KR101593391B1

KR101593391B1 - 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터

Info

Publication number: KR101593391B1
Application number: KR1020140041685A
Authority: KR
Inventors: 김규용; 안영완; 이경재; 진덕호; 김성현; 양규호
Original assignee: (주)기산텔레콤
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2016-02-15
Also published as: WO2015156508A1; KR20150116937A; US9887713B2; US20170117926A1

Abstract

본 발명은 LTE OFDMA 시스템과 같은 이동통신 시스템의 RF 중계기의 IF 필터에 의한 딜레이를 최소화할 수 있도록 하여 노멀(Normal) CP(Cyclic Prefix) 4.7usec를 최대한 사용할 수 있도록 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 IF 필터에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 IF 필터는, (500MHz 이상의) 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF); 상기 BPF로부터 출력된 신호의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 상기 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 인버터(Inverter); 및 상기 BPF의 출력 신호와 상기 인버터의 출력 신호를 결합하여, 상기 BPF의 출력 신호에 포함된 상기 열화된 리플 특성을 제거한 후 출력하는 서큘레이터를 포함할 수 있다.

Description

이동통신 시스템의 중계 장치의 필터{Filter of Repeater for Mobile Communication System}

본 발명은 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LTE OFDMA 시스템과 같은 이동통신 시스템의 RF 중계기의 필터에 의한 딜레이를 최소화할 수 있도록 하여 노멀(Normal) CP(Cyclic Prefix) 4.7usec를 최대한 사용할 수 있도록 하는, 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터에 관한 것이다.

이동 통신 시스템들은 음성, 데이터, 등과 같은 다양한 타입의 통신 콘텐츠를 제공하기 위하여 폭넓게 전개된다. 이러한 시스템들은 이용 가능한 시스템 리소스들(예를 들어, 대역폭, 전송 전력)을 공유함으로써 다수의 사용자들과의 통신을 지원할 수 있는 다중 접속 시스템들일 수 있다. 그러한 다중 접속 시스템들은 예를 들어 코드분할다중접속(CDMA) 시스템, 시분할다중접속(TDMA) 시스템, 주파수분할다중접속(FDMA) 시스템, 3GPP 롱텀에벌루션(LTE) 시스템, 및 직교주파수분할다중접속(OFDMA) 시스템 등을 포함한다.

일반적으로, 무선 다중 접속 통신 시스템은 다수의 무선 단말들에 대한 통신을 동시에 지원할 수 있다. 각각의 단말은 순방향 링크 및 역방향 링크상의 전송들을 통해 하나 이상의 기지국들과 통신한다. 순방향 링크(또는 다운링크나 하향링크라 칭함)는 기지국들로부터 단말들로의 통신 링크를 지칭하고, 역방향 링크(또는 업링크나 상향링크라 칭함)는 단말들로부터 기지국들로의 통신 링크를 지칭한다. 이러한 통신 링크는 단일입력단일출력(SISO) 방식, 다중입력단일출력(MISO) 방식, 또는 다중입력다중출력(MIMO) 방식을 통해 설정될 수 있다.

한편, 전술한 다양한 방식의 이동통신 시스템에서는 전파음영지역을 커버하거나 기지국의 설치비용이 부담스러운 지역에 중계기를 구성시킬 필요가 있는데, 일반적으로 슈퍼헤테로다인 방식의 RF 중계기를 사용하고 있고, 이러한 슈퍼헤테로다인 방식의 RF 중계기는 선택도, 민감도 특성, 및 영상주파수 제거를 위해 높은 Q값을 갖는 중간주파(IF) SAW(Surface Acoustic Wave) 필터를 사용하므로 SAW 필터의 기본 딜레이(Delay)(약 1.5uS ~ 2.5uS사이)가 장비에 반영되었다.

즉, 슈퍼헤테로다인 방식은 선택도, 민감도 및 영상주파수 제거가 용이하며 일반적인 SAW 필터 대역을 사용하기 위하여 중간주파수를 500MHz 이하로 사용하고 있으며, 이러한 SAW 필터는 기본적으로 딜레이가 발생하며 10MHz 대역(Bandwidth)을 사용하는 SAW 필터는 대략 1.5 ~ 2.5us의 딜레이(지연시간)가 발생한다.

전술한 바와 같이 기존의 RF 중계기는 선택도, 민감도 특성을 만족하며 영상주파수 제거를 효과적으로 하기 위하여 SAW 필터를 사용하고 있기 때문에, 기본적으로 SAW 필터에 의한 딜레이에 추가적으로 다른 소자의 딜레이가 더해져서 최소 2 ~ 3us의 장비 딜레이를 갖고, 이러한 장비 딜레이로 인하여 OFDMA의 Normal CP(약 4.7uS) 범위 안에서 고출력 RF중계기를 사용하는데 한계를 갖는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 이동통신 시스템의 중계 장치의 IF 필터 즉, SAW 필터는 급격한 대역의 특성을 IF주파수(70MHz)에서 가지지만 그룹 딜레이(group delay)가 1.5uS ~2.5uS 정도로 매우 큰 단점을 가지고 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 LTE OFDMA 시스템과 같은 이동통신 시스템의 RF 중계기의 필터에 의한 딜레이를 최소화할 수 있도록 하여 노멀(Normal) CP(Cyclic Prefix) 4.7usec를 최대한 사용할 수 있도록 하는, 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터는, 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF); 상기 BPF로부터 출력된 신호의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 상기 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 인버터(Inverter); 및 상기 BPF의 출력 신호와 상기 인버터의 출력 신호를 결합하여, 상기 BPF의 출력 신호에 포함된 상기 열화된 리플 특성을 제거한 후 출력하는 서큘레이터를 포함할 수 있다.

상기 BPF는 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 DR 필터 또는 디알-캐비티 필터는 TE 모드(transverse electric mode), TM 모드(transverse magnetic mode), 및 NRD 모드(Non-Radiative Dielectric waveguide) 중 적어도 하나의 모드로 동작하는 것을 포함할 수 있다.

상기 BPF는 500MHz 이상(바람직하게는 1GHz이상)의 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 출력할 수 있으며, 400nS 이하의 딜레이를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 서큘레이터는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서, 1번 포트에 상기 BPF의 출력 신호를 입력하고, 3번 포트에 상기 인버터의 출력 신호를 입력하며, 2번 포트를 통해 상기 열화된 리플 특성이 제거된 IF 신호를 출력할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터는, 입력된 신호로부터 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF); 상기 BPF의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 상기 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 인버터(Inverter); 및 입력된 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호와 상기 인버터의 출력 신호를 결합하여 상기 BPF의 입력 신호로 제공하기 위한 서큘레이터를 포함할 수 있고, 상기 서큘레이터는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서, 1번 포트에 상기 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하고, 3번 포트에 상기 인버터의 출력 신호를 입력하며, 2번 포트를 통해 상기 BPF의 입력 신호를 출력할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, OFDMA 방식의 RF 중계기에서 순방향/역방향의 중간주파수(IF) 대역을 500MHz 이상으로 상향시킴으로 인해 선택도, 민감도 특성 및 영상주파수 제거를 위한 필터를 기존의 SAW 필터보다 딜레이가 매우 작은 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 또는 DR(Dielectric Resonator) 필터 등으로 구성할 수 있고, 딜레이가 매우 작은 필터를 사용함으로 인해 결과적으로 장비 딜레이가 최소화되는 효과가 있다.

또한, 장비 딜레이를 최소화 함으로써 OFDMA 방식에서의 Normal CP(약 4.7uS) 범위의 제약으로 인한 RF 중계기 사용제한이 해결되어 고출력 RF 중계기의 활용도를 높여 서비스 품질을 향상하는 효과가 있다.

또한, LTE OFDMA 시스템과 같은 이동통신 시스템의 RF 중계기의 필터에 의한 딜레이를 최소화할 수 있도록 하여 노멀(Normal) CP(Cyclic Prefix) 4.7usec를 최대한 사용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 SAW에서의 긴 그룹 딜레이(group delay)을 극복하기 위해 등화(equalizing)기능을 이용하여 입력에 들어오는 신호를 상보할 수 있게 하여 필터 출력단에서 최적의 신호 즉, 높은 스커트(급격한 대역의 억압능력)특성과 원하는 대역폭에서 리플(ripple) 특성을 만족하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 하향 신호 증폭부의 세부 구성도,
도 3은 도 1의 상향 신호 증폭부의 세부 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터의 구성도,
도 5는 도 4의 출력 파형도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터의 구성도,
도 7은 도 6의 출력 파형도,
도 8은 도 1의 중계 장치와 기존의 중계 장치의 서비스 거리 비교를 위한 예시도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명 시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 구성도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 듀플렉서(121,122), 하향 신호 증폭부(130), 및 상향 신호 증폭부(150)를 포함할 수 있다.

듀플렉서(121)는 기지국(미도시)과 대향하는 도너 안테나(111)에 연결되어 그 도너 안테나(111)를 통해 수신되는 하향(또는 순방향이라 칭함) 신호와 송신되는 상향(또는 역방향이라 칭함) 신호를 서로 분리하기 위한 것으로, 예를 들어, 도너 안테나(111)로부터 수신된 하향 신호는 하향 신호 증폭부(130)측으로 출력하고 상향 신호 증폭부(150)로부터 입력된 상향 신호는 도너 안테나(111)를 통해 기지국 측으로 송신하기 위한 것이다.

듀플렉서(122)는 사용자 단말(미도시)과 대향하는 서비스 안테나(112)에 연결되어 그 서비스 안테나(112)를 통해 수신되는 상향 신호와 송신되는 하향 신호를 서로 분리하기 위한 것으로, 예를 들어, 서비스 안테나(112)로부터 수신된 상향 신호는 상향 신호 증폭부(150)측으로 출력하고 하향 신호 증폭부(130)로부터 입력된 하향 신호는 서비스 안테나(112)를 통해 사용자 단말 측으로 송신하기 위한 것이다.

하향 신호 증폭부(130)는 듀플렉서(121)로부터 입력된 하향 신호를 증폭 처리하여 듀플렉서(122)로 출력하기 위한 것으로, 예를 들어 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기 구조로 구성될 수 있고, 특히 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기 구조에서 주파수 다운 컨버터(도 2의 131 참조)는 입력된 고 주파수 대의 하향 신호를 주파수가 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 하향 신호로 변환하여 출력할 수 있도록 하고, 주파수 다운 컨버터로부터 출력된 중간 주파수 대의 하향 신호로부터 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 IF 필터(도 2의 130e 참조)는 1usec 이하의 딜레이를 갖는 필터로 구성한다.

상향 신호 증폭부(150)는 듀플렉서(122)로부터 입력된 하향 신호를 증폭 처리하여 듀플렉서(121)로 출력하기 위한 것으로, 예를 들어 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기 구조로 구성될 수 있고, 특히 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기 구조에서 주파수 다운 컨버터(도 3의 151 참조)는 입력된 고 주파수 대의 상향 신호를 주파수가 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 상향 신호로 변환하여 출력할 수 있도록 하고, 이 주파수 다운 컨버터로부터 출력된 중간 주파수 대의 하향 신호로부터 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 IF 필터(도 3의 150e 참조)는 1usec 이하의 딜레이를 갖는 필터로 구성한다.

종래의 기술에 따른 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기에서는 선택도, 민감도 및 영상주파수 제거가 용이하도록 통상적으로 SAW 필터를 사용하였기 때문에, 이러한 SAW 필터의 대역을 사용하기 위하여 상/하향 중간주파수를 반드시 500MHz 이하로 사용하여만 하였으나, 본 실시예에 따르면 상/하향 중간주파수를 500MHz이상(권장은 1GHz이상) 상향해서 사용하여 선택도, 민감도 특성을 만족하며 영상주파수 제거가 효과적이며 딜레이가 기존의 SAW 필터보다 현저히 적은 즉, 1usec 이하 또는 0.5usec 이하의 딜레이를 갖는 필터를 사용할 수 있다.

따라서, 전술한 본 실시예에 따르면 OFDMA방식에서 장비 딜레이가 기존과 비교하여 현저히 작은 RF 중계기를 만들 수 있고, OFDMA 방식에서의 Normal CP(약 4.7uS) 범위의 제약으로 인한 RF 중계기 사용제한이 해결되어 고출력 RF 중계기의 활용도를 높여 고품질의 서비스 영역을 확장할 수 있다.

도 2는 도 1의 하향 신호 증폭부(130)의 세부 구성의 일 예를 도시한 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 증폭기(130a), 국부발진기(130b)와 믹서(130c)를 포함하는 주파수 다운 컨버터(131), 증폭기(130d), IF 필터(130e), 증폭기(130f,130g), 국부발진기(130h)와 믹서(130i)를 포함하는 주파수 업 컨버터(133), 증폭기(130j), RF 필터(130k), 증폭기(130l), 가변 감쇠기(130m), 및 증폭기(130n)가 순차적으로 직렬 연결된 일반적인 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기의 구조와 동일 또는 유사한 구조로 구성할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면 주파수다운 컨버터(131)는 입력된 고 주파수 대의 하향 신호를 주파수가 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 하향 신호로 변환하여 출력할 수 있도록 하고, IF 필터(130e)는 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 하향 신호에서 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하되 1usec 이하의 딜레이를 갖는 필터로 구성할 수 있다.

본 실시예에서 IF 필터(130e)는 약 1usec 이하 또는 약 0.5usec 이하의 딜레이를 갖는 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 적어도 하나로 구성할 수 있다.

도 3은 도 1의 상향 신호 증폭부(150)의 세부 구성의 일 예를 도시한 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 증폭기(150a), 국부발진기(150b)와 믹서(150c)를 포함하는 주파수 다운 컨버터(151), 증폭기(150d), IF 필터(150e), 증폭기(150f,150g), 국부발진기(150h)와 믹서(150i)를 포함하는 주파수 업 컨버터(153), 증폭기(150j), RF 필터(150k), 증폭기(150l), 가변 감쇠기(150m), 및 증폭기(150n)가 순차적으로 직렬 연결된 일반적인 슈퍼헤테로다인 방식의 증폭기의 구조와 동일 또는 유사한 구조로 구성할 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따르면 주파수 다운 컨버터(151)는 입력된 고 주파수 대의 상향 신호를 주파수가 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 상향 신호로 변환하여 출력할 수 있도록 하고, IF 필터(150e)는 500MHz 이상인 중간 주파수 대의 상향 신호에서 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하되 약 1usec 이하의 딜레이를 갖는 필터로 구성할 수 있다.

본 실시예에서 IF 필터(150e)는 약 1usec 이하 또는 약 0.5usec 이하의 딜레이를 갖는 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 적어도 하나로 구성할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터의 구성도로, 예를 들어 도 2-3의 IF 필터(130e,150e)에 적용할 수 있는 세부 구성의 일 예를 나타낸 도면이고, 동 도면에 도시된 바와 같이, 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF)(41), 인버터(Inverter)(43), 및 서큘레이터(Circulator)(45)를 포함할 수 있다.

BPF(41)는 도 2의 주파수 다운 컨버터(131) 또는 도 3의 주파수 다운 컨버터(151)로부터 출력된 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행한 후 도 5의 (a)와 같은 일반적인 IF 파형의 신호를 출력하는 것으로, 예를 들어, 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 하나로 구성할 수 있고, 이러한 BPF는 약 400nS 이하의 딜레이를 갖는다.

본 실시예에서 DR 필터는 TE 모드(transverse electric mode), TM 모드(transverse magnetic mode), 및 NRD 모드(Non-Radiative Dielectric waveguide) 중 적어도 하나의 모드로 동작하는 DR 필터를 포함할 수 있다.

인버터(43)는 BPF(41)로부터 출력된 신호 즉, 도 5의 (a)와 같은 파형을 갖는 신호의 열화된 리플(ripple) 특성을 보완하기 위하여 도 5의 (b)와 같이 BPF(41)의 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

서큘레이터(45)는 도 5의 (a)와 같은 BPF(41)의 출력 신호와 도 5의 (b)와 같은 인버터(43)의 출력 신호를 결합하여 BPF(41)의 출력 신호에 포함된 열화된 리플 특성을 제거한 후 도 5의 (c)와 같이 원하는 신호 범위내에서 신호가 평탄함을 유지하는 IF 파형의 신호를 출력하기 위한 것으로, 예를 들어, 서큘레이터(45)는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서 1번 포트(P1)에 도 5의 (a)와 같은 BPF(41)의 출력 신호를 입력하고 3번 포트(P3)에 도 5의 (b)와 같은 인버터(43)의 출력 신호를 입력하며 2번 포트(P2)를 통해 도 5의 (c)와 같이 열화된 리플 특성이 제거된 IF 신호를 출력할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터의 구성도로, 예를 들어 도 2-3의 IF 필터(130e,150e)에 적용할 수 있는 세부 구성의 다른 예를 나타낸 도면이고, 동 도면에 도시된 바와 같이, 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF)(61), 인버터(Inverter)(63), 및 서큘레이터(Circulator)(65)를 포함할 수 있다.

BPF(61)는 서큘레이터(65)로부터 출력된 신호를 입력하고 그 입력 신호로부터 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 것으로, 예를 들어, 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 하나로 구성할 수 있고, DR 필터는 TE 모드(transverse electric mode), TM 모드(transverse magnetic mode), 및 NRD 모드(Non-Radiative Dielectric waveguide) 중 적어도 하나의 모드로 동작하는 DR 필터를 포함할 수 있으며, 이러한 BPF는 약 400nS 이하의 딜레이를 갖는다.

인버터(63)는 BPF(61)의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 그 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 것으로, 예를 들어, 인버터(63)는 도 7의 (a)와 같은 파형을 갖는 BPF(61)의 열화된 리플(ripple) 특성을 보완하기 위하여 도 7의 (b)와 같이 BPF(61)의 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력할 수 있다.

서큘레이터(65)는 도 2의 주파수 다운 컨버터(131) 또는 도 3의 주파수 다운 컨버터(151)로부터 입력된 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호에 인버터(63)의 출력 신호를 결합하고 그 결합 결과로 BPF(61)의 열화된 리플 특성의 역 위상 특성만큼 미리 왜곡된 신호를 생성하여 BPF(61)의 입력 신호로 제공하기 위한 것으로, 예를 들어, 서큘레이터(65)는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서 1번 포트(P1)에 도 2의 주파수 다운 컨버터(131) 또는 도 3의 주파수 다운 컨버터(151)로부터 출력된 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하고, 3번 포트(P3)에 인버터(43)의 출력 신호를 입력하며, 2번 포트(P2)를 통해 BPF(61)의 열화된 리플 특성의 역 위상 특성만큼 왜곡된 신호를 출력하여 BPF(61)의 입력으로 제공할 수 있다.

따라서, BPF(61)는 서큘레이터(65)로부터 BPF(61)의 열화된 리플 특성의 역 위상 특성만큼 미리 왜곡되어 출력된 신호를 입력하여 필터링을 수행하므로, 도 7의 (a)와 같이 필터링 시 발생하는 열화된 리플 특성이 도 7의 (b)와 같은 인버터(63)의 출력에 의해 미리 왜곡된 특성에 의해 상보되어 제거되므로 도 7의 (c)와 같이 열화된 리플 특성이 제거된 IF 신호를 출력할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 도 4 및 도 6의 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터는 전술한 바와 같이 도 2-3의 IF 필터(130e,150e)로 사용하는 것에 한정되지 않고 예를 들어 도 1의 듀플렉서(121,122) 등에도 적용할 수 있다.

이어 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 신호의 중계 장치(100)의 동작을 설명한다.

순방향 경로

먼저, OFDMA 시스템에서의 순방향 경로상의 하향 신호에 대한 중계 방법에 대해 설명한다.

도너 안테나(111)를 통해 순방향(또는 하향이라 칭함) 고 주파수 대의 신호로서의 OFDMA RF 신호가 수신되면, 그 수신된 순방향 OFDMA RF 신호는 듀플렉서(121)를 통해 하향 신호 증폭부(130)의 입력으로 제공된다.

하향 신호 증폭부(130)는 듀플렉서(121)로부터 입력된 순방향 OFDMA RF 신호를 주파수 다운 컨버터(도 2의 131 참조)를 통해 중간 주파수 대의 신호로서의 OFDMA IF 신호로 변환하되, 특히 500MHz 이상의 주파수를 갖는 중간 주파수 대의 신호로서의 OFDMA IF 신호로 변환한다.

이어, 하향 신호 증폭부(130)는 500MHz 이상의 주파수를 갖는 OFDMA IF 신호에서 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 IF 필터(130e)를 이용하여 필터링을 수행하되, 특히 본 실시예에서 IF 필터(130e)는 전술한 바와 같이 1usec 이하의 딜레이를 갖는다.

이어, 하향 신호 증폭부(130)는 IF 필터(130e)를 통해 필터링된 중간 주파수 대역의 신호를 주파수 업 컨버터(도 2의 133 참조)를 통해 고 주파수 대의 OFDMA RF 신호로 변환한 후, 증폭, RF 필터링, 감쇄, 전력 증폭 등의 과정을 거쳐 듀플렉서(122)의 입력으로 제공한다.

마지막으로, 하향 신호 증폭부(130)로부터 출력된 고 주파수 대의 OFDMA RF 신호는 듀플렉서(122)를 통해 하향 경로로 분리되어 서비스 안테나(112)를 통해 사용자 단말(미도시) 측으로 송출된다.

역방향 경로

다음, OFDMA 시스템에서의 역방향 경로상의 상향 신호에 대한 중계 방법에 대해 설명한다.

서비스 안테나(112)를 통해 역방향(또는 상향이라 칭함) 고 주파수 대의 신호로서의 OFDMA RF 신호가 수신되면, 그 수신된 순방향 OFDMA RF 신호는 듀플렉서(122)를 통해 상향 신호 증폭부(150)의 입력으로 제공된다.

상향 신호 증폭부(150)는 듀플렉서(122)로부터 입력된 역방향 OFDMA RF 신호를 주파수 다운 컨버터(도 3의 151 참조)를 통해 중간 주파수 대의 신호로서의 OFDMA IF 신호로 변환하되, 특히 500MHz 이상의 주파수를 갖는 중간 주파수 대의 신호로서의 OFDMA IF 신호로 변환한다.

이어, 상향 신호 증폭부(150)는 500MHz 이상의 주파수를 갖는 OFDMA IF 신호에서 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 IF 필터(150e)를 이용하여 필터링을 수행하되, 특히 본 실시예에서 IF 필터(150e)는 전술한 바와 같이 1usec 이하의 딜레이를 갖는다.

이어, 상향 신호 증폭부(150)는 IF 필터(150e)를 통해 필터링된 중간 주파수 대역의 신호를 주파수 업 컨버터(도 3의 153 참조)를 통해 고 주파수 대의 OFDMA RF 신호로 변환한 후, 증폭, RF 필터링, 감쇄, 전력 증폭 등의 과정을 거쳐 듀플렉서(121)의 입력으로 제공한다.

마지막으로, 상향 신호 증폭부(150)로부터 출력된 고 주파수 대의 OFDMA RF 신호는 듀플렉서(121)를 통해 상향 경로로 분리되어 도너 안테나(111)를 통해 기지국(미도시) 측으로 송출된다.

도 8은 도 1의 중계 장치(100)와 기존의 중계 장치(200)의 서비스 거리 비교를 위한 예시도이다.

도 5는 장비 딜레이가 약 3us인 종래의 중계 장치(200)와 약 0.5us인 본 발명에 따른 중계 장치(100)에 대한, LTE OFDMA방식의 Normal CP 약4.7us에서 발생할 수 있는 서비스 거리를 예를 들어 도시하였다.

기지국으로부터 2us지점에 장비 딜레이가 각각 약 0.5us와 3us인 RF 중계기(100,200)가 설치되었을 때, 장비 딜레이가 0.5us인 RF 중계기(100)는 Normal CP 약4.7us로 인해 대략 4.65us(서비스 거리=1.4Km) 만큼 더 서비스가 가능하나, 장비 딜레이가 3us인 RF 중계기(200)는 Normal CP 약4.7us로 인해 대략 1.7us(서비스 거리=0.5Km)만이 서비스가 가능하다.

따라서, LTE OFDMA방식의 Normal CP 약4.7us에 의해 기존의 RF 중계기(200)와 비교하여 딜레이가 매우 작은 본 발명의 RF 중계기(100)가 서비스 거리가 확장됨을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 중계 장치
111: 도너 안테나
112: 서비스 안테나
121,122: 듀플렉서
130: 하향 신호 증폭부
131: 하향 신호 증폭부의 주파수 다운 컨버터
130e: 하향 신호 증폭부의 IF 필터
133: 하향 신호 증폭부의 주파수 업 컨버터
150: 상향 신호 증폭부
151: 상향 신호 증폭부의 주파수 다운 컨버터
150e: 상향 신호 증폭부의 IF 필터
153: 상향 신호 증폭부의 주파수 업 컨버터
41,61: 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF)
43,63: 인버터(Inverter)
45,65: 서큘레이터(Circulator)

Claims

중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF);
상기 BPF로부터 출력된 신호의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 상기 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 인버터(Inverter); 및
상기 BPF의 출력 신호와 상기 인버터의 출력 신호를 결합하여, 상기 BPF의 출력 신호에 포함된 상기 열화된 리플 특성을 제거한 후 출력하는 서큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제1항에 있어서,
상기 BPF는 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제2항에 있어서,
상기 DR 필터는 TE 모드(transverse electric mode), TM 모드(transverse magnetic mode), 및 NRD 모드(Non-Radiative Dielectric waveguide) 중 적어도 하나의 모드로 동작하는 DR 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제1항에 있어서,
상기 BPF는 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제1항에 있어서,
상기 BPF는 400nS 이하의 딜레이를 갖는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제1항에 있어서,
상기 서큘레이터는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서, 1번 포트에 상기 BPF의 출력 신호를 입력하고, 3번 포트에 상기 인버터의 출력 신호를 입력하며, 2번 포트를 통해 상기 열화된 리플 특성이 제거된 IF 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
입력된 신호로부터 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF);
상기 BPF의 열화된 리플 특성을 보완하기 위하여 상기 열화된 리플 특성의 역 위상을 갖는 신호를 생성하여 출력하는 인버터(Inverter); 및
입력된 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호와 상기 인버터의 출력 신호를 결합하여 상기 BPF의 입력 신호로 제공하기 위한 서큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제7항에 있어서,
상기 BPF는 캐비티(Cavity) 필터, 디알-캐비티(DR-Cavity) 필터, 및 DR(Dielectric Resonator) 필터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제8항에 있어서,
상기 DR 필터는 TE 모드(transverse electric mode), TM 모드(transverse magnetic mode), 및 NRD 모드(Non-Radiative Dielectric waveguide) 중 적어도 하나의 모드로 동작하는 DR 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제7항에 있어서,
상기 BPF는 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하여 원하는 중간 주파수 대역의 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제7항에 있어서,
상기 BPF는 400nS 이하의 딜레이를 갖는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.
제7항에 있어서,
상기 서큘레이터는 단일 방향 회전 특성을 가진 3포트 서큘레이터로서, 1번 포트에 상기 500MHz 이상의 중간 주파수 대의 신호를 입력하고, 3번 포트에 상기 인버터의 출력 신호를 입력하며, 2번 포트를 통해 상기 BPF의 입력 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 중계 장치의 필터.