅크부(370)의 일례를 도시한 도면이며, 도 12는 보간 필터 뱅크부(380)의 일례를 도시한 도면이다. 여기서, 도 11의 데시메이션 필 터 뱅크부(370)의 각각의 데시메이터는, 각각 데이메이션 필터와 다운 샘플링부로 이루어질 수 있다.
이와 같은 데시메이터에서는 데이터에 대해 필터링 처리가 수행되며, 이 후 그 데이터가 요구된 처리를 실현하기 위해 데시메이션된다. 저주파수로의 다운 스케일링에서, 저주파수의 1/2(나이퀴스트 주파수) 보다 더 높은 성분이 포함될 때, 폴드오버 왜곡(foldover distortion)(알리어싱 성부)이 발생된다. 따라서, 주파수 대역을 나이퀴스트 주파수 이하로 제한하기 위해 필터링 처리가 수행된다. 이러한 필터링 처리에서 사용되는 필터, 즉 신호를 소정 비율의 저주파수 신호로 변환하는 필터를 통상 데시메이션 필터라 한다. 한편, 보간 필터 뱅크부(380)의 일례로서는, 오버 샘플링을 행하는 FIR 필터를 복수 캐스케이드 접속하는 형태로 구성할 수 있다.
다음으로, FA 스위치 매트릭스부(330)는, 다양한 형태로 구현이 가능하다. 예를 들어, 제 1 실시예의 형태와 유사하게 구현이 가능하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 다운 커버전을 위한 믹서(360)를, A/D 변환부(310)와 데시메이션 필터 뱅크부(370) 사이에 배치시킴으로써 중간주파수에서 기저대역으로 변환(주파수 fc만큼 다운 컨버전)하여 데시메이션, FA 스위치 변환 및 보간 필터링 하는 것도 가능하다. 이 경우, 업 커버전(주파수 fc만큼 업 컨버전)을 위한 믹서(390)를, 보간 필터 뱅크부(380)와 D/A 변환부(350) 사이에 구현하여, 기저대역에서 중간주파수로 다시 업 커버전하는 것이 가능하다.
이와 같은 중계장치는 종래의 아날로그 방식의 FA 변환 중계장치와 비교하여 디지털 신호처리 기술에 의해 아날로그 필터와 달리 유효대역외의 성분에 대해 고성능의 필터링이 가능하며, 선형성을 유지하면서 급격한 천이대역을 갖도록 비용효율적으로 구성가능하다는 점에서 장점을 가지고 있다. 또한, 이와 같은 다중률 처리 기반 FA 변환 중계장치는, 제 1 실시예와 비교하여 다중률 신호처리에 의해 저속신호처리에 의한 저연산량 및 저리소스 요구의 측면에서 장점을 가지고 있다.
(제 3 실시예)
다음으로, 중계장치의 또다른 실시예를 도 13을 참조하여 설명하기로 한다. 본 중계장치는, 제 1 안테나(100), 제 2 안테나(200), 제 1 듀플렉서(110), 제 2 듀플렉서(210), 제 1 저잡음 증폭기(120), 제 2 저잡음 증폭기(220), 제 1 믹서(130), 제 2 믹서(170), 제 3 믹서(230), 제 4 믹서(260), 제 1 국부발진기(140), 제 2 국부발진기(180), 제 1 전력증폭기(190), 제 2 전력증폭기(270), 제 1 필터(150), 제 2 필터(160), 제 3 필터(240), 제 4 필터(250) 및 디지털 FA 변환부(300)를 포함한다. 물론, 중계장치는, 도 1 내지 도 3 중 어느 하나의 형태일 수 있다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예와 다른 부분은, 디지털 FA 변환부(300)로서, 위에서 설명한 제 1 실시예와 제 2 실시예는, 시간 도메인에서 FA 변환하는 것이지만, 제 3 실시예는, 주파수 도메인에서 FA 변환하도록 구현한 것이다. 기능적으로는, 제 1 필터(150)의 순방향 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이와 같이 디지털로 변환된 신호의 FA(Frequency Allocation)와는 다른 별개의 유휴 FA 신호로 디지털 변환한다. 예를 들어, 본 중계장치가 FA1, FA2, FA3, FA4의 4개의 FA 유형을 가지고 있는 경우, 기지국으로부터 FA1의 신호를 수신하였으나, FA2 내지 FA4 중 어느 하나가 유휴 상태인 경우, 가령 FA4가 유휴 상태인 경우 FA1의 신호를 FA4로 변환한다. 변환 후, 다시 아날로그 신호로 변환하게 된다. 역방향 신호에 대해서도, 순방향 신호와 동일하게 입력된 신호의 FA와는 다른 별개의 FA 신호로 디지털 변환하게 된다.
좀 더 자세히 디지털 FA 변환부(300)를 살펴보면, A/D 변환부(410), S/P 변환부(420), 윈도우부(423), 도메인 변환부(425), FA 스위칭 매트릭스부(430), 도메인 역변환부(445), 오버랩 및 애디션부(443), P/S 변환부(440) 및 D/A 변환부(450)를 포함한다.
경우에 따라서, 다운 커버전을 위한 믹서(460)와 업 커버전을 위한 믹서(490)를, 각각 A/D 변환부(310)와 S/P 변환부(420) 사이에, 그리고 P/S 변환부(440)와 D/A 변환부(350) 사이에 각각 더 포함할 수 있다.
먼저, A/D 변환부(410)에서는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, S/P 변환부(420)에서는, 시리얼(serial)에서 패럴렐(parallel)로 변환한다. 각각 역변환을 위하여, 즉 패럴렐(parallel)에서 시리얼(serial)로 변환하는 P/S 변환부(440)와, 디지털에서 아날로그로 변환하는 D/A 변환부(450)를 후단에 포함한다.
다음으로, 도 14를 참조하여, 윈도우부(423)의 일례에 대해서 설명한다. 윈도우를 중첩되지 않고 분할하게 되면 각각의 윈도우 사이에서 불연속성이 발생하는 문제점을 갖는다. 따라서 윈도우를 각각 그 절반만큼씩 중첩시켜 형성하게 된다. 도 18을 참조하여 설명하면, 후단에서 역으로 오버랩 및 애디션부(443)에서는, Z-D의 출력 신호, 즉 현재 신호의 중첩되는 이전 신호의 뒷 부분을 현재 신호와 합함으로써, 각각의 윈도우 사이에서 발생할 수 있는 불연속성을 제거하는 것이 가능하다.
또한, 도메인 변환부(425)에서는, FFT나 DCT를 수행하게 된다. DCT 방식으로 주파수 도메인 변환하는 경우 실수만 처리하므로, 도 13에서 선택적인 부분인 460, 490 부분이 없는 경우이며, FFT 방식으로 주파수 도메인 변환하는 경우 복소수 처리이므로, 도 13에서 선택적인 부분인 460, 490 부분이 있는 경우이다. 이 경우, DCT로 주파수 변환하는 경우가 FFT로 주파수 변환하는 경우보다 2배 효율적이다.
도 15를 참조하면, x로 표시된 부분은 신호가 없는 것으로, 신호가 있는 부분을 묶으면, 각각 FA1, FA2, FA3, FA4 신호가 되는 것이다. 도 17을 참조하면, 도메인 역변환부(445)에서, 도메인 역변환을 하는 경우, 신호가 없는 부분에 대해서는, 잡음 제거 등을 위하여, 0신호가 인가된다. 또한, FA 스위칭 매트릭스부(430)에서, 도 16에 도시된 바와 같이, N:N 그룹 스위칭이 이루어지게 된다 .
또한, 다운 커버전을 위한 믹서(460)와 업 커버전을 위한 믹서(490)를, 각각 A/D 변환부(310)와 S/P 변환부(420) 사이에, 그리고 P/S 변환부(440)와 D/A 변환부(350) 사이에 각각 더 포함하여, 중간주파수서 기저대역으로 변환(주파수 fc만큼 다운 컨버전)하여 FA 스위치 변환하고, 다시 기저대역에서 중간주파수로 변환(주파수 fc만큼 업 컨버전)하는 것도 가능하다. 앞에서 설명한 대로, 믹서(460, 490)를 더 포함하는 경우는, FFT 주파수 도메인 변환과 IFFT 주파수 도메인 역변환을 사용하는 경우이다.
이와 같은 중계장치는 종래의 아날로그 방식의 FA 변환 중계장치와 비교하여 디지털 신호처리 기술에 의해 아날로그 필터와 달리 유효대역외의 성분에 대해 고성능의 필터링이 가능하며, 선형성을 유지하면서 급격한 천이대역을 갖도록 비용효율적으로 구성가능하다는 점에서 장점을 가지고 있다. 또한, 이와 같은 주파수 도메인 처리 기반 FA 변환 중계장치는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 비교하여 블록단위의 신호처리에 의해 저연산량 및 저리소스요구량을 갖고, 주파수 도메인에서 처리함에 따라 정교한 특성을 갖는 점에서 장점을 가지고 있다.
(제 4 실시예)
제 4 실시예는, FDD 방식의 디지털 FA 변환 중계장치인 제 1 실시예와 달리 TDD(Time Division Duplex) 방식의 디지털 FA 변환 중계장치를 나타낸 것이다. 이와 같은 제 4 실시예는, 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 동일한 디지털 FA 변환부(300)를 가질 수 있다. 나머지는 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 동일하므로 그 설명을 생략하기로 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라 FDD 디지털 FA 변환 중계장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 TDD 디지털 FA 변환 중계장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1을 좀 더 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 도 1 내지 도 3의 디지털 FA 변환부(300)의 일례를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 디지털 필터 뱅크부(320)가 대역통과필터(321, 322, ...)를 조합으로 이루어지는 경우를 예시한 도면이다.
도 6은, 디지털 필터 뱅크부(320)가 믹서(323, 325, ...) 및 저역통과필터(324, 326, ...)의 조합으로 이루어지는 경우를 예시한 도면이다.
도 7은, FA 스위치 매트릭스부가 N:N 스위칭 후 주파수 변환하는 구성으로 이루어지는 경우를 예시한 도면이다.
도 8은, FA 스위치 매트릭스부가 선택적 주파수 구성으로 믹싱하는 경우를 예시한 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제 2 실시에에 따른 중계장치에서, 디지털 FA 변환부(300)를 다중률 처리 기반으로 실행하는 경우를 예시한 도면이다.
도 10은, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 중계장치의 FA 스위치 매트릭스부를 예시한 도면이다.
도 11은, 데시메이션 필터 뱅크부(370)의 일례를 도시한 도면이다.
도 12는, 보간 필터 뱅크부(380)의 일례를 도시한 도면이다.
도 13은, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 중계장치에서, 디지털 FA 변환부(300)를 주파수 도메인 처리 기반으로 실행하는 경우를 예시한 도면이다.
도 14는, 도 13의 윈도우부(423)의 일례를 도시한 도면이다.
도 15는, 도 13의 도메인 변환부(425)의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은, 도 13의 FA 스위칭 매트릭스부(430)의 일례를 도시한 도면이다.
도 17은, 도 13의 도메인 역변환부(445)의 일례를 도시한 도면이다.
도 18은, 도 13의 오버랩 및 애디션부(440)의 일례를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 제 1 안테나 110 제 1 듀플렉서
120 제 1 저잡음증폭기 130 제 1 믹서
140 제 1 국부발진기 150 제 1 필터
160 제 2 필터 170 제 2 믹서
180 제 2 국부발진기 190 제 1 전력증폭기
200 제 2 안테나 210 제 2 듀플렉서
220 제 2 저잡음 증폭기 230 제 3 믹서
240 제 3 필터 250 제 4 필터
260 제 4 믹서 270 제 2 전력증폭기
300 디지털 FA 변환부 310 A/D 변환부
320 디지털 필터 뱅크부 330 FA 스위치 매트릭스부
340 애디션부 350 D/A 변환부

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 제 1 기지국으로부터 순방향 신호를 수신하고, 상기 제 1 기지국으로 역방향 신호를 송신하는 제 1 안테나;
    상기 제 1 안테나로부터 입력되는 순방향 신호를 필터링하거나, 상기 제 1 안테나로 출력되는 역방향 신호를 필터링하는 제 1 듀플렉서;
    상기 제 1 듀플렉서에서 필터링된 순방향 신호를 저잡음 증폭하는 제 1 저잡음 증폭기;
    국부 발진 신호를 발생하는 제 1 국부발진기;
    상기 제 1 저잡음 증폭기의 출력 신호와 상기 제 1 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 1 믹서;
    상기 제 1 믹서의 출력 신호 가운데 중간 주파수만을 필터링하는 제 1 필터;
    상기 제 1 필터의 순방향 출력 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 변환된 신호의 FA와는 다른 별개의 FA로 디지털 변환하고, 다시 아날로그 신호로 변환하고, 역방향 신호에 대해서도 순방향 신호와 동일하게 입력된 신호의 FA와는 별개의 FA로 변환하는 디지털 FA 변환부;
    국부 발진 신호를 발생하는 제 2 국부발진기;
    상기 디지털 FA 변환부의 출력 신호를 필터링하는 제 2 필터;
    상기 제 2 필터의 출력 신호와 상기 제 2 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 2 믹서;
    상기 제 2 믹서의 출력 신호를 고출력 증폭하는 제 1 전력 증폭기;
    상기 제 1 전력 증폭기에서 출력된 순방향 신호를 제 2 안테나로 필터링하거나, 상기 제 2 안테나로부터 입력되는 역방향 신호를 필터링하는 제 2 듀플렉서;
    단말기로부터 역방향 신호를 수신하고, 상기 단말기로 순방향 신호를 송신하는 제 2 안테나;
    상기 제 2 듀플렉서에서 필터링된 역방향 신호를 저잡음 증폭하는 제 2 저잡음 증폭기;
    상기 제 2 국부발진기의 출력 신호와 상기 제 2 저잡음 증폭기의 출력 신호를 믹싱하는 제 3 믹서;
    상기 제 3 믹서의 출력 신호 가운데 중간 주파수만을 필터링하는 제 3 필터;
    상기 디지털 FA 변환부의 출력 신호를 필터링하는 제 4 필터;
    상기 제 4 필터의 출력 신호와 상기 제 1 국부발진기의 출력 신호를 믹싱하는 제 4 믹서;
    상기 제 4 믹서의 출력 신호를 고출력 증폭하여, 상기 제 1 듀플렉서로 역방향 신호를 출력하는 제 2 전력 증폭기를 포함하고,
    상기 디지털 FA 변환부는, 도서 산간 지역과 같이 해당 기지국이 커버하는 영역의 유휴 FA 유형 정보가 미리 정해져 있어 중계장치의 설정자의 입력에 따라 해당 유형 FA 유형 정보가 저장되어 있는 유휴 FA 유형 정보 저장부의 정보를 기초로 하여 변환하는 것을 특징으로 하되,
    상기 디지털 FA 변환부는,
    상기 디지털 FA 변환부로 입력되는 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환부;
    상기 A/D 변환부로부터 입력되는 FA 유형별로 디지털 필터링하여 해당 유형의 FA만을 출력하도록 구성된 디지털 필터 뱅크부;
    상기 유휴 FA 유형 정보 저장부의 정보에 기초하여, 상기 디지털 필터 뱅크부의 출력 FA와는 다른 별개의 유휴 FA 신호로 변환하는, FA 스위치 매트릭스부;
    상기 FA 스위치 매트릭스부의 출력 신호를 합하는 애디션부;
    상기 애디션부의 출력신호를 다시 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 필터 뱅크부는, FA 유형별로 중간주파수 대역을 통과시키는 대역통과필터의 조합으로 이루어지고,
    상기 FA 스위치 매트릭스부는, 변환 대상인 FA 신호와 변환하고자 하는 FA 신호 간의 주파수 차이만큼에 대해서 업 커버전 또는 다운 커버전하며, 사용되지 않는 상기 FA 스위치 매트릭스부의 입력에는 zero(0)를 입력하여 잡음 등을 제거하는 것을 특징으로 하는 중계장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 디지털 필터 뱅크부는, FA 유형별로 중간주파수 대역을 기저대역으로 다운 컨버전하는 믹서와 해당 기저대역만을 통과시키는 저역통과필터의 조합으로 이루어지고,
    상기 FA 스위치 매트릭스부는, 변환 대상인 FA 신호를 입력받아 N:N 스위칭 회로를 통해서 변환하고자 하는 유휴 FA 신호로 변환하고, 해당 유휴 FA 신호의 기저대역에서 중간주파수 대역으로의 업 컨버전을 실행하고, 사용되지 않는 상기 FA 스위치 매트릭스부의 입력에는 zero(0)를 입력하여 잡음 등을 제거하는 것을 특징으로 하는 중계장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 FA 변환부는, 해당 기지국이 커버하는 영역의 유휴 FA 유형 정보를 검출하는 유휴 FA 유형 정보 검출부의 정보를 기초로 하여 변환하는 것을 특징으로 하는, 중계장치.
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