KR101530889B1 - 듀얼 앰프 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 의하면, 도너 안테나로부터 수신된 기지국측 RF신호를 서비스 안테나를 통하여 전송되도록 신호처리하는 다운링크와, 상기 서비스 안테나를 통하여 수신된 단말기측 RF신호를 상기 도너 안테나로 전송되도록 신호처리하는 업링크를 구비하는 중계기에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 듀얼 앰프 중계기는, 상기 다운링크 및 상기 업링크 중 적어도 어느 하나의 종단에 고출력 증폭부를 포함하고, 상기 고출력증폭부는, 제1 출력을 갖는 제1 증폭기; 상기 제1 출력에 비하여 작은 제2 출력을 갖는 제2 증폭기; 상기 고출력증폭부에 입력되는 RF 신호를 상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기 중 어느 하나에 스위칭하는 스위칭부; 상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기를 경유하는 RF신호를 출력하는 출력부; 및 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

듀얼 앰프 중계기{Repeater having dual amplifier}

본 발명은 무선통신에 제공되는 중계기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 듀얼 앰프를 갖는 중계기에 관한 것이다.

일반적으로 이동전화와 개인휴대통신을 비롯한 각종 이동통신 시스템은 크게 이동통신 교환국(mobile switching center), 기지국(vase station transceiver subsystem) 및 단말기(이동국, mobile station)로 구성되며, 각 기지국은 이동국이 수신하는 전파세기와 통화품질에 근거하여 일정한 통화반경(cell coverage)를 갖는다. 망 설계 시에는 이러한 통화반경에 기초하여 소정의 지역을 다수의 기지국으로 커버(cover)할 수 있도록 적절히 배치, 구축한다. 하지만, 전파특성상 상대적으로 전파의 세기와 품질이 저하되어 통화가 불가능한 음영지역이 다수 발생하게 된다. 중계기(repeater)는 이러한 음영지역을 해소시키기 위한 장치로서, 기지국으로부터 신호를 입력 받아 단말기로 전달하고, 단말기으로부터 신호를 입력 받아 기지국으로 전달한다.

이때, 중계기는 기지국으로부터 입력된 신호를 단말기측으로 전달하는 순방향 경로(다운 링크)와, 단말기측으로부터 입력된 신호를 기지국으로 전달하는 역방향 경로(업링크)가 별개로 존재한다.

종래의 무선통신 중계기 시스템에서는 소비전력을 절감시키기 위하여 단일의 고출력증폭기의 전압을 조절함으로써 출력별/시간대별/사용자가 없는 경우 등의 상황에서 중계기의 최종 출력을 낮추거나 높임으로써 서비스를 제공한다. 그러나 단일의 고출력증폭기의 경우 전압을 조절함에 있어서 일정한 한계가 존재하게 된다.

본 발명은, 단일의 고출력증폭기를 이용하여 단순히 공급전압을 협소한 범위 내에서 조절함으로써 소비 전력을 저감시키는 방식에 비하여 소비 전력 저감의 효율을 크게 증가시킬 수 있는 중계기를 제공한다.

또한 본 발명은, 망 이용상황이나 주변의 상황에 대응하여 소비되는 전력을 제어할 수 있는 중계기를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 도너 안테나로부터 수신된 기지국측 RF신호를 서비스 안테나를 통하여 전송되도록 신호처리하는 다운링크와, 상기 서비스 안테나를 통하여 수신된 단말기측 RF신호를 상기 도너 안테나로 전송되도록 신호처리하는 업링크를 구비하는 중계기에 있어서, 듀얼 앰프 중계기는, 상기 다운링크 및 상기 업링크 중 적어도 어느 하나의 종단에 고출력 증폭부를 포함하고,

상기 고출력증폭부는, 제1 출력을 갖는 제1 증폭기; 상기 제1 출력에 비하여 작은 제2 출력을 갖는 제2 증폭기; 상기 고출력증폭부에 입력되는 RF 신호를 상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기 중 어느 하나에 스위칭하는 스위칭부; 상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기를 경유하는 RF신호를 출력하는 출력부; 및 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 스위칭부와 상기 출력부는 각각 상기 제1 증폭기와 제2 증폭기 중 어느 하나에 스위칭되는 RF 스위치를 구비할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 스위칭부는 RF 스위치를 구비하고, 상기 출력부는 2way 결합기(2way combiner)를 구비할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고출력증폭부가 상기 업링크에 구비되는 경우, 상기 다운링크 전단에 구비되어 상기 기지국측 RF신호의 세기를 검출하는 제1 검출부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 기지국측 RF신호의 레벨이 기 설정된 기준레벨보다 큰 경우 상기 스위칭부가 상기 제1 증폭기로 스위칭되거나 상기 제1 증폭기로 스위칭된 상태를 유지하도록 제어하고, 상기 기지국측 RF신호의 레벨이 기 설정된 기준레벨보다 작은 경우 상기 스위칭부가 상기 제2 증폭기로 스위칭되거나 상기 제2 증폭기로 스위칭된 상태를 유지하도록 제어할 수 있다.

일 실시예에서, 서비스 지역의 표준 시간을 제공하는 타이머를 포함하고,

상기 제어부는 특정 시간 별로 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 변경할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 고출력증폭부가 상기 업링크에 구비되는 경우, 상기 업링크 전단에 구비되어 상기 단말기측 RF신호를 감지하는 제2 검출부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 제2 검출부의 검출 결과에 따라 상기 단말기측 RF신호의 유무 또는 상기 단말기측 RF신호의 단위 시간 당 호(call)의 수가 기 설정된 기준치 이상인지의 여부에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 출력을 달리하는 듀얼 증폭기를 구비하고 상황에 따라 고출력의 증폭기 또는 상대적으로 작은 출력의 증폭기를 통하여 신호가 증폭되도록 함으로써 소비전력 저감의 효율을 증가시키는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 망 이용상황이나 경험칙 상의 시간에 따른 이용률을 고려함으로써 보다 효율적이고 능동적인 소비전력의 관리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 개략적인 모습을 나타내는 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른 고출력증폭부의 개략적인 모습을 나타내는 블록도.
도 3은 다른 실시예에 따른 고출력증폭부의 개략적인 모습을 나타내는 블록도.
도 4는 다른 실시예에 따른 중계기의 개략적인 모습을 나타내는 블록도.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 개략적인 모습을 나타내는 블록도이다.

도너 안테나(10)로부터 수신된 기지국측 RF신호는 다운링크 경로, 즉 듀플렉서(100), 저잡음증폭기(110), IF 처리부(120), 고출력 증폭부(130) 및 듀플렉서(200)를 경유하고 서비스 안테나(20)를 통하여 일정한 서비스 영역으로 전송된다.

또한 서비스 안테나(20)로 수신된 단말기측 RF신호는 업링크 경로, 즉 듀플렉서(200), 저잡음증폭기(210), IF 처리부(220), 고출력증폭부(230) 및 듀플렉서(100)를 경유하고 도너 안테나(10)를 통하여 기지국으로 전송된다.

듀플렉서(100, 200)는 수신된 신호로부터 수신주파수에 대응하는 신호만을 분리한다.

RF(고주파) 수신단에서 수신된 전력은 감쇄 및 잡음의 영향으로 인해 매우 낮은 전력레벨을 갖고 있다. 다만, 수신된 신호는 이미 외부에서 많은 잡음을 포함되어 날아온 신호이기 때문에 저잡음증폭기(110)를 통하여 잡음을 최소화하면서 증폭시킨다.

IF 처리부(120)에서는 중간주파수 변환이나 필터링 등의 기능을 수행한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 저잡음증폭기(110, 210)와 고출력 증폭부(130, 230) 사이의 구성부들을 IF 처리부(120)로 통칭한다. 즉, IF 처리부(120)는 필요에 따라 다양한 RF 소자나 회로등을 포함할 수 있으며, 본 발명에 따른 중계기에서는 제한이 없다.

다운링크의 종단에는 고출력 증폭부(130)가 구비된다. 일반적으로 다운링크나 업링크의 종단에는 고출력증폭기(HPA)가 구비되어 송출될 신호의 전력을 증폭시키게 된다. 본 실시예에 따른 중계기는 이러한 단순한 고출력 증폭기(HPA)를 대체하는 고출력 증폭부(130, 230)를 구비한다.

고출력 증폭부(130)는 다운링크 또는 업링크 어느 하나에 포함될 수 있으며, 다운링크와 업링크 모두에 포함되는 것도 가능하다.

이하에서는 고출력 증폭부(130, 230)와 제어부(300)의 제어 프로세스를 중심으로 각 구성부들을 상세히 설명한다. 한편, 업링크 상에서의 기타 구성부들은 다운링크의 구성부들과 수신된 신호 및 송출될 대상이 상이할 뿐 전체적인 기능은 크게 다르지 않다.

도 2 및 도 3을 참조하여 고출력증폭부를 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 고출력증폭부의 개략적인 모습을 나타내는 블록도이고, 도 3은 다른 실시예에 따른 고출력증폭부의 개략적인 모습을 나타내는 블록도이다.

고출력 증폭부(130)는 스위칭부(131), 제1 증폭기(133), 제2 증폭기(134), 출력부(135)를 포함한다.

스위칭부(131)는 SPDT(single-pole double-throw) 타입의 스위치로 구성될 수 있다. 스위칭부(131)의 하나의 입력 신호가 제1 증폭기(133)와 제2 증폭기(134) 중 어느 하나에 전달되도록 스위칭한다. 스위칭부(131)는 예를 들어 RF 스위치로 구현될 수 있다.

제1 증폭기(133)와 제2 증폭기(134)는 스위칭부(131)의 스위칭 상태에 따라 RF 신호를 전달받아 증폭시킨다. 이 때 본 실시예에 따른 제1 증폭기(133)는 일반적으로 이용되는 고출력 증폭기(HPA)와 같은 전압을 이용하는 고출력 증폭기이며, 제2 증폭기(134)는 제1 증폭기(133)에 비하여 작은 전압이 공급되는 저출력 증폭기이다. 예를 들어 제1 증폭기(133)에는 약 20V 이상의 전압이 공급되도록 하고, 제2 증폭기(134)에는 약 20V 이하의 전압이 공급되도록 할 수 있다.

한편, 제1 증폭기(133)와 제2 증폭기(134)에 공급되는 전압은 상술한 스위칭부(131)의 스위칭 상태에 따라 함께 온오프 되도록 하는 것이 바람직하다.

출력부(135)는 제1 증폭기(133)와 제2 증폭기(134)를 경유하는 RF신호를 이후의 듀플렉서(200)를 향하여 출력한다. 예를 츨어 출력부(135)는 앞서 설명한 스위칭부(131)와 마찬가지로 RF 스위치로 구현될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 2way 결합기(2way combiner)로 구현되는 것도 가능하다.

제어부(300)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 스위칭부(131)와 RF 스위치인 결합기(135)등의 스위칭 상태를 변환시킴으로써 RF 신호가 제1 증폭기(133) 또는 제2 증폭기(134)를 경유하여 듀플렉서(200)로 출력되도록 제어한다.

도 4를 참조하여 제어부에 따른 스위칭 제어방법을 설명한다. 도 4는 다른 실시예에 따른 중계기의 개략적인 모습을 나타내는 블록도이다.

본 실시예에 따른 제어부(300)는 단순히 고출력 증폭부(130)의 스위칭 상태를 제어할 뿐 아니라 망 이용상황이나 시간에 따른 망 이용률 데이터들을 이용하여 보다 능동적으로 제어하는 것이 가능하다.

구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이 다운링크의 전단과 업링크의 전단에는 각각 제1 검출부(310)와 제2 검출부(320)를 구비할 수 있다. 제1 검출부(310)와 제2 검출부(320)는 어느 하나만 구비하는 것도 가능하고, 양쪽 모두를 구비하는 것도 가능하다.

제1 검출부(310)는 다운링크 전단에 구비되어 도너 안테나(10)를 통하여 수신되는 수신 주파수 대역의 기지국측 RF신호의 세기를 검출한다.

제2 검출부(320)는 업링크 전단에 구비되어 서비스 안테나(20)를 통하여 수신되는 수신 주파수 대역의 단말기측 RF신호의 유무나 단위 시간당 호수를 감지한다.

제어부(300)는 제1 검출부(310)의 검출 결과나 제2 검출부(320)의 검출 결과에 따라 고출력 증폭부(130)의 스위칭을 제어할 수 있다.

예를 들어 제어부(300)는 기지국측 RF 신호의 레벨이 관리자가 미리 설정해 둔 기준치에 비하여 큰 경우에는 고출력 증폭부(130)가 상대적으로 출력이 더 높은 증폭기로 스위칭되고 상대적으로 출력이 더 작은 증폭기에 공급되는 전력은 차단되도록 제어한다. 반면 제어부(300)는 기지국측 RF 신호의 레벨이 관리자가 미리 설정해 둔 기준치에 비하여 작은 경우에는 고출력 증폭부(130)가 상대적으로 출력이 더 작은 증폭기로 스위칭되고 상대적으로 출력이 더 큰 증폭기에 공급되는 전력은 차단되도록 제어한다.

또한 제어부(300)는 제2 검출부(320)의 검출 결과에 의하여 고출력 증폭부(230)를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 단말기측 RF 신호가 있는 경우에는 고출력 증폭부(230)가 상대적으로 출력이 더 큰 증폭기로 스위칭되고, 단말기측 RF 신호가 없는 경우에는 고출력 증폭부(230)가 상대적으로 출력이 작은 증폭기로 스위칭되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 단말기측 RF신호의 단위 시간 당 호(call)의 수가 관리자가 미리 설정해 둔 기준치보다 큰 경우와 작은 경우로 구분하여 위와 같은 제어를 수행할 수 있다.

한편, 다른 실시예로서 중계기가 소재하는 서비스 지역의 표준 시간을 제공하는 타이머(미도시)를 구비할 수 있다. 타이머는 자체적으로 시간을 측정하거나 외부로부터 네트워크를 통하여 표준 시간을 전달받을 수 있다.

이 때 제어부(300)는 시간 별 망 사용량 데이터를 참조하여 특정 시간 대에만 고전력이 공급되는 증폭기를 이용하여 RF 신호를 증폭하도록 제어하는 것도 가능하다.

이와 같이 망 사용량이 증가하거나, 증가할 것으로 경험칙 상 예상되는 경우 상대적으로 고전력이 공급되는 증폭기가 정상적으로 작동하도록 스위칭 및 전력 공급을 하고, 망 사용량이 감소하거나 감소할 것으로 예상되는 경우 상대적으로 저전력이 공급되는 증폭기가 정상적으로 작동하도록 스위칭 및 전력을 공급함으로써 소비되는 전력을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

10: 도너 안테나(donor antenna)
20: 서비스 안테나(service antenna)
100, 200: 듀플렉서
110: 저잡음증폭기(LNA, Low Noise Amplifier)
130: 고출력 증폭부
131: 스위칭부
133: 제1 증폭기
134: 제2 증촉기
135, 136: 출력부

Claims (6)

1. 도너 안테나로부터 수신된 기지국측 RF신호를 서비스 안테나를 통하여 전송되도록 신호처리하는 다운링크와, 상기 서비스 안테나를 통하여 수신된 단말기측 RF신호를 상기 도너 안테나로 전송되도록 신호처리하는 업링크를 구비하는 중계기에 있어서,
   상기 다운링크 및 상기 업링크 중 적어도 어느 하나의 종단에 고출력증폭부를 포함하되, 상기 고출력증폭부는,
   제1 출력을 갖는 제1 증폭기;
   상기 제1 출력에 비하여 작은 제2 출력을 갖는 제2 증폭기;
   상기 고출력증폭부에 입력되는 RF 신호를 상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기 중 어느 하나에 스위칭하는 스위칭부;
   상기 제1 증폭기와 상기 제2 증폭기를 경유하는 RF신호를 출력하는 출력부; 및
   상기 스위칭부의 스위칭을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 고출력증폭부가 상기 업링크에 구비되는 경우,
   상기 업링크 전단에 구비되어 상기 단말기측 RF신호를 감지하는 제2 검출부;를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 제2 검출부의 검출 결과에 따라 상기 단말기측 RF신호의 유무 또는 상기 단말기측 RF신호의 단위 시간 당 호(call)의 수가 기 설정된 기준치 이상인지의 여부에 따라 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 제어하는, 듀얼 앰프 중계기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부와 상기 출력부는 각각 상기 제1 증폭기와 제2 증폭기 중 어느 하나에 스위칭되는 RF 스위치를 구비하는 듀얼 앰프 중계기.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭부는 RF 스위치를 구비하고, 상기 출력부는 2way 결합기(2way combiner)를 구비하는 듀얼 앰프 중계기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 고출력증폭부가 상기 업링크에 구비되는 경우,
   상기 다운링크 전단에 구비되어 상기 기지국측 RF신호의 세기를 검출하는 제1 검출부;를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 기지국측 RF신호의 레벨이 기 설정된 기준레벨보다 큰 경우 상기 스위칭부가 상기 제1 증폭기로 스위칭되거나 상기 제1 증폭기로 스위칭된 상태를 유지하도록 제어하고, 상기 기지국측 RF신호의 레벨이 기 설정된 기준레벨보다 작은 경우 상기 스위칭부가 상기 제2 증폭기로 스위칭되거나 상기 제2 증폭기로 스위칭된 상태를 유지하도록 제어하는 듀얼 앰프 중계기.
   
5. 제1항에 있어서,
   서비스 지역의 표준 시간을 제공하는 타이머;를 포함하고,
   상기 제어부는 특정 시간 별로 상기 스위칭부의 스위칭 상태를 변경하는 듀얼 앰프 중계기.
   
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