KR20000025956A - 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단말기의 수신 무선경로중 수신 부분을 다중화하여 수신되어지는 신호들의 위상차로 신호가 서로 상쇄되는 현상을 방지함으로써 기지국의 최소 출력으로도 무선 서비스망의 효율을 극대화시킬 수 있도록 하고, 단말기의 내부 도체 부품을 안테나 대용으로 사용토록 하여 단말기의 소형화, 경량화가 가능토록 한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 수신 경로가 다른 두 개의 안테나를 통해 각각 수신되는 신호를 잡음이 최소가 되도록 각각 증폭한 후 두 신호중 하나만 선택하여 출력하는 증폭 및 신호 선택부; 선택되어진 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기; 주파수 혼합기에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기; 중간주파 증폭기에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기; 신호 분배기에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기; 레벨 검출기에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치를 증폭 및 신호 선택부에 전달해주어 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기를 구비함으로써, 전파의 골짜기 위치에서도 항상 최적으로 수신 신호를 포착할 수 있다.

Description

이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치

본 발명은 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티(DIRECTIONAL DIVERSITY)에 관한 것으로, 특히 단말기의 수신 무선 경로중 수신 부분을 다중화하여 수신되어지는 신호들의 위상차로 신호가 서로 상쇄되는 현상을 방지함으로써 기지국의 최소 출력으로도 무선 서비스망의 효율을 극대화시킬 수 있도록 하고, 단말기의 내부 도체 부품을 안테나 대용으로 사용토록 하여 소형화, 경량화가 가능토록 한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대하는 이동통신용 단말기와 상대 이동통신 단말기 또는 유선 통신망과의 접속을 위하여 무선 기지국 장치를 사용하며, 이 기지국 장치에서 송신하는 송신신호를 단말기가 수신할 때 기지국에서 송신하는 전파가 넓게 확산되므로, 서비스망은 전파의 흐름 속에 있게 되며, 이 전파가 수신기의 안테나에 수신될 때는 여러 경로에서 반사파들이 수신된다.

이런 반사파들의 경로의 길이 차이로 수신 신호들은 위상 차이가 발생하게 되며, 이러한 이유로 어떤 지점에서의 수신 레벨은 아주 강하게 수신되고, 또 다른 지점에서는 아주 미약하거나 신호 수신이 불가능하게 된다(이를 페이딩 현상이라고 함).

즉, 위상 차이가 나는 신호가 같이 수신되면서 서로 반대 위상이면 상쇄되어 버리고, 서로 동일한 위상이면 합산되어 더 큰 신호가 된다.

이때 수신 신호가 합산되어 큰 레벨의 수신 신호가 되는 경우에는 별반 문제가 없지만, 수신 신호가 역위상이 되어 상쇄되어 버리는 지점은 통신이 단절되기 때문에 심각한 문제점을 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 현재에는 기지국 장치의 출력을 높게 하며, 또한 수신 경로가 다중경로가 되도록 다이버시티를 구현하고 있으나, 이러한 해결책은 임시적인 해결책에 불과하며 최선은 단말기가 상기와 같이 수신 신호가 상쇄되는 지점을 피하는 것이 최적의 방법이다.

상기에서 다이버시티는 페이딩의 영향을 경감시키기 위해서 전계 강도 또는 신호대 잡음비가 다른 여러 개의 수신 신호를 얻기 위한 방법이며, 그 종류로는 시간 다이버시티, 주파수 다이버시티, 공간 다이버시티가 있다. 각 다이버시티의 자세한 설명은 주지의 기술이므로 생략한다.

이에 본 발명은 상기와 같이 일반적인 이동통신 시스템에서 발생하는 페이딩 현상을 극복하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 단말기의 수신 무선 경로중 수신 부분을 다중화하여 수신되어지는 신호들의 위상차로 신호가 서로 상쇄되는 현상을 방지함으로써 기지국의 최소 출력으로도 무선 서비스망의 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치를 제공하는 데 있다.

즉, 본 발명은 다중 경로로 수신되는 신호들의 합산 상태를 검출하여 그 합산 상태가 불량할 경우에는 상쇄되는 신호의 한쪽의 합산을 미연에 막아 수신신호의 상쇄를 제거함으로써 항상 최적의 수신조건을 갖도록 한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 단말기의 내부 도체 부품을 안테나 대용으로 사용토록 함으로써 단말기의 소형화, 경량화가 가능토록 한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단은,

수신 경로가 다른 두 개의 안테나를 통해 각각 수신되는 신호를 잡음이 최소가 되도록 각각 증폭한 후 두 신호중 하나만 선택하여 출력하는 증폭 및 신호 선택부와;

상기 증폭 및 신호 선택부에서 선택되어진 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기와;

상기 주파수 혼합기에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기와;

상기 중간주파 증폭기에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기와;

상기 신호 분배기에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기와;

상기 레벨 검출기에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치를 상기 증폭 및 신호 선택부에 전달해주어 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 기술적인 수단은,

수신 경로가 다른 두 개의 안테나의 수신 신호를 스위칭 해주는 스위치와;

상기 스위치에 의해 선택된 수신 신호를 잡음이 최소가 되도록 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와;

상기 저잡음 증폭기에서 출력되는 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기와;

상기 주파수 혼합기에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기와;

상기 중간주파 증폭기에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기와;

상기 신호 분배기에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기와;

상기 레벨 검출기에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치로 상기 스위치를 제어하여 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기로 구성됨을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치 구성도,

도2는 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치 다른 실시예도,

도3은 도1 및 도2에 적용된 안테나의 구현도,

도4는 도1 및 도2에 적용된 안테나의 다른 구현도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 증폭 및 신호 선택부 11,12 : 제1 및 제2 저잡음 증폭기

13 : 신호 선택기 20 : 주파수 혼합기

40 : 중간주파 증폭기 50 : 신호 분배기

60 : 레벨 검출기 70 : 차동 증폭기

80 : 스위치 90 : 저잡음 증폭기

이하, 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

<실시예1>

첨부한 도면 도1은 본 발명에 의한 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치 실시예 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 수신 경로가 다른 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)를 통해 각각 수신되는 신호를 잡음이 최소가 되도록 각각 증폭한 후 두 신호중 하나만 선택하여 출력하는 증폭 및 신호 선택부(10)와; 상기 증폭 및 신호 선택부(10)에서 선택되어진 수신 신호와 국부 발진기(30)에서 얻어지는 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기(20)와; 상기 주파수 혼합기(20)에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기(40)와; 상기 중간주파 증폭기(40)에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기(50)와; 상기 신호 분배기(50)에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기(60)와; 상기 레벨 검출기(60)에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치를 상기 증폭 및 신호 선택부(10)에 전달해주어 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기(70)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 방향성 다이버시티 장치는, 먼저 수신 경로가 다른 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)에서 각각 신호를 수신한다.

여기서, 본 발명에 의한 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)는, 도3에 도시된 바와 같이 도체 체적이 큰 부품이나 회로 구성중 동박 패턴을 이용하여 안테나 대용으로 사용하고, 코일을 이용하여 두 도체를 연결하거나 두 도체를 분리함으로써 저주파 또는 고주파가 수신되도록 한다. 예를 들어, 코일로 두 도체를 연결해주면 고주파가 수신되고, 두 도체를 분리하면 저주파가 수신된다. 그리고 안테나 대용 부품으로는 전류의 전달 특성이 좋은 PCB를 이용하거나 밧데리를 이용한다.

한편, 도3과 같이 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)를 사용하는 것은 서로 다른 위상의 수신 신호가 수신되도록 한다. 즉, 수신기가 이동중에 한 안테나가 전파 골짜기에 위치하여 수신되는 신호레벨이 극도로 약해져서 통화 불능이 되는 경우는 고속으로 그 레벨을 감지하여 또 다른 안테나의 수신신호를 선택토록 하기 위해서 경로가 다른 두 개의 수신안테나를 사용한다.

다음으로, 증폭 및 신호 선택기(10)는 상기 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)에서 각각 수신되는 경로가 다른 신호를 제1 및 제2 저잡음 증폭기(11)(12)로 각각 잡음이 최소가 되도록 증폭을 한다.

이렇게 각각 저잡음 증폭된 신호는 신호 선택기(13)에 전달되며, 신호 선택기(13)는 다른 입력단을 통해 입력되는 선택 제어신호에 따라 두 신호중 하나를 선택하여 출력시킨다.

이렇게 선택되어진 신호는 주파수 혼합기(20)에서 국부 발진기(30)에서 얻어지는 국부 발진 주파수와 혼합되어 중간주파수(IF)가 추출되며, 그 추출되는 중간주파수는 중간주파 증폭기(40)에서 소정 레벨로 증폭된다.

신호 분배기(50)는 상기 중간주파 증폭기(40)에서 증폭된 신호를 분배하고, 그 중 분배된 하나의 신호는 수신 신호로 후단에 전달해주고, 분배한 또 다른 신호는 레벨 검출기(60)에 인가한다.

상기 레벨 검출기(60)는 인가되는 신호의 레벨을 검출하게 되고, 그 검출치는 차동 증폭기(70)에서 차동 증폭된 후 상기 증폭 및 신호 선택부(10)내의 신호 선택기(13)에 선택 제어신호로 전달하여, 두 개의 경로로 수신되는 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 쪽의 수신 신호가 선택되도록 한다.

즉, 본 발명은 경로가 다른 두 개의 수신 신호를 수신하기 위해서 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)를 사용하고, 전체적인 장치의 사이즈를 소형화하기 위해서 상기 안테나는 도체 체적이 큰 부품이나 회로구성을 위한 동박 패턴을 이용한다.

그리고 신호 대 잡음비가 어느 정도 확보될 때까지는 일차적으로 복수 경로를 갖게 하여 증폭하고, 그 신호 레벨을 검출하여 두 개의 경로중 신호대 잡음비가 확보된 신호만이 선택되어 수신 신호로써 후단에 전달해지도록 한다.

즉, 두 개의 안테나를 사용하여 수신되는 경로를 복수로 구현하여 서로 다른 위상의 수신 신호가 수신되도록 한 후, 수신기가 이동중에 한 안테나가 전파 골짜기에 위치하여 수신되는 신호가 극도로 미약해지면 고속으로 그 레벨을 감지하여 다른 안테나에서 수신된 신호가 선택되도록 함으로써, 전파의 골짜기 위치에서도 통화 단절을 미연에 방지하고, 항상 최적의 수신 레벨을 유지토록 하는 것이다.

첨부한 도면 도4는 본 발명에 적용된 안테나의 다른 구현도로써, (a)는 세 개의 안테나를 T자형으로 구현하여 본 발명에 의한 방향성 다이버시티 장치를 적용한 경우의 안테나 구현도이고, (b)는 하나의 안테나를 루프 형상으로 구현하고, 본 발명에 의한 방향성 다이버시티 장치를 적용하여 수신 경로가 고속으로 달라지도록 한 안테나의 구현도이다.

<실시예2>

첨부한 도면 도2는 본 발명에 의한 방향성 다이버시티 장치의 다른 실시예이다.

이에 도시된 바와 같이, 수신 경로가 다른 두 개의 안테나의 수신 신호를 스위칭 해주는 스위치(80)와; 상기 스위치(80)에 의해 선택된 수신 신호를 잡음이 최소가 되도록 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기(90)와; 상기 저잡음 증폭기(90)에서 출력되는 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기(20)와; 상기 주파수 혼합기(20)에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기(40)와; 상기 중간주파 증폭기(40)에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기(50)와; 상기 신호 분배기(50)에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기(60)와; 상기 레벨 검출기(60)에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치로 상기 스위치(80)를 제어하여 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기(70)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예는, 도1과 같이 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)를 수신되는 경로가 복수가 되도록 구성하여 서로 다른 위상의 수신 신호가 수신되도록 한다.

다음으로, 스위치(80)는 상기 두 개의 안테나(ANT1)(ANT2)에서 각각 선택된 신호중 하나를 선택할 수 있도록 스위칭을 하며, 저잡음 증폭기(90)는 상기 스위치(80)에 의해 스위칭된 신호중 하나를 저잡음 증폭한다.

이렇게 저잡음 증폭된 신호는 주파수 혼합기(20)에서 국부 발진기(30)에서 얻어지는 국부 발진 주파수와 혼합되어 중간주파수(IF)가 추출되며, 그 추출되는 중간주파수는 중간주파 증폭기(40)에서 소정 레벨로 증폭된다.

신호 분배기(50)는 상기 중간주파 증폭기(40)에서 증폭된 신호를 분배하고, 그 중 분배된 하나의 신호는 수신 신호로 후단에 전달해주고, 분배한 또 다른 신호는 레벨 검출기(60)에 인가한다.

상기 레벨 검출기(60)는 인가되는 신호의 레벨을 검출하게 되고, 그 검출치는 차동 증폭기(70)에서 차동 증폭된 후 상기 스위치(80)를 제어하여, 두 개의 경로로 수신되는 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 쪽의 수신 신호가 선택되도록 한다.

여기서도 안테나는 전체적인 장치의 사이즈를 소형화하기 위해서 도체 체적이 큰 부품이나 회로구성을 위한 동박패턴을 이용한다.

그리고 신호 대 잡음비가 어느 정도 확보될 때까지는 일차적으로 복수 경로를 갖게 하여 저잡음 증폭하고, 그 후 신호 레벨을 검출하여 두 개의 경로중 신호대 잡음비가 확보된 신호만이 선택되어 수신 신호로써 후단에 전달해지도록 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 수신 경로가 다른 두 개의 안테나를 이용하여 복수개 경로의 신호를 수신하고, 그 수신신호의 레벨을 검출하여 신호대 잡음비가 좋은 쪽의 수신 신호만 선택되도록 함으로써, 전파의 골짜기 위치에서도 통화 단절을 미연에 방지하고, 항상 최적의 수신 레벨을 유지토록 하는 효과가 있다.

또한, 경로가 다른 두 개의 신호를 수신하는 안테나를 도체 체적이 큰 부품이나 회로구성을 위한 동박 패턴을 이용함으로써, 전체적인 장치의 사이즈를 소형화시킬 수 있는 이점도 있다.

Claims (5)

1. 수신 경로가 다른 두 개의 안테나를 통해 각각 수신되는 신호를 잡음이 최소가 되도록 각각 증폭한 후 두 신호중 하나만 선택하여 출력하는 증폭 및 신호 선택부와;

   상기 증폭 및 신호 선택부에서 선택되어진 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기와;

   상기 주파수 혼합기에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기와;

   상기 중간주파 증폭기에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기와;

   상기 신호 분배기에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기와;

   상기 레벨 검출기에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치를 상기 증폭 및 신호 선택부에 전달해주어 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 안테나는, 도체 체적이 큰 부품이나 회로구성을 위한 동박 패턴을 각각 두 개씩 이용하고, 그 두 개의 도체 또는 동박 패턴을 코일로 착, 탈시켜 원하는 주파수가 수신되도록 안테나를 구현하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 두 개의 안테나는, 동일 공간에서 수신 경로가 다른 신호를 수신하기 위한 지향성 안테나인 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치.
4. 수신 경로가 다른 두 개의 안테나의 수신 신호를 스위칭 해주는 스위치와;

   상기 스위치에 의해 선택된 수신 신호를 잡음이 최소가 되도록 저잡음 증폭하는 저잡음 증폭기와;

   상기 저잡음 증폭기에서 출력되는 수신 신호와 국부 발진주파수를 혼합하여 중간주파수를 추출하는 주파수 혼합기와;

   상기 주파수 혼합기에서 얻어지는 중간 주파수를 소정 레벨로 증폭하는 중간주파 증폭기와;

   상기 중간주파 증폭기에서 출력되는 신호를 분배해주는 신호 분배기와;

   상기 신호 분배기에서 얻어지는 신호로부터 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출기와;

   상기 레벨 검출기에서 검출된 신호 레벨을 차동 증폭하고 그 결과치로 상기 스위치를 제어하여 두 경로의 신호중 신호 대 잡음비가 좋은 수신 신호를 선택토록 하는 차동 증폭기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 두 개의 안테나는, 도체 체적이 큰 부품이나 회로구성을 위한 동박 패턴을 각각 두 개씩 이용하고, 그 두 개의 도체 또는 동박 패턴을 코일로 착, 탈시켜 원하는 주파수가 수신되도록 안테나를 구현하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 방향성 다이버시티 장치.