KR20010062576A - 무선 시스템 결합 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 시스템 및 방법은 같은 안테나 구조상에서 다수의 무선 시스템들의 기지국들의 통신들을 효과적으로 결합한다. 한 실시예에서, 무선 시스템 결합기 (combiner)는 상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 실질적으로 제거하고 상기 제 1 기지국으로부터의 전송 전력이 공유된 안테나 구성에서의 상기 제 2 기지국의 수신 회로로 공급되는 것을 방지하기 위해 제 1 및 제 2 무선 시스템들의 기지국들("제 1 기지국" 및 "제 2 기지국")과 공유된 안테나 사이의 인터페이스로서 작용한다. 상기 결합기는 상기 제 1 기지국의 듀플렉서와 공통 접속 포인트 사이의 제 1 결합기 필터와, 상기 제 2 기지국의 듀플렉서와 상기 공통 접속 포인트 사이의 제 2 결합기 필터를 포함한다. 상기 제 1 결합기 필터는, 예를들어 높은 Q 값 대역-통과 또는 대역-제거 필터를 사용하여, 상기 제 1 기지국에 할당된 주파수 대역 외부의 주파수들에서 제 1 기지국 전송기에 의해 발생된 스퓨리어스 잡음을 필터처리한다. 상기 제 2 결합기는 상기 상기 제 1 기지국의 전송 신호 전력이 상기 제 2 기지국의 수신기 회로로 공급되는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 기지국 수신대역 외부의 주파수들에서 신호 전력을 필터처리하고, 그에의해 상호변조를 방지한다.

Description

무선 시스템 결합 장치 및 그 방법{Wireless system combining arrangement and method thereof}
본 발명은 무선 통신 분야에 관한 것이다.
무선 네트워크들은 상대적으로 짧은-범위 전송기/수신기("트랜시버") 기지국들에 통상적으로 의존하며, 각각은 더 넓은 서비스 영역의 작은 지역들("셀들")내의 이동 가입자 단말기에 서비스하기 위해 스위칭 센터에 접속된다. 서비스 영역을제한된-범위 트랜시버들을 가진 작은 셀들로 분할하여, 같은 주파수들이 상기 서비스 영역의 서로다른 지역들에서 재사용될 수 있으며, 상대적으로 적은 전력을 소비하는 이동 단말기들은 서비스하는 기지국과 통신하기 위해 사용될 수 있다. 그와같은 무선 네트워크들의 서비스 제공자들은 적절한 서비스를 보장하기 위해 필요한 기지국들의 밀집된 패턴을 형성하기 위한 실질적 비용을 초래하며, 기지국들과 스위칭 센터들이 위치한 소유지를 구입하고/임대하는 비용, 에어(air)-인터페이스 채널들을 위해 사용된 주파수 대역폭을 면허를 주는 비용, 각각의 기지국, 스위칭 센터, 및 스위칭 센터들과 기지국들 사이의 육상통신선(land line) 접속들과 관련된 하드웨어/소프트웨어 비용들을 포함한다.
단일 기지국 비용의 상당한 비율은 무선 가입자 단말기들로/로부터 무선 주파수(RF)들을 전송하고/ 수신하기 위해 사용되는 안테나 구조의 비용이다. 사용된 특정 안테나 구조는 셀 반경(예를들어, 높은 이득 안테나 구조를 요구한다), 상기 셀이 분할되었는지(예를들어, 다수의 방향성 안테나들이 분할된 셀들을 위해 사용될 수 있고 반면에 전방향성의 안테나들은 분할되지 않은 셀들을 위해 사용될 수 있다), 및 다양성 수신이 실시되는지와 같은 다양한 요인들에 의존한다.
많은 지리적 지역들, 특히 대도시 지역들에 대해, 무선 서비스들에 대한 소비자 수요는 몇가지 공존하는 무선 시스템들을 지지할 수 있으며, 각각은 서로다른 블록의 주파수 스펙트럼을 할당받는다. 그와같은 공존하는 무선 시스템들은 통상적으로 독립된 네트워크 인프라 구조들을 가지며 상호 아이솔레이션을 제공하는 분리된 안테나들을 사용할 것이다. 각각의 기지국이 그들의 할당된 전송/수신 대역내에있지 않은 주파수들을 필터처리하고, 예를들어 전송 증폭기 명세가 FCC(미국 연방 통신 위원회) 규정에 따르기 위해 수용가능한 스퓨리어스(spurious) 잡음 레벨들상에 한계를 설정하기 때문에, 제 1 및 제 2 무선 시스템들의 기지국/이동 가입자 단말기로부터의 통신들은 분리된 안테나들을 사용할 때 통상적으로 서로 간섭하지 않을 것이다.
시골 지역에서, 약간 경쟁력이 있는 서비스 제공자들에 대해, 인프라구조 비용은 제한된 숫자의 가입자 때문에 주어진 지리적 영역에서 무선 네트워크 서비스를 설립하거나 확장하는 것을 배제할 수 있다. 무선 네트워크를 설립하기 위해 필요한 실질적 비용을 제출하고, 그리하여 그 네트워크 서비스 영역을 설립하고/확장하기 위한 서비스 제공자의 능력을 향상시키기 위해, 다수의 서비스 제공자 기지국들 사이의 안테나 구조들을 공유하는 것이 제안되었으며, 서로 다른 무선 시스템들의 기지국들이 서로 다른 RF 주파수상에서 전송하고/수신할 것이라는 점을 인식하게된다.
개별적 기지국들의 필터링(filtering) 회로(예를들어, 상기 전송 대역에서 주파수들을 통과시키는 제 1 대역 통과 필터와 상기 수신 대역에서 주파수들을 통과시키는 제 2 대역 통과 필터를 갖는 듀플렉서(duplexer) 장치를 사용하여)와 스펙트럼의 할당된 블록 외부의 주파수들에서의 수용가능 스퓨리어스 잡음 레벨들을 제한하는 전송 증폭기 명세에도 불구하고, 서로다른 무선 시스템들에 할당된 주파수 대역들은 각각의 기지국에 의해 수행된 종래방식대로 실시된 필터링이 공유된안테나 환경에서 각각의 무선 시스템의 통신 신호들 사이의 간섭을 방지하기에 불충분 할정도로 충분히 가까울 수 있다. 부가적으로, 공통 접속점에서의 다수의 기지국으로부터 전송 라인들의 물리적 접속은 상기 제 2 시스템의 전송 라인으로 공급되는(feeding) 한 시스템의 전송/수신 신호에 기인하는, 50 % 정도의 상당한 전력 손실("삽입 손실")을 발생시킬 것이다. 그와같은 삽입 손실은 수용가능한 신호 대 잡음 특성들을 얻기 위해 증가된 전력 및/또는 더 높은 이득 안테나를 요구할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공유된 안테나 구성의 일반적 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 공유된 안테나 구성을 위한 제 1 및 제 2 기지국와 결합기의 선택 요소들을 도시한 블록도.
도 3a는 본 발명의 원리에 따라 사용하는에 적합한 예시적인 듀플렉서 구성을 도시한 도면.
도 3b는 서로다른 무선 시스템들을 위한 예시적인 기지국 전송 및 수신 대역을 도시한 도면.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 대안의 장치를 도시한 블록도.
본 발명은 동일한 안테나 구조 상에서 다수의 무선 시스템들의 기지국들의 통신을 효율적으로 결합하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일실시예에서, 본 발명은 제 1 및 제 2 무선 시스템들("제 1 기지국"과 "제 2 기지국")의 기지국들과 공유된 안테나 사이의 인터페이스로서 작용하는 무선시스템으로서, 상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 실질적으로 제거하며, 상기 제 1 기지국으로부터의 전송 전력이 공유된 안테나 구성에서 상기 제 2 기지국의 수신 회로로 공급되는 것도 방지한다.
본 발명의 일 실시에 따른 결합기(combiner)는 상기 제 1 기지국의 듀플렉서와 공통 접속점사이에 접속된 제 1 결합기 필터와 상기 제 2 기지국의 듀플렉서와 공통 접속점사이에 접속된 제 2 결합기 필터를 포함한다. 상기 실시에서의 상기 제 1 결합기 필터는, 예를들어 높은 Q 값 대역-통과 또는 대역-거부(reject) 필터를 사용하여, 상기 제 1 기지국에 할당된 주파수 대역 외부의 주파수에서 제 1 기지국전송기에 의해 발생된 스퓨리어스 잡음을 필터처리한다. 상기 실시에서의 제 2 결합기 필터는 상기 제 1 기지국의 전송 신호 전력이 상기 제 2 기지국의 수신기 회로로 공급되는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 기지국 외부의 주파수들에서 신호 전력을 필터처리하여, 상호변조를 방지한다.
상기 제 1 및 제 2 결합기 필터들은 각각의 기지국의 회로로부터 이산 (discrete) 요소들로서 실시될 수 있고, 그래서 각각의 무선 시스템의 서비스 제공자들이 그들의 기지국을 설계하도록 허용하며, 특히 기지국은 상기 기지국이 공유된 안테나 환경에서 실시될 수 있을 것인지에 관련되지 않고 증폭기 및 필터링 회로를 전송한다. 대안으로서, 상기 제 1 및 제 2 결합기 필터들은 각각 상기 제 1 및 제 2 기지국들의 필터링 회로에 통합될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 상기 제 1 및 제 2 결합기 필터들은 상기 제 2 기지국의 주파수를 위한 공유된 안테나 구성의 제 1 기지국 측에 매우 높은 임피던스를 생성시켜 삽입손실(즉, 상기 안테나 구조와 상기 개별적인 기지국사이의 공통 포인트에 각각의 기지국을 위한 전송 라인들이 접속되었을 때 발생되는 전력 손실)을 감소시키며, 그 반대도 성립한다. 삽입 손실은 상기 제 1/ 제 2 결합기 필터와, 각각 상기 제 1/ 제 2 기지국들을 위해 할당된 주파수들로 조절된 공통 접속 포인트 사이의 전송 라인의 전기적 길이를 달성하여 더 감소될 수 있다. 그와 같이, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국의 각각을 위한 전송/수신 신호 전력은 상기 공유된 안테나 구성의 다른 기지국 측에서 실질적으로 손실되지 않을 것이다.
하나의 예시적인 실시에서, 예를들어 IS-95 A/B CDMA 표준에 따라 동작하는, CDMA(코드분할 다중접속) 시스템의 기지국과, GSM(이동 통신을 위한 글로벌 시스 템) 시스템의 베이스 트랜시버 스테이션은 결합기를 통해 동일한 안테나 구조에 접속되어 있다. CDMA 무선 시스템들의 기지국들은 825 MHz - 835 MHz의 수신대역과 870 MHz - 880 MHz("A-대역"에 대해)의 전송 대역이 통상적으로 할당되고, 반면에, GSM 무선 시스템들의 기지국들은 890 Mhz -915 MHz의 수신대역과 935 MHz - 960 MHz의 전송대역이 통상적으로 할당된다. 각각의 베이스가 그들 각각의 전송 및 수신 대역들에 있지 않은 주파수들을 필터처리한 후에도, 상기 CDMA 기지국 전송기로부터의 스퓨리어스 잡음은, 상기 CDMA 기지국의 전송 증폭기의 성능 및 CDMA 기지국에 의해 통상적으로 사용된 필터들의 롤-오프(roll-off) 특성들로 인해, 상기 GSM 기지국(예를들어, 890 MHz에서)의 수신 주파수들에서 존재할 것이다. 더욱이, 870 MHz - 880 MHz의 범위에서의 CDMA 기지국 전송 전력은 어드레스되지 않는다면 공유된 안테나 구성내의 GSM 기지국 수신기로 곧바로 공급될 것이며, 그에의해 GSM 수신 성능을 퇴화시킨다. 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 결합기 필터들은상기 GSM 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 CDMA 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 실질적으로 제거하고, 상기 CDMA 기지국으로부터의 전송 전력이 상기 GSM 기지국의 수신 회로로 공급되는 것을 방지하여 상기 결점들을 다룬다.
본 발명의 다른 측면들 및 잇점들은 다음의 상세한 설명을 읽고 도면을 참조하여 분명해질 것이다.
다음의 상세한 설명은 상기 동일한 안테나 구조상에 다수의 무선 시스템들의기지국을 위한 통신들을 효율적으로 결합하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 발명은 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 실질적으로 제거하고, 상기 제 1 기지국으로부터의 전송 전력이 공유된 구성에서의 상기 제 2 기지국의 수신회로로 공급되는 것을 방지하여, 각각의 무선 시스템의 통신들을 고립시키는 무선 시스템 결합기이다. 본 발명의 예시적인 실시예들은 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1에서, 본 발명의 실시에에 따른 공유된 안테나 구성(100)을 예시하는 일반적인 블록도가 도시된다. 도 1에 도시된 바와같이, 상기 공유된 안테나 구성(100)은 결합기(150)를 통해 안테나(180)에 접속된 제 1 무선 시스템(110)의 기지국("제 1 기지국(110)") 및 제 2 무선 시스템(130)의 기지국("제 2 기지국 (130)")을 포함한다. 아래에 상세히 논의된 바와같이, 상기 결합기는 상기 제 1 기지국(110) 및 상기 제 2 기지국(130)의 RF 통신들을 고립시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상기 제 1 기지국(110), 상기 제 2 기지국 (130), 및 상기 결합기(150)의 선택요소들을 도시한다. 도 2에 도시된 바와같이, 상기 제 1 기지국(110)은 전송 회로(112), 전송 증폭기(113), 수신 회로(114), 및 듀플렉서(116)를 포함한다. 상기 전송 증폭기(113)와 상기 수신 회로(114)는 각각 상기 듀플렉서(116)에 접속되어 있다. 상기 전송 회로(112)는 다수의 통신 입력들 입력1, ..., 입력M, 예를들어, 공중 회선 교환 전화망(Public Switched Telephone Network)으로부터 수신된 음성 트래픽(traffic) 및/또는 프레임 릴레이 네트워크로부터 수신된 데이터 트래픽을, 이동 스위칭 센터(도시되지 않음)를 통해 수신하며,증폭된 RF 전송 신호 Tx를 생성하기 위해 상기 전송 증폭기(113)에 의해 증폭된, 변조된 RF 신호를, 예를들어 공지된 베이스밴드 및 RF 프로세싱 기술들을 사용하여 발생시킨다. 상기 전송 증폭기(113)는 상기 듀플렉서(116)에 Tx를 출력한다.
전송 증폭기들은 30 kHz이상의 비-할당된 대역과 같은 비-할당된 주파수들의 범위에 대해 상기 기지국 증폭기에 의해 출력된 스퓨리어스 잡음의 양을 제한하기 위해, 예를들어 상기 FCC에 의해 조절된 바와같이, 성능 명세(performance specification)들을 통상적으로 따라야 한다. 예를들어, 상기 제 1 기지국의 전송 전력이 20 Watts라면(즉, 43 dBm), 상기 전송 증폭기의 성능 명세는 상기 기지국의 할당된 전송 대역(30 kHz 대역에 대해 측정된) 바로 외부의 주파수들에서의 스퓨리어스 잡음 이미션(emission)에 대한 -60 dB의 최대값을 요구할 수 있다.
상기 수신 회로(114)는 상기 듀플렉서(116)로부터 RF 수신 신호 Rx를 수신하고, 예를들어 잘 공지된 기술들을 사용하여, Rx로부터 트래픽/제어 정보를 회복하며, 다수의 트래픽 신호들 출력1, ...,출력N을 상기 이동 스위칭 센터(도시되지 않음)에 출력한다. 상기 제 2 기지국(130)은 유사하게 전송 회로(132), 전송 증폭기 (133), 수신 회로(134), 및 듀플렉서(136)를 포함하며, 상기 제 1 기지국(110)에 대해 상기에 논의된 방식으로 동작한다.
상기 결합기(150)는 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)와 공통 접속 포인트(156)사이에 접속된 제 1 결합기 필터(157)와, 상기 제 2 기지국(130)의 상기 듀플렉서(136)와 상기 공통 접속 포인트(156)사이에 접속된 제 2 결합기 필터(152)를 포함한다. 상기 공통 접속 포인트(156)는 상기 안테나(180)에 접속되어 있다.상기 제 1 결합기 필터(154) 및 상기 제 2 결합기 필터(152)의 동작은 아래에 상세히 논의될 것이다.
도 3a는 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)와 상기 제 2 기지국(130)의 듀플렉서(136)를 실시하는데 적합한 통상적 듀플렉서 구성을 도시한다. 도 3a에 도시된 바와같이, 상기 듀플렉서(116)는 상기 전송 증폭기(113)로부터 Tx를 수신하고, 상기 기지국 전송 대역 경계의 위쪽와 아래쪽에 있는 Tx의 주파수들을 필터처리하며, 상기 제 1 결합기 필터(154)의 결과를 상기 결합기(150)에 출력하는 기지국 전송 대역 통과 필터(BPF BT)(116a)를 포함한다. 상기 듀플렉서(116)는 상기 결합기(150)의 제 1 결합기 필터(154)로부터 RF 신호들을 수신하고, 상기 기지국 수신 대역 경계의 위쪽와 아래쪽에 있는 주파수들을 필터처리하며, 상기 결과적인 신호 Rx를 상기 수신 회로(114)에 출력하는 기지국 수신 대역 통과 필터(BPF BR)(116b)를 더 포함한다. 상기 제 2 기지국(130)의 듀플렉서(136)는 마찬가지로 도 3a에 도시된 구성을 가질 수 있지만, BPF BT와 BPF BR을 위한 서로다른 통과-대역들을 가질 것이다.
도 3b는 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)와 상기 제 2 기지국(130)의 듀플렉서(136)의 예시적인 대역 통과 필터링 효과를 도시한다. 도 3b의 예는 예시의 목적으로 상기 제 1 기지국(110)이 825 MHz - 835 MHz의 수신대역과 870 MHz - 880 MHz("A-대역")의 전송 대역이 할당된 CDMA 무선 시스템에 속하고, 상기 제 2 기지국(130)이 890 MHz - 915 MHz의 수신대역과 935 MHz - 960 MHz의 전송대역이 할당된 GSM 무선 시스템에 속하는 것을 가정한다. 본 발명의 원리들은 CDMA 및 GSM기지국들을 위한 공유된 안테나 구성에만 적용되지는 않는다는 것이 인식되어야 하며, 이것들은 대신에 예시적인 목적으로 상세하게 논의된다.
도 3b에서, 상기 CDMA 기지국 수신 대역의 아래쪽과 위쪽 경계들은 각각 BRLCDMA와 BRHCDMA로 라벨이 붙여지고, 상기 CDMA 기지국 전송 대역의 아래쪽과 위쪽 경계들은 각각 BTLCDMA와 BTHCDMA로 라벨이 붙여지며, 상기 GSM 기지국 수신 대역의 위쪽과 아래쪽 경계들은 각각 BRLGSM과 BRHGSM으로 라벨이 붙여지고, 상기 GSM 기지국 전송 대역의 위쪽과 아래쪽 경계들은 각각 BTLGSM과 BTHGSM으로 라벨이 붙여진다. 도 3b의 예로부터 볼수 있는 바와같이, 기지국에서의 듀플렉서 장치의 필터들은 상기 위쪽 및 아래쪽 대역 경계들의 바로 위와 아래에 있는 주파수들에서 롤-오프 효과들을 나타낸다. 상기 CDMA 수신 대역과 상기 GSM 전송 대역 경계에서의 그와같은 롤-오프 효과들은 상기 예에서 해로운 것은 아니지만, BTHCDMA와 BRLGSM의 근접은 상기 제 1 기지국의 전송 증폭기(113)의 성능때문에 상기 제 1 및 제 2 기지국들 사이에 간섭을 발생시킬 것이며, 이것은 상기 GSM 기지국의 낮은쪽 수신 주파수들에서의 스퓨리어스 잡음과, 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116) 및 상기 제 2 기지국 (130)의 듀플렉서(136)에 의해 수행된 필터링의 상대적으로 점진적인 롤-오프 특성들을 생성할 것이다.
상기 제 1 기지국(110)이 CDMA 기지국이고 상기 제 2 기지국(130)이 GSM 기지국인 구성에 적용됨에 따라, 상기 결합기(150)는 다음의 2가지 목적들에 작용하게 된다: (1) GSM 수신 주파수들(즉, 890 MHz와 915 MHz사이)에서 상기 제 1 기지국(110)으로부터 스퓨리어스 잡음을 제거한다; 와 (2) GSM 수신 신호들과 CDMA 전송 신호들사이의 상호변조를 방지하기 위해 상기 제 1 기지국(110)의 CDMA 전송 전력이 상기 제 2 기지국(130)의 GSM 수신기로 공급되는 것을 방지한다.
예시 목적을 위해, 상기 제 1 기지국(110)의 전송 전력이 20 W(즉, 43 dBm)이고, 상기 제 1 기지국의 전송 증폭기(113)의 성능 명세가 890 MHz의 주파수에서 -60dB/30 kHz(즉, 30 kHz대역에 대해 측정된 스퓨리어스 잡음)을 요구하고, 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)가 890 MHz에서 76 dB의 제거(rejection)를 달성한다고 가정될 수 있다. 그러므로, 상기 예시적인 특성들에 따라, 890 MHz에서의 상기 제 1 기지국(110)으로부터의 스퓨리어스 잡음은 -93 dBm/30 KHz(즉, 43 dBm - 60 dB - 76 dB)이다. 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국이 분리된 안테나들을 사용하려 한다면, 스퓨리어스 잡음의 그와같은 레벨은, 상기 분리된 안테나들이 약 50 dB의 부가적 아이솔레이션(isolation)을 제공하기 때문에 중요하지 않을 것이다. 상기 응용의 발명자들은, 그러나, 상기 제 1 기지국(110)으로부터의 스퓨리어스 잡음이 달리 어드레싱되지 않으면 CDMA/GSM 공유된 안테나 구성에서 상기 제 2 기지국(130)과 간섭할 것이라는 점을 발견했다.
상술된 CDMA/GSM 결합 환경을 위한 본 발명의 예시적인 실시에서, 상기 제 1 결합기 필터(154)는 825 MHz - 880 MHz의 통과대역과 가파른(steep) 롤-오프 특성들, 예를들어 890 MHz에서 약 40 dB의 부가적 감쇠(attenuation)를 제공하기 위해 약 2000의 Q값을 갖는 다중-구역(multi-section) 공진 필터에 의해 특징지워지는 대역-통과 필터이며, 그에의해 효율적으로 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)로부터의 스퓨리어스 잡음이 상기 제 2 무선 시스템(130)의 수신 주파수들(즉, 890 MHz에서 915 MHz)과 간섭하지 않게 한다. 상기 제 1 결합기 필터(154)는 890 MHz - 915 MHz의 범위에서 가능하게 간섭하는 주파수들을 제거하는 대역-제거 필터(또는 "노치(notch)"필터)일 수 있다.
상기 응용의 발명자들은, CDMA/GSM 공유된 안테나 구성에서, 상기 CDMA 기지국으로부터의 전송 전력은 상기 공통 접속 포인트로부터 GSM 기지국의 수신회로로 공급될 가능성이 있다는 것도 발견하였고, 그에의해, 달리 어드레싱되지 않으면 수신기 성능에 영향을 줄 GSM 수신 신호들과의 상호변조를 발생시킨다. 더 명확히 하면, 예시적인 목적으로 870 MHz - 880 MHz사이의 주파수들에서의 CDMA 전송 전력이 상기 제 2 기지국(134)의 수신 회로(134)의 입력에서 -50 dBm 이하이어야 하고, 상기 제 1 기지국(110)의 전송 증폭기(113)의 출력에서의 공칭(nominal) CDMA 전송 전력(870 MHz 내지 880 MHz에서)은 43 dBm이고, 상기 제 2 기지국(130)의 듀플렉서 (136)는 880 MHz에서 20 dB의 제거(rejection)를 달성한다고 가정하면, 그다음에 부가적인 73 dB의 제거가 상호변조를 방지하기 위해 880 MHz에서 필요해진다. 상술된 CDMA/GSM 결합 환경을 위한 본 발명의 예시적인 실시에서, 상기 제 2 결합기 필터(152)는 890 MHz - 960 MHz의 통과대역에 의해 특징지워지는 대역-통과 필터 및 가파른 롤-오프 특성들, 예를들어 880 MHz에서 약 73 dB 감쇠를 제공하기 위해 약 2000의 Q값을 갖는 다중-구역 공진 필터로서 실시된다. 상기 제 1 결합기 필터(154)와 같이, 상기 제 2 결합기 필터(152)는 870 MHz - 880 MHz의 대역에서와 같은 가능하게 간섭하는 주파수들을 제거하는 대역-제거 필터로서 실시될수 있다.
(1) 상기 제 2 기지국(130)의 수신 주파수들에서 상기 제 1 기지국(110)으로부터 스퓨리어스 잡음을 제거하고, (2) 상기 제 1 기지국으로부터의 전송 전력이 상기 제 2 기지국(130)의 수신 회로(134)로 공급되는 것을 방지하는 상술된 목적들에 작용하는 것에 부가하여, 본 발명에 따른 결합기(150)의 잇점은, 상기 결합기가 상기 제 1 기지국(110) 및 상기 제 2 기지국(130)의 회로로부터 이산 (discrete) 요소로서 실시될 때, 서비스 제공자들은 기지국 회로 설계를 수정할 필요가 없고, 즉히 상기 기지국이 공유된 안테나 환경에서 실시될 때 전송 증폭기와 필터링 회로를 수정할 필요가 없다는 점이다. 그러나, 상기 제 1 및 제 2 결합기 필터들은 상술된 기능들을 달성하기 위해 상기 제 1 기지국(110) 및 제 2 기지국(130)의 필터링 회로를 수정하여 실현될 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
부가적 잇점으로서, 본 발명의 실시예에 따른 결합기 구조는 삽입 손실을 크게 감소시킨다(즉, 각각의 기지국에 대한 전송 라인들 상기 개별적인 기지국들과 상기 안테나 구조사이의 공통 포인트에 접속될 때 발생되는 전력 손실). 더 명확히하면, 상기 제 1 결합기 필터(154)가 상기 제 1 기지국(110)의 듀플렉서(116)에 접속되고 상기 제 2 결합기 필터(152)가 상기 제 2 기지국(136)의 듀플렉서(136)에 접속되는 도 2에 도시된 예시적인 실시에 대해, 상기 공통 접속 포인트(156)로부터의 공유된 안테나 구성의 제 2 기지국 측을 조사하는 임피던스는 상기 제 2 결합기 필터(152)의 존재로 인해 상기 제 1 기지국(110)의 전송(및 수신)주파수들에 대해 매우 높다. 상기 제 1 기지국(110)의 전송 신호(및 수신 신호)가 상기 공통 접속 포인트(156)로부터의 공유된 안테나 구성의 제 2 기지국 측(130)을 조사하는 그와같은 높은 임피던스를 발견한다면, 상기 제 1 기지국(110)의 전송신호(및 수신 신호)는 매우 작은 손실을 가지고 상기 안테나에 들어가고/로부터 수신될 것이다.
유사하게, 상기 공통 접속 포인트(156)으로부터 상기 공유된 안테나 구성의 제 1 기지국(110)측을 조사하는 임피던스는 상기 제 1 결합기 필터(154)의 존재로 인해 상기 제 2 기지국(130)의 수신(및 전송) 주파수들에 대해 매우 높다. 상기 제 2 기지국(130)의 수신 신호(및 전송 신호)가 상기 공통 접속 포인트(156)로부터 상기 공유된 안테나 구성의 제 1 기지국(110)측을 조사하는 그와같은 높은 임피던스를 발견한다면, 상기 제 1 기지국(110)의 수신 신호(및 전송 신호)는 매우 작은 손실을 가지고 상기 안테나(180)로 들어가고/로부터 수신될 것이다.
삽입 손실은 아래에 논의된 바와같이, 조절된 전송 구성을 실시하여 더 감소될 수 있다. 도 2에 도시된 바와같이, 상기 제 1 결합기 필터(154)는 전송 라인(11), 예를들어 동축 케이블을 통해 상기 공통 접속 포인트(156)에 접속되고, 상기 제 2 결합기 필터(152)는 전송 라인(12)를 통해 상기 공통 접속 포인트 (156)에 접속된다. 상기 공통 접속 포인트(156)로부터 (11)의 경로를 조사하는 상기 임피던스, Zin(11)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Zin(11) = -jZ0cot(BL1) (1)
여기서, Z0는 상기 전송 라인의 특징적인 임피던스, 예를들어 동축 케이블에 대해 약 50Ω이고, L1은 상기 전송 라인(11)에 대한 길이이며, B는 파수이다(즉,2Π/λ 이며 주파수에 의존한다). 식 (1)은 Zin(11)이 다음과 같이 표현될 수 있다는 것을인식하여 유도된다:
(2)
식 (2)에서, Zload는 상기 제 1 결합기 필터(154)의 임피던스에 의해 표현될 수 있다. Zload가 Z0에 대해 상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 매우 높기때문에, 식 (2)의 분자 및 분모에서의 Z0항은 무시될 수 있고 다음 식을 남긴다:
(3)
식 (3)은 단지 식 (1)의 다른 표현이고, Zin(11)은 BL1,"전기적 길이"가 근사적으로 180°와 같을 때 최대화될 수 있다는 것을 보여준다. (11)에 대해, λ는 상기 제 1 결합기 필터(154)에 대한 통과-대역의 근사적인 중심 주파수(예를들어, 상술된 CDMA/GSM 예에 대한 850 MHz)의 파장으로 표현될 수 있다. 그러므로, 삽입 손실을 더 줄이기 위해(즉, 조절된 전송 구성을 달성하는것) 850 MHz의 공칭 주파수에 대한 근사적으로 180°의 전기적 길이를 발생시키는, 전송 라인(11)에 대한 길이 L1이 선택될 수 있다.
이러한 같은 원리들은 (12)에 적용되고, 그래서 Zin(12)는 (12)에 대한 상기 전기적 길이가 근사적으로 동일한 180°일 때 제 1 기지국(110)에 할당된 주파수들에 대해 최대가 될 것이다. (12)에 대해, λ는 상기 제 2 결합기 필터(152)의 통과대역의 근사적인 중심 주파수(예를들어, 상술된 CDMA/GSM 예에 대한 935 MHz)에서의 파장으로 표현될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 대한 대안의 장치를 도시한다. 도 4에 도시된 바와같이, 상기 대안의 실시예의 제 1 기지국(110)은 각각 상기 기지국 전송 및 기지국 수신 대역들에 있지 않은 주파수 성분들을 필터처리하기 위한 듀플렉서 대신에, 한쌍의 심플렉서들(simplexers), 전송 심플렉서(118), 및 수신 심플렉서 (119)를 포함한다. 따라서, 상기 대안의 실시예에서의 상기 제 1 결합기 필터 (154)는 상기 제 1 기지국(110)의 전송 경로로부터 발생되는 스퓨리어스 잡음을 제거하는 전송 결합기 필터(154a)를 포함한다. 상술된 결합된 CDMA/GSM 예에대해, 상기 전송 결합기 필터(154a)는 890 MHz에서 근사적으로 40 dB인 부가적 감쇠를 제공하기 위해 870 MHz - 880 MHz의 통과 대역을 갖는 대역-통과 필터일 수 있다. 상기 전송 결합기 필터(154a)는 대역-제거 필터로 구현될 수도 있으며, 이것은 상술된 CDMA/GSM 결합 예에 대해 890 MHz와 915 MHz사이의 주파수들을 제거한다. 도 4에 도시된 대안의 실시예에서 상기 제 2 기지국(130)및 상기 제 2 결합기 필터(152)는 도 2와 같지만, 상기 제 2 기지국(130)은 듀플렉서(136)대신에 한쌍이된 심플렉서들을 사용하여 유사하게 실시될 수 있다. 더욱이, 도 4에 도시된 상기 전송 결합기 필터(154a) 및 상기 제 2 결합기 필터(152)는 상기 제 1 기지국(110) 및 상기 제 2 기지국(130)의 필터링 회로로부터 분리된 요소들로 도시되지만, 상기 제 1 기지국(110)의 전송 심플렉서(118)및 상기 제 2 기지국(135)의 듀플렉서(136)이 상술된 결과들을 달성하기 위해 수정될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 구현될 수 있는 본 발명의 다양한 변형 및 응용들이 예측된다는 것이 당업자에게는 분명하다.
본 발명은 동일한 안테나 구조 상에서 다수의 무선 시스템들의 기지국들의 통신을 효율적으로 결합하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일실시예에서, 본 발명은 제 1 및 제 2 무선 시스템들("제 1 기지국"과 "제 2 기지국")의 기지국들과 공유된 안테나 사이의 인터페이스로서 작용하는 무선시스템으로서, 상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 실질적으로 제거하며, 상기 제 1 기지국으로부터의 전송 전력이 공유된 안테나 구성에서 상기 제 2 기지국의 수신 회로로 공급되는 것도 방지한다.

Claims (18)

  1. 제 1 무선 시스템과 연관된 제 1 기지국 및 제 2 무선 시스템에 연관된 제 2 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하기 위한 결합기에 있어서,
    상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국에 대한 통신을 고립시키기 위해 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국의 각각의 회로와 상기 공유된 안테나 구조를 위한 공통 접속 포인트사이에서 인터페이스하는, 결합기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기는 상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스(spurious) 잡음을 감소시키기 위한 제 1 결합기 필터를 포함하는, 결합기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결합기는 상기 제 1 스테이션으로부터의 전송 신호 전력이 상기 공통 접속 포인트를 통해 상기 제 2 기지국의 수신 경로로 공급되는 것을 방지하기 위한 제 2 결합기 필터를 더 포함하는, 결합기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 결합기 필터 및 상기 제 2 결합기 필터 중 적어도 하나가 대역-통과 필터인, 결합기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 결합기 필터 및 상기 제 2 결합기 필터 중 적어도 적어도 하나가 대역-제거 필터인, 결합기.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 결합기 필터는 상기 제 1 기지국의 듀플렉서에 접속되는, 결합기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 결합기 필터는 상기 제 1 기지국의 전송 심플렉서에 접속된 전송 필터를 포함하는, 결합기.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 결합기 필터는 상기 제 2 기지국의 듀플렉서에 접속되는, 결합기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 시스템은 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템이고, 상기 제 2 무선 시스템은 이동 통신을 위한 글로블 시스템(GSM)의 시스템인, 결합기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 기지국에 870 MHz - 880 MHz의 전송대역이 할당되고, 상기 제 2 기지국에 890 MHz - 915 MHz의 수신대역이 할당된, 결합기.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 결합기 필터와 상기 공통 접속 포인트사이의 전송 라인은 삽입 손실을 최소화하는 전기적 길이를 갖는, 결합기.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 결합기 필터와 상기 공통 접속 포인트사이의 전송 라인은 삽입 손실을 최소화하는 전기적 길이를 갖는, 결합기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기는 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국의 필터링 (filtering) 회로로부터 분리된, 결합기.
  14. 제 1 무선 시스템과 연관된 제 1 기지국과 제 2 무선 시스템과 연관된 제 2 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법으로서,
    상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국을 위한 통신을 고립시키기 위해서, 상기 제 1 기지국 및 상기 제 2 기지국의 각각의 회로와 상기 공유된 안테나 구조를 위한 공통 접속 포인트사이에서 인터페이스하기 위해 결합기를 이용하는, 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 기지국에 할당된 주파수들에서 상기 제 1 기지국으로부터의 스퓨리어스 잡음을 감소시키기 위해 상기 제 1 기지국에 할당된 대역폭밖의 주파수들을 필터링하는 단계를 포함하는, 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 제 1 스테이션으로부터의 전송 신호 전력이 상기 공통 접속 포인트를 통해 상기 제 2 기지국의 수신 경로로 공급되는 것을 방지하기 위해 상기 제 2 기지국에 할당된 대역폭 밖의 주파수들을 필터링하는 단계를 더 포함하는, 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 무선 시스템은 코드분할 다중접속(CDMA) 시스템이고 상기 제 2 무선 시스템은 이동 통신을 위한 글로벌 시스템(GSM)의 시스템인, 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 기지국에 870 MHz - 880 MHz의 전송 대역이 할당되고 상기 제 2 기지국에 890 MHz - 915 MHz 의 수신 대역이 할당된, 기지국을 공유된 안테나 구조에 접속하는 방법.
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