KR101313608B1 - 기지국 잡음 지수 개선을 위한 2 포트 지원형 ｔｔｌｎａ및 이를 구비한 기지국 시스템 - Google Patents

Abstract

안테나 분기 국소의 기지국 잡음 지수를 개선하기 위한 2 포트 지원형 TTLNA 및 TTLNA 적용 시의 기지국과 광 중계기 이득차를 보상하기 위한 기지국 시스템을 개시한다.

본 발명의 기지국 시스템은, 기지국 프런트 엔드 유닛과 광 중계기 사이에 개재되며, 상기 광 중계기로부터 입력되는 역방향 신호를 증폭시켜 상기 프런트 엔드 유닛으로 전달하여 TTLNA로 인한 기지국과 광 중계기 간 이득차를 보상하는 이득 보상 모듈; 을 포함하며, 상기 TTLNA는 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국소에서 두 안테나를 지원하는 2 포트 지원형 수신(Rx) 경로를 가지는 TTLNA(Tower Top LNA)로서, 제1안테나(Rx0-0) 및 제2안테나(Rx0-1)를 통해 수신되는 각 신호를 필터링하는 제1필터 및 제2필터; 필터링된 각 안테나 수신 신호를 저잡음 증폭하는 제1증폭부 및 제2증폭부; 상기 제1증폭부와 제2증폭부의 출력 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합기의 출력 신호를 기지국의 프런트 엔드 유닛으로 전달하며, 전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T); 로 구성됨에 기술적 특징이 있다.

TTLNA, 이득 보상, 광 중계기, 2 포트

Description

기지국 잡음 지수 개선을 위한 2 포트 지원형 ＴＴＬＮＡ 및 이를 구비한 기지국 시스템{Tower Top LNA for Improving Noise Figure of Base Transceiver System and Base Transceiver System having the Same}

도 1은 종래의 TTLNA 적용 구조를 나타낸 도면,

도 2는 종래의 TTLNA 적용 구조에 의한 기지국과 광 중계기간 이득차를 설명하기 위한 테이블,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 기지국 시스템 구성도,

도 4는 도 3의 이득 보상 모듈의 구성도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 기지국 시스템에서의 기지국과 광 중계기간 이득차를 설명하기 위한 테이블,

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따르는 TTLNA의 Rx 경로 구성도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 TTLNA의 Tx/Rx 경로 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 기지국 110 : 트랜시버(TRX)

120 : 프런트 엔드 유닛(FEU) 130 : TTLNA

140 : 이득 보상 모듈 200 : 광 중계기

본 발명은 TTLNA 적용 구조에 관한 것으로, 보다 자세하게는 안테나 분기 국소에서 TTLNA 전단의 분배기로 인해 열화되는 기지국 잡음 지수를 개선하기 위한 2 포트 지원형 TTLNA와, TTLNA 적용 시의 기지국과 광 중계기 이득차를 보상하기 위한 기지국 시스템에 관한 것이다.

현재 이동통신 시스템에서 광범위하게 사용되고 있는 Tower Top LNA(이하, 'TTLNA'라 함)는 기지국에 사용되는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, LNA)의 일종으로서, 기지국 송수신기(Base Transceiver Subsystem, BTS) 내부에 있지 않고, 수신 안테나가 위치한 철탑위에 설치되어 안테나와 기지국 사이의 케이블 손실을 막아주는 역할을 한다.

안테나에서 수신된 RF(Radio Frequency)신호가 기지국 신호처리부까지 연결되는 케이블 자체에서 많은 잡음이 발생하기 때문에, 수신 안테나 탑 위에 LNA(TTLNA)를 두어, 안테나로 수신된 신호를 즉시 LNA단을 통해 증폭시킴으로써, 케이블 손실에 의한 신호의 잡음지수(SNR) 열화를 방지하도록 하는 것이다.

도 1은 종래의 TTLNA 적용 구조를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 트랜시버(TRX, 11), 프런트 엔드 유닛(FEU, 12), TTLNA(13)을 포함하는 기지국(10)에 서, TTLNA(13)는 프런트 엔드 유닛(12)과 안테나 사이에 개재되며, 한 섹터에서 안테나가 분기될 경우 TTLNA(13)의 전단에 분배기(14)가 사용된다.

그런데, 이와 같이 TTLNA(13) 전단에 분배기(14)를 사용하는 경우, 분배기(14)의 케이블 손실로 인해 기지국의 잡음 지수가 열화된다는 문제가 있으며, 이에 따라 안테나 분기 기지국소에 적합한 TTLNA 구현이 요구된다.

또한, TTLNA 사용시 기지국의 역방향 커버리지가 개선되나, 도 1에서와 같이 광 중계기(20)를 사용하는 국소의 경우, TTLNA(13)가 온(ON)되면 기지국의 역방향 이득이 증가하기 때문에 광 중계기(20)의 백오프 레벨(Back Off Level)에 변화가 생겨 광 중계기의 품질이 열화된다.

백오프 레벨이란, 기지국 역방향 이득과 광 중계기 역방향 이득의 차이를 말하는 것으로, 이는 광 중계기 셋업시 광 중계기의 품질을 보장하고, 광 중계기로 인한 기지국 역방향 잡음 레벨의 상승을 최소화하는 수준으로 결정된다.

그런데, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기지국의 역방향 이득을 37dB, 그리고 TTLNA의 이득을 10dB로 가정할 때, TTLNA를 오프(OFF)시키면 기지국과 광 중계기 간 이득차 즉, 백오프 레벨이 7dB가 되지만, TTLNA를 온(ON)시키면 그 이득차는 17dB로 변화하게 되며, 이는 TTLNA를 적용함에 있어 장애요인으로 작용되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 2 포트 지원형 TTLNA를 제공하여 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지 국에서 TTLNA 전단의 분배기로 인해 열화되는 기지국 잡음 지수를 개선하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 TTLNA 적용 시의 기지국과 광 중계기의 이득차를 보상하기 위한 이득 보상 모듈을 사용하고, 이득 보상 모듈과 TTLNA를 연동시켜 TTLNA와 이득 보상 모듈이 동시에 온/오프되도록 하는 기지국 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트랜시버(Transceiver), 프런트 엔드 유닛(FEU), TTLNA(Tower Top LNA)를 포함하는 기지국 시스템에 있어서, 상기 프런트 엔드 유닛과 광 중계기 사이에 개재되며, 상기 광 중계기로부터 입력되는 역방향 신호를 증폭시켜 상기 프런트 엔드 유닛으로 전달하여 상기 TTLNA로 인한 기지국과 광 중계기 간 이득차를 보상하는 이득 보상 모듈; 을 포함하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국소에서 두 안테나를 지원하는 2 포트 지원형 Rx0 경로를 가지는 TTLNA(Tower Top LNA)로서, 상기 Rx0 경로는, 제1안테나(Rx0-0) 및 제2안테나(Rx0-1)를 통해 수신되는 각 신호를 필터링하는 제1필터 및 제2필터; 필터링된 각 안테나 수신 신호를 저잡음 증폭하는 제1증폭부 및 제2증폭부; 상기 제1증폭부와 제2증폭부의 출력 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합기의 출력 신호를 기지국의 프런트 엔드 유닛으로 전달하며, 전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T); 로 구성되는 기지국 잡음 지수 개선을 위한 2 포트 지원형 TTLNA를 제공한다.

아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국소에서 두 안테나를 지원하는 2 포트 지원형 Tx/Rx1 경로를 가지는 TTLNA(Tower Top LNA)로서, 상기 Tx/Rx1 경로는, 제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx-1)를 통해 송수신되는 신호를 분리하기 위한 제1듀플렉서; 기지국 송신 신호를 각 안테나로 분배하는 분배기; 상기 제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx1-1) 수신 신호를 각각 저잡음 증폭시키는 제1증폭부 및 제2증폭부; 상기 제1증폭부와 제2증폭부의 출력 신호를 결합하는 결합기; 상기 결합기의 출력 신호를 기지국의 프런트 엔드 유닛으로 전달하며, 기지국 송신 신호를 상기 분배기로 전달하는 제2듀플렉서; 전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T); 로 구성되는 기지국 잡음 지수 개선을 위한 2 포트 지원형 TTLNA를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따르는 기지국 시스템 구성도, 도 4는 도 3의 이득 보상 모듈의 구성도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 기지국 시 스템에서의 기지국과 광 중계기간 이득차를 설명하기 위한 테이블이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 기지국 시스템(100)은 트랜시버(TRX, 110)와, 결합기(Com.), 저잡음 증폭기(LNA), 밴드패스필터(BPF)를 포함하는 프런트 엔드 유닛(FEU, 120)과, TTLNA(130) 및 이득 보상 모듈(140)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 TTLNA(130)는 상기 1 섹터에 두개 안테나를 사용하는 안테나 분기 국소에서 분배기의 사용을 배제하여 기지국의 잡음 지수 열화를 방지하기 위해 2 포트 지원 구조를 가지며, 2포트 지원형 TTLNA(130)의 구조는 도 6 및 도 7에서 설명하기로 한다.

상기 이득 보상 모듈(140)은 TTLNA(130)의 온/오프로 인해 기지국(100)과 광 중계기(200)간 이득차가 변화하는 것을 방지하기 위해 광 중계기(200)의 이득을 보상하는 모듈로서, TTLNA(130)가 온(ON)될 때 동시에 온(ON)되어, TTLNA(130)로 인한 기지국(100)의 역방향 이득이 증가 시 광 중계기(200)의 역방향 이득도 함께 증가시켜준다.

이를 위해 프런트 엔드 유닛(120)의 결합기(Com.)와 광 중계기(200)의 감쇄기(ATT) 사이에 결합되는 상기 이득 보상 모듈(140)은 TTLNA(130)로부터 온/오프 동기화를 위한 제어신호를 수신하여야 하며, 도 4와 같이 광 중계기(200)와 앰프(141)를 스위칭하는 제1스위치(142)와, 광 중계기(200) 수신 신호의 이득을 증폭하는 앰프(141), 상기 앰프(141)와 프런트 엔드 유닛(120)을 스위칭하는 제2스위치(143)를 포함하여 구성된다.

상기한 구조의 이득 보상 모듈(140)은 TTLNA(130)로부터 급전선을 통해 전달 되는 제어 신호에 따라 온되면, 제1스위치(142) 및 제2스위치(143)가 광 중계기 수신 신호를 앰프(141)로 스위칭시켜 광 중계기 수신 신호 이득을 증폭시켜 프런트 엔드 유닛(120)으로 입력하며, TTLNA(130)의 제어 신호에 따라 오프되면, 광 중계기 수신 신호를 바이패스시키도록 동작한다.

이에 따라, 도 5에서와 같이 TTLNA(130)가 온되면, 이득 보상 모듈(140)도 동시에 온되어 기지국과 광 중계기 간 이득 차 즉, 광 중계기의 백오프 레벨이 변화하지 않게 된다.

한편, 광 중계기의 이득을 보상하기 위한 상기 이득 보상 모듈(140)의 이득은 TTLNA(130)에 의한 기지국 잡음 지수의 개선 효과를 감안하여, TTLNA(130)의 이득보다 약 3dB 정도 낮게 설정되는 것이 바람직하다.

다음, 도 6 및 도 7에는 본 발명에서 제안하는 2 포트 지원형 TTLNA의 송수신 경로 구성도를 나타내었다.

먼저, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따르는 TTLNA의 Rx0 경로 구성도이다.

도시된 바와 같이, 1 섹터에서 안테나가 분기되는 구조를 지원하기 위한 본 발명의 TTLNA의 Rx0 경로(131)는 제1안테나(Rx0-0) 및 제2안테나(Rx0-1)를 통해 수신되는 각 신호를 필터링하는 제1필터(131-1) 및 제2필터(131-3), 필터링된 각 안테나 수신 신호를 저잡음 증폭하는 제1증폭부(131-2) 및 제2증폭부(131-4), 상기 제1증폭부(131-2)와 제2증폭부(131-4)의 출력 신호를 결합하는 결합기(Div., 131-5), 상기 결합기(131-5) 출력 신호를 기지국의 프런트 엔드 유닛 측으로 전달하며, 전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T, 131-6)로 구성된다.

상기 제1증폭부(131-2) 및 제2증폭부(131-4)는 각각 TTLNA 온/오프 시의 스위칭을 위한 스위치와, 저잡음 증폭기(LNA)를 구비하여, 온 제어 신호에 따라 수신 신호를 저잡음 증폭기로 통과시키고, 오프 제어 신호에 따라 수신 신호를 바이패스시키도록 동작한다.

이와 같은 구조에 따라, 분기된 두 안테나로부터 수신되는 신호는 TTLNA Rx0 경로(131)에서 각 안테나의 수신 신호를 각각 저잡음 증폭한 후 결합하여 기지국 측으로 전달하기 때문에 분배기를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 분배기로 인한 잡음 지수 열화가 제한된다.

다음, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따르는 TTLNA의 Tx/Rx 경로 구성도이다.

도시된 바와 같이, 1 섹터에서 안테나가 분기되는 구조를 지원하기 위한 본 발명 TTLNA의 Tx/Rx1 경로(132)는 제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx1-1)를 통해 송수신되는 신호를 분리하기 위한 제1듀플렉서(132-1), 기지국 송신 신호를 각 안테나로 분배하는 분배기(132-2), 제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx1-1) 수신 신호를 각각 저잡음 증폭시키는 제1증폭부(132-3) 및 제2증폭부(132-4), 상기 제1증폭부(132-3)와 제2증폭부(132-4)의 출력 신호를 결합하는 결합기(132-5), 상기 결합기(132-5) 출력 신호를 기지국의 프런트 엔드 유닛 측으로 전달하며, 기지국 송신 신호를 상기 분배기(132-2)로 전달하는 제2듀플렉서(132-6), 전원 신 호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(132-7)로 구성된다.

도 6의 Rx 경로에서와 마찬가지로, 상기 제1증폭부(132-3) 및 제2증폭부(132-4)는 각각 TTLNA 온/오프 시의 스위칭을 위한 스위치와, 저잡음 증폭기(LNA)를 구비하여, 온 제어 신호에 따라 수신 신호를 저잡음 증폭기로 통과시키고, 오프 제어 신호에 따라 수신 신호를 바이패스시키도록 동작한다.

이와 같은 구조에 따라, 분기된 두 안테나를 통해 송수신되는 신호는 TTLNA Tx/Rx1 경로(132)에서 각 안테나의 수신 신호를 각각 저잡음 증폭한 후 결합하여 기지국 측으로 전달하며, 기지국 송신 신호를 분기하여 각 안테나로 출력하기 때문에 별도의 분배기를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 TTLNA 전단 분배기로 인한 잡음 지수 열화가 방지된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 발명의 기지국 잡음 지수 개선을 위한 2 포트 지원형 TTLNA에 의하면 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국에서 TTLNA 전단의 분배기로 인한 기지국 잡음 지수 열화 문제가 해결된다.

또한, 본 발명의 기지국 시스템에 따르면, TTLNA 온(ON)시 광 중계기 이득 보상 모듈이 동작되어 광 중계기의 백오프 레벨의 변화를 제한할 수 있으며, 이에 따라 TTLAN 적용시의 광 중계기 품질 열화가 방지되고, 기지국의 역방향 커버리지 뿐만 아니라 광 중계기의 역방향 커버리지 확장 효과를 기대할 수 있다.

Claims (11)

1. 트랜시버(Transceiver), 프런트 엔드 유닛(FEU), TTLNA(Tower Top LNA)를 포함하는 기지국 시스템에 있어서,

   상기 프런트 엔드 유닛과 광 중계기 사이에 개재되며, 상기 광 중계기로부터 입력되는 역방향 신호를 증폭시켜 상기 프런트 엔드 유닛으로 전달하여 상기 TTLNA로 인한 기지국과 광 중계기 간 이득차를 보상하는 이득 보상 모듈;을 포함하되,

   상기 이득 보상 모듈은,

   상기 TTLNA로부터 온/오프 동기화를 위한 제어신호를 수신하여, 상기 TTLNA가 온(ON)될 때 동시에 온(ON)되어 상기 TTLNA로 인한 기지국의 역방향 이득 증가 시 광 중계기의 역방향 이득도 함께 증가시키도록 동작하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 이득 보상 모듈은,

   상기 광 중계기의 역방향 신호를 증폭시키는 앰프와;

   상기 TTLNA 온(ON) 시, 광 중계기 수신 신호를 상기 앰프로 스위칭하는 제1스위치; 및

   상기 TTLNA 온(ON) 시, 상기 앰프 출력 신호를 상기 프런트 엔드 유닛으로 스위칭하는 제2스위치;

   를 포함하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1스위치 및 제2스위치는,

   상기 TTLNA 오프(OFF) 시, 광 중계기 수신 신호가 상기 앰프를 바이패스하도록 스위칭하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 TTLNA는 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국소에서 두 안테나를 지원하는 2 포트 지원형 Rx0 경로를 가지며,

   상기 Rx0 경로는,

   제1안테나(Rx0-0) 및 제2안테나(Rx0-1)를 통해 수신되는 각 신호를 필터링하는 제1필터 및 제2필터;

   필터링된 각 안테나 수신 신호를 저잡음 증폭하는 제1증폭부 및 제2증폭부;

   상기 제1증폭부와 제2증폭부의 출력 신호를 결합하는 결합기;

   상기 결합기의 출력 신호를 상기 프런트 엔드 유닛으로 전달하며, 전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T);

   로 구성되는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 제1증폭부 및 제2증폭부는,

   각각 TTLNA 온/오프 시의 스위칭을 위한 스위치와, 저잡음 증폭기(LNA)를 구비하여, 온 제어 신호에 따라 수신 신호를 저잡음 증폭기로 통과시키고, 오프 제어 신호에 따라 수신 신호를 바이패스시키도록 동작하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 TTLNA는 1 섹터에서 안테나가 분기되는 기지국소에서 두 안테나를 지원하는 2 포트 지원형 Tx/Rx1 경로를 가지며,

   상기 Tx/Rx1 경로는,

   제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx1-1)를 통해 송수신되는 신호를 분 리하기 위한 제1듀플렉서;

   기지국 송신 신호를 각 안테나로 분배하는 분배기;

   상기 제1안테나(Tx/Rx1-0) 및 제2안테나(Tx/Rx1-1) 수신 신호를 각각 저잡음 증폭시키는 제1증폭부 및 제2증폭부;

   상기 제1증폭부와 제2증폭부의 출력 신호를 결합하는 결합기;

   상기 결합기의 출력 신호를 상기 프런트 엔드 유닛으로 전달하며, 기지국 송신 신호를 상기 분배기로 전달하는 제2듀플렉서;

   전원 신호와 제어 신호를 분리하는 바이어스 티(Bias-T);

   로 구성되는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제1증폭부 및 제2증폭부는,

   각각 TTLNA 온/오프 시의 스위칭을 위한 스위치와, 저잡음 증폭기(LNA)를 구비하여, 온 제어 신호에 따라 수신 신호를 저잡음 증폭기로 통과시키고, 오프 제어 신호에 따라 수신 신호를 바이패스시키도록 동작하는 TTLNA를 구비한 기지국 시스템.
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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