KR20020057204A

KR20020057204A - 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기

Info

Publication number: KR20020057204A
Application number: KR1020000087479A
Authority: KR
Inventors: 박홍준
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-12-30
Filing date: 2000-12-30
Publication date: 2002-07-11

Abstract

본 발명은 주파수 하향 변환기에 수신된 신호레벨이 과다하게 입력되었을 경우 FER(Frame Error Rate)의 저하를 막을 수 있도록 한 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 쏘필터로부터 출력되는 신호를 전달받아 커플링하고, 그 결합된 신호의 레벨을 검출한 후 그 검출 레벨에 따라 저역필터에서 출력되는 중간주파수의 감쇄 레벨을 조절하여 증폭기로 전달해주는 전력 리미터부를 포함하여 구성되어져, A/D 변환기의 수신 허용 레벨의 상한치나 그 이상의 레벨을 갖는 신호가 수신되면 이 신호 레벨을 어느 일정치로 감쇄시키는 기능을 함으로써 A/D 변환기 입력단의 포화를 방지하는 효과가 있다.

Description

이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기{Apparatus for frequency down-converter in BTS system}

본 발명은 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 하향 변환기에 수신된 신호레벨이 과다하게 입력되었을 경우FER(Frame Error Rate)의 저하를 막을 수 있도록 한 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템은 사람, 자동차, 선박, 열차, 항공기등 이동체를 대상으로 하는 통신 시스템으로, 이에는 이동전화(휴대전화, 차량전화), 항만전화, 항공기전화, 이동공중전화(열차, 유람선, 고속버스 등에 설치), 무선호출, 무선전화, 위성이동통신, 아마추어무선, 어업무선등이 포함된다.

이러한 이동통신에는 아날로그 방식을 사용하는 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)시스템, 디지털 방식을 사용하는 CDMA 및 TDMA(Time Division Multiple Access, 시분할 다원 접속)시스템, FDMA(Frequency Division Multiple Access, 주파수 분할 다원접속)시스템 등이 있고, PCS(Personal Communication System, 개인 휴대통신)와 IMT-2000(International Mobile Telecommunication in the year 2000, 범세계 이동통신)등의 시스템이 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이동국(MS)(10)은 기지국(BTS)(20)과 무선으로 통신을 수행하며, 특히 이동중 통화가 가능하다. 기지국(20)은 제어국(BSC)(30)의 제어에 따라 상기 이동국(10)과 무선으로 통신을 수행하며, 제어국(30)은 상기 기지국(20)을 제어한다. 교환국(MSC)(40)은 상기 이동국(10)에서 송신된 신호는 타국 또는 다른 통신망으로 스위칭 해주고, 타국 또는 다른 통신망에서 송신된 신호는 스위칭 하여 상기 이동국(10)측에 연결해준다.

그리고, 기지국관리부(40)는 상기 기지국(30)을 관리한다.

또한, 상기 기지국(BTS)(20)에는 수신된 RF신호를 4.95MHz의 아날로그 IF신호로 만들어내는 주파수 하향 변환기(미도시)가 내장되어 있다.

여기서, 상기 4.95MHz의 IF 신호는 주파수 하향 변환기에 내장되어 있는 디지털부(미도시)내의 A/D변환기(미도시)에 의해 디지털 신호로 변환된다.

그리고, A/D변환기로 유입된 신호는 주파수 하향 변환기의 AGC(Automatic Gain Control) 기능으로 일정한 레벨로만 수신되기 때문에 수신신호 레벨의 변화에 따른 FER(Frame Error Rate)의 저하는 없었다.

한편, 이동통신 시스템의 신기술인 소프트웨어 라디오(Software Radio) 기술이거나 그 일부라 할 수 있는 디지털 라디오(Digital Radio) 기술을 도입하면 하나의 RF부와 디지털부 모듈만으로도 멀티-캐리어(Multi-Carrier)를 처리할 수 있기 때문에 채널당 하나의 모듈을 하용하던 기존의 기지국과 비교하여 많은 비용을 절감할 수 있다.

또한, A/D 변환기의 발전으로 IF 주파수를 더 높은 70MHz 대역으로 사용이 가능하게 되었으며 디지털 프로세싱에 의해 채널을 분리하게 된다.

그러나, 상기 주파수 하향 변환기에서는 1X와 3X를 하나의 보드에서 처리하여야 하기 때문에 AGC 기능을 디지털부로 옮겨 처리를 담당하며, 다만 RF신호를 IF신호로 주파수 변환하는 기능만을 한다.

따라서, 아무리 시스템의 레벨 버짓을 잘 하였다 하더라도 중계기를 이용한 인-빌딩(In-Building) 시스템등과 같이 연동할 수 있는 여러 변형된 시스템을 구성할 수 있기 때문에 만약, 수신신호가 디지털부의 A/D 변환기로 입력시 허용레벨을넘는 신호가 수신되면 FER의 현저한 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, 주파수 하향 변환기에 전력 리미터부를 구성하여 A/D 변환기의 수신 허용 레벨의 상한치를 넘는 신호가 입력되면 전력 리미터부에서 수신신호를 어느 일정치 신호레벨로 감쇄시켜 시스템의 수신 FER의 열화를 막을 수 있도록 한 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기의 특징은, 수신되는 RF신호와 전압제어발진기로부터 출력되는 로컬신호를 믹싱하는 먹서와, 상기 먹서로부터 출력되는 신호를 수신하여 설정 레벨로 감쇄하는 튜닝감쇄기와, 상기 튜닝감쇄기로부터 감쇄되어 출력되는 신호와, 전압제어발진기로부터 출력되는 채널 로컬신호를 믹싱하는 먹서와, 상기 먹서로부터 출력되는 신호를 저역 필터링하는 저역필터와, 상기 저역필터로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 증폭되어 출력되는 신호를 일정 대역으로 필터링하는 쏘필터로 구성된 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기에 있어서, 상기 쏘필터로부터 출력되는 신호를 전달받아 커플링하고, 그 결합된 신호의 레벨을 검출한 후 그 검출 레벨에 따라 상기 저역필터에서 출력되는 중간주파수의 감쇄 레벨을 조절하여 상기 증폭기로 전달해주는 전력 리미터부를 포함하여 구성된다.

도 1은 일반적인 이동통신 시스템의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기를 나타낸 블록 구성도,

도 3은 도 2의 전력 리미터부에 대한 상세회로도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

148 : 커플러, 150 : 대역필터,

152 : 제6증폭기, 154 : 검파기,

156 : 비교기, 158 : 감쇄모듈.

이하, 본 발명에 따른 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기를 나타낸 블록 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 참조부호 100은 입력되는 수신 RF신호를 증폭하는 제1증폭기를 나타내고, 참조부호 102는 상기 제1증폭기(100)에서 출력되는 신호를 설정 대역으로 필터링하는 제1대역필터를 나타내며, 참조부호 104는 상기 제1대역필터(102)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제1패드(PAD)부를 나타낸다.

참조부호 106은 로컬 신호를 발생하는 제1전압제어발진기를 나타내고, 참조부호 108는 상기 제1전압발진기(106)에서 출력되는 로컬 신호를 저역 필터링하는 제1저역필터를 나타내며, 참조부호 110은 상기 제1저역필터(108)의 출력신호를 소정 레벨로 증폭하는 제2증폭기를 나타낸다.

그리고, 참조부호 112는 상기 제2증폭기(110)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제2패드(PAD)부를 나타낸다,

그리고, 참조부호 114는 상기 제1패드부(104)에서 출력되는 수신 RF신호와 상기 제2패드부(112)에서 출력되는 로컬 신호를 혼합하는 제1믹서를 나타내고, 참조부호 116은 상기 제1믹서(114)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제3패드부를 나타내며, 참조부호 118은 상기 제3패드부(116)에서 출력되는 신호를 저역 필터링하는 제2저역필터를 나타낸다.

참조부호 120은 상기 제2저역필터(118)에서 출력되는 신호를 소정 레벨로 증폭하는 제3증폭기를 나타낸다.

참조부호 122는 상기 제3증폭기(120)에서 출력되는 신호를 설정 레벨로 감쇄시키는 튜닝감쇄기를 나타내고, 참조부호 124는 상기 튜닝감쇄기(122)에서 출력되는 신호를 일정 대역으로 필터링하는 제1쏘필터(SAW:Surface Acoustic Filter)를 나타내며, 참조부호 126은 상기 제1쏘필터(124)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제4패드(PAD)부를 나타낸다.

참조부호 128은 채널 로컬신호를 발생하는 제2전압제어발진기를 나타내고, 참조부호 130은 상기 제2전압발진기(128)에서 출력되는 로컬 신호를 저역 필터링하는 제3저역필터를 나타내며, 참조부호 132는 상기 제3저역필터(130)의 출력신호를 소정 레벨로 증폭하는 제4증폭기를 나타낸다.

그리고, 참조부호 134는 상기 제4증폭기(132)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제5패드(PAD)부를 나타낸다,

그리고, 참조부호 136은 상기 제4패드부(126)에서 출력되는 수신 중간주파수와 상기 제5패드부(134)에서 출력되는 채널 로컬신호를 혼합하는 제2믹서를 나타내고, 참조부호 138은 상기 제2믹서(136)에서 출력되는 신호를 트래킹하는 제6패드부를 나타내며, 참조부호 140은 상기 제6패드부(138)에서 출력되는 수신 중간주파수를 저역 필터링하는 제4저역필터를 나타낸다.

참조부호 142는 상기 제4저역필터(140)에서 출력되는 중간주파수를 소정 레벨로 감쇄시키는 전력 리미터부를 나타내고, 참조부호 144는 상기 전력리미터부(142)에서 출력되는 감쇄신호를 소정 레벨로 증폭하는 제5증폭기를 나타내며, 참조부호 146은 상기 제5증폭기(142)에서 출력되는 신호를 일정 대역으로 필터링하는 제2쏘필터를 나타낸다.

상기 전력 리미터부(142)는 상기 제2쏘필터(146)에서 출력되는 일정 대역 신호를 커플링하여 출력레벨에 대응하는 신호로 출력하는 커플러(148)와, 상기 커플러(148)에서 출력되는 낮은 레벨을 설정 대역으로 필터링하는 제2대역필터(150)와, 상기 제2대역필터(150)에서 출력되는 신호를 소정 레벨로 증폭하는 제6증폭기(152)와, 상기 제6증폭기(152)에서 출력되는 신호를 검파하는 검파기(154)와, 상기 검파기(154)의 출력 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하고 그 결과치로 감쇄 제어신호를 발생하는 비교기(156)와, 상기 비교기(156)에서 출력되는 감쇄 제어신호에 따라 상기 제4저역필터(140)에서 출력되는 중간주파수를 감쇄시키거나 그대로 출력하는 감쇄모듈(158)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, RF 수신단으로 입력되는 RF신호는 제1증폭기(100)에서 증폭되고 제1대역필터(102)에서 설정 대역으로 필터링된 후, 제1패드(PAD)부(104)에 입력된다.

이때, 상기 제1패드부(104)는 입력된 신호를 트래킹한다.

그리고, 제1전압제어발진기(106)에서 출력되는 로컬 신호(Rx_IF_LO)는 제1저역필터(108)에서 저역 필터링되고 제2증폭기(110)에서 소정 레벨로 증폭된 후, 제2패드(112)부에 입력된다.

이때, 상기 제2패드부(112)는 입력된 로컬 신호를 트래킹한다.

상기 제1패드부(104)로부터 출력되는 수신 RF신호와 상기 제2패드부(112)로부터 출력되는 로컬 신호는 제1믹서(114)에 입력된다.

상기 제1믹서(114)는 전술한 바와 같이, 전달되는 두개의 신호 즉, 수신 RF신호와 로컬 신호를 혼합하여 중간주파수를 출력하게 되고, 이렇게 출력되는 중간주파수는 제3패드부(116)에서 트래킹이 이루어지고, 제2저역필터(118)에서 저역 필터링된 후 제3증폭기(120)에서 소정 레벨로 증폭된다.

상기 제3증폭기(120)에서 출력되는 신호는 튜닝감쇄기(122)를 통해서 설정 레벨의 수신 중간주파수로 감쇄가 이루어지고 제1쏘필터(124)에서 일정 대역으로 필터링된 후, 제4패드부(126)에 입력된다.

이때, 상기 제4패드부(126)는 입력된 수신 중간주파수를 트래킹한다.

그리고, 제2전압제어발진기(128)에서 출력되는 채널 로컬신호(CH_LO)는 제3저역필터(130)에서 저역 필터링되고 제4증폭기(132)에서 소정 레벨로 증폭된 후, 제5패드(134)부에 입력된다.

이때, 상기 제5패드부(134)는 입력된 채널 신호를 트래킹한다.

상기 제4패드부(126)로부터 출력되는 수신 RF 중간주파수와 상기 제5패드부(134)로부터 출력되는 채널 신호는 제2믹서(136)에 입력된다.

상기 제2믹서(136)는 전술한 바와 같이, 전달되는 두개의 신호 즉, 수신 RF중간주파수와 채널 로컬신호를 혼합하여 중간주파수를 출력하게 되고, 이렇게 출력되는 중간주파수는 제6패드부(138)에서 트래킹이 이루어지고 제4저역필터(140)에서저역 필터링된 후, 전력 리미터부(142)의 감쇄모듈(158)에 입력된다.

상기 감쇄모듈(158)에서 출력되는 감쇄신호는 제5증폭기(144)에서 증폭되고 제2쏘필터(146)에서 일정 대역 신호로 필터링된 후, 전력 리미터부(142)의 커플러(148)에 입력된다.

이때, 상기 커플러(148)는 커플링된 신호를 출력레벨에 대응하는 신호로 출력한다.

그리고, 상기 커플러(148)는 낮은 레벨의 출력신호를 제2대역필터(150)로 출력시킨다.

그리고, 상기 전력 리미터부의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 전력 리미터부(142)의 커플러(148)는 제2쏘필터(146)에서 출력되는 일정 대역 신호를 커플링하여 출력레벨에 대응하는 신호로 출력한다.

그리고, 상기 커플러(148)는 낮은 레벨의 출력신호를 제2대역필터(150)로 출력한다.

상기 제2대역필터(150)는 상기 커플러(148)로부터 출력되는 낮은 레벨을 설정 대역으로 필터링하여 제5증폭기(152)로 출력한다.

상기 제6증폭기(152)는 제2대역필터(150)로부터 필터링되는 신호를 증폭하여 검파기(154)로 출력한다.

상기 검파기(154)는 제6증폭기(152)로부터 출력되는 신호를 검파하여 비교기(156)로 출력한다.

이때, 상기 비교기(156)는 검파기(154)의 출력 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하고 그 결과치를 감쇄 제어신호로 감쇄모듈(158)에 출력한다.

따라서, 상기 감쇄모듈(158)은 비교기(156)로부터 출력되는 감쇄 제어신호에 따라 제4저역필터(140)에서 출력되는 중간주파수를 감쇄시키거나 그대로 제5증폭기(144)에 출력한다,

상기 전력 리미터부의 동작을 첨부한 도면 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 방향성 결합기인 커플러(148)는 제2쏘필터(146)로부터 출력되는 필터링된 신호를 커플링 하게 된다.

상기 커플러(148)는 출력레벨에 대응하는 신호를 출력함과 아울러 낮은 레벨의 출력신호를 제2대역필터(150)로 출력한다.

이때, 상기 제2대역필터(150)의 주위에는 강한 스퓨리어스 신호에 영향을 최소화하면서 수신된 신호만을 통과 시킨다.

상기 제2대역필터(150)으로부터 출력되는 신호는 DC 차단용 콘덴서(C1)에서 직류 성분은 제거되고 교류 성분만이 통과되어 제6증폭기(152)에 전달된다. 상기 제6증폭기(220)는 전달되는 신호를 소정 레벨로 증폭하게 되고, 이렇게 증폭된 신호는 DC 차단용 콘덴서(C2)에서 DC 성분은 제거되고, 교류 성분만이 검파기(154)에 전달된다.

이때 RF 초크 코일(L1), 바이어스 저항(R1), 콘덴서(C3)(C4)는 전원 잡음을 차단하게 된다.

다음으로, 상기 검파기(154)는 도 2에 도시된 바와 같이, 코일(L2), 다이오드(D1), 콘덴서(C5)로 이루어진 정류 회로를 이용하여 상기 제6증폭기(152)에서 출력되는 신호를 DC 성분의 신호로 변환을 하게된다.

이 변환된 신호는 비교기(156)의 비반전단자(+)로 입력되며, 상기 비교기(156)는 반전단자(-)로 입력되는 저항(R3)에 의해 설정되는 기준전압(Vref)과 상기 비반전단자(+)로 입력되는 검출 전압을 비교한다.

그리고 검출 전압 즉, 커플러(148)로 결합한 신호가 상기 기준전압 보다 클 경우에는 정상적인 신호 벨로 판단하고, 상기 감쇄모듈(158)에 감쇄 제어신호를 발생한다.

상기 감쇄모듈(158)은 상기 비교기(156)로부터 감쇄 제어신호가 전달되면, 두 개의 RF 스위치(160)(162)내의 NO단자로 입력되는 수신 중간주파수가 전송되도록 하며, 이때 π형 감쇄기(저항 R4, R5, R6)는 설정된 이득 레벨로 상기 수신 중간주파수의 레벨을 감쇄시키게 된다.

따라서, 주파수 하향 변환기의 디지털부의 입력단에 있는 A/D 변환기의 포화를 방지한다.

한편, 상기 검출 전압이 상기 기준전압보다 작을 경우에는 전력 리미터부의 신호 손실이 발생되는 경우이며, 이때 비교기(156)는 감쇄 제어신호를 발생하지 않게 된다.

그러면 감쇄모듈(158)내의 두 개의 RF 스위치(160)(162)는 각각 NC 단자를 온 시켜, RF 스위치(160)에서 출력되는 수신 중간주파수가 감쇄없이 바로 RF 스위치(162)를 통해 후단으로 연결되도록 한다. 이렇게 함으로써 신호 손실을 보상해주게 된다.

이상에서 상술한 본 발명은, 주파수 하향 변환기의 A/D 변환기의 수신 허용 레벨의 상한치나 그 이상의 레벨을 갖는 신호가 수신되면 이 신호 레벨을 어느 일정치로 감쇄시키는 기능을 함으로써 A/D 변환기 입력단의 포화를 방지하는 효과가 있다.

따라서, 성능의 열화를 보완할 수 있어 전체 IS-2000 기지국 시스템의 성능 향상을 도모해주는 효과도 있다.

Claims

수신되는 RF신호와 전압제어발진기로부터 출력되는 로컬신호를 믹싱하는 먹서와, 상기 먹서로부터 출력되는 신호를 수신하여 설정 레벨로 감쇄하는 튜닝감쇄기와, 상기 튜닝감쇄기로부터 감쇄되어 출력되는 신호와, 전압제어발진기로부터 출력되는 채널 로컬신호를 믹싱하는 먹서와, 상기 먹서로부터 출력되는 신호를 저역 필터링하는 저역필터와, 상기 저역필터로부터 출력되는 신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기로부터 증폭되어 출력되는 신호를 일정 대역으로 필터링하는 쏘필터로 구성된 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기에 있어서,

상기 쏘필터로부터 출력되는 신호를 전달받아 커플링하고, 그 결합된 신호의 레벨을 검출한 후 그 검출 레벨에 따라 상기 저역필터에서 출력되는 중간주파수의 감쇄 레벨을 조절하여 상기 증폭기로 전달해주는 전력 리미터부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기.
제 1 항에 있어서, 상기 전력 리미터부는,

상기 저역필터에서 출력되는 신호를 커플링하는 커플러와;

상기 커플러에서 출력되는 결합 신호를 설정 대역으로 필터링하는 대역필터와;

상기 대역필터에서 출력되는 신호를 소정 레벨로 증폭하는 증폭기와;

상기 증폭기에서 출력되는 신호를 검파하는 검파기와;

상기 검파기의 출력 신호와 미리 설정된 기준 신호를 비교하고, 그 결과치로 감쇄 제어신호를 발생하는 비교기와;

상기 비교기에서 출력되는 감쇄 제어신호에 따라 상기 저역필터에서 출력되는 수신 중간주파수를 감쇄시켜 출력하는 감쇄모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기.
제 2 항에 있어서, 상기 검파기는,

상기 증폭기의 출력단과 직렬로 연결된 코일, 상기 코일과 직렬로 연결된 반파 정류용 다이오드, 상기 다이오드의 출력단과 직렬로 연결된 콘덴서로 이루어져, 상기 증폭기에서 출력되는 신호를 DC 성분의 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기.
제 2 항에 있어서, 상기 감쇄모듈은,

상기 비교기로부터 출력되는 감쇄 제어신호에 따라 수신 중간주파수의 경로를 설정하는 제1 및 제2 RF 스위치와;

상기 제1 및 제2 RF 스위치의 NO단자에 각각 연결되어 상기 제1 RF 스위치에서 출력되는 송신 중간주파수를 설정된 이득 레벨로 감쇄시키는 π형 감쇄기(R4, R5, R6)로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국의 주파수 하향 변환기.