KR200277318Y1 - 다이버시티 신호 합성/분배기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동통신 기지국이나 중계국에서 적용하고 있는 송수신 다이버시티 방식의 각 경로별 신호를 분산하거나 합성하고, 상기 분산 또는 합성된 신호의 잡음, 손실, 지연등 통화품질을 저해하는 원인을 차단하기 위해 제공되는 단일 모듈화된 다이버시티 신호 합성/분배기에 관한 것이다.

Description

다이버시티 신호 합성/분배기{Apparatus for Combining and Splitting Diversity Signal}

본 고안은 다이버시티 방식을 사용하는 이동통신 시스템에서 다수의 안테나를 통해 각 경로별로 신호를 분배하여 전송하거나 전송된 신호를 합성하여 통신신호를 전송 또는 복원하기 위하여 경로별 다이버시티 신호를 분배 또는 합성하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 중앙제어가 가능하도록 구성요소를 하나로 모듈화한 다이버시티 신호 합성/분배기에 관한 것이다.

현재 이동통신 시스템에서는 송수신 신호에서 발생하는 각종 페이딩에 의한 통신품질 저하를 방지하기 위하여 송수신시 다이버시티(Diversity) 방식을 사용하고 있다.

상기 다이버시티 방식이란 두 개 이상의 독립된 전파경로를 통해 전송된 여러 개의 수신 신호중에서 가장 양호한 특성을 가진 신호를 선택해서 이용하거나, 각 경로별 신호를 합성하여 수신레벨을 향상시키는 방법이다. 여기서 각 경로별 신호를 합성하여 수신레벨을 향상시키는 방법을 합성법이라 하는데, 경로별 신호를 분리하거나 합치기 위해서는 합성/분배기(Combiner Divider)가 필수적으로 사용된다.

상기와 같이 다이버시티 방식에 사용되는 종래의 이동통신 시스템의 합성/분배기는 경로별 신호를 수신하거나 송신하는 안테나들로부터 N개의 경로로 입력되는 신호를 합하여 하나의 경로로 출력하거나 하나의 경로로 입력된 신호를 N개의 경로로 분산 출력하기 위한 N-way 합성/분배기(10) 하나로 구성되어 N개의 경로로 입력된 신호를 한 경로로 출력하기 위해 합성하거나 한 경로로 입력된 신호를 N개의 경로로 분산 출력한다.

상기와 같은 합성/분배기는 패시브 소자(Passive element)에 신호를 분리하거나 합성할 경우에 각 경로별 손실 및 위상차, 지연 등의 문제가 발생한다. 상기와 같은 문제점들은 이동통신 시스템의 품질에 심각한 영향을 초래하기 때문에 이를 해결하기 위하여 N-way 합성/분배기(10)로 입력 또는 출력되는 하나의 경로상에 잡음을 최대로 억압하면서 신호의 크기를 증폭시키는 LNA(Low Noise Amplifier, 14)를 설치하고, 상기 N-way 합성/분배기(10)로 입출력되는 N개의 경로상에 각각 수신된 신호나 송신될 신호의 크기를 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변감쇄기(Attenuator, 11)와; 송수신되는 신호의 위상을 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변 위상변환기(Phase Shifter, 12)와; 송수신되는 신호중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택하거나 신호 외의 잡음을 제거하기 위한 필터(Filter, 13) 등 별도의 모듈을 사용하여 통화품질의 저하를 방지하였다. 이때, 상기 전압조정 가변 감쇄기(11)와 전압조정 가변 위상변환기(12)는 이동통신 시스템 운영자가 시스템의 계측기를 보면서 수작업에 의해 일방적으로 조정하는 매뉴얼 콘트롤에 의해 제어된다.

그러나, 상기와 같이 다이버시티 송수신 신호의 합성/분배기와 별도의 모듈을 사용하는 시스템은 모듈의 숫자가 많아 시스템 내부에서 차지하는 공간이 많아지고 그 결과 시스템을 소형화하기 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 합성/분배기와 각 모듈간의 매칭이 제대로 이루어지지 않을 경우 통신품질이 저하되며, 전체 시스템에 손실이 발생할 수 있다는 문제점도 있었다.

또한, 상기 합성/분배기와 각 모듈 설치시 초기화에 어려움이 따르고 구성부품이 다수개이므로 유지보수가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다이버시티 송수신 신호를 N개의 경로로 분배하거나 N개의 경로로 입력된 신호를 하나의 경로로 합성하는 N-way 합성/분배부와, 상기 분배되거나 합성되는 신호의 잡음, 손실, 지연 등 통화품질을 향상시기 위한 구성요소들을 하나의 모듈로 제공함으로써 그 크기를 줄여 전체 시스템을 소형화 할 수 있도록 하며, 하나의 모듈화된 합성/분배기를 사용함으로써 각 구성요소들간의 매칭을 최적화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 각 경로별로 액티브 소자(Active element)를 사용함으로써 손실이 없고, 아이솔레이션(Isolation)을 개선하며 각 경로상에 별도의 제어회로를 설치하여 수동 또는 자동으로 외부제어가 가능하게 함으로써 설치시 초기화가 용이하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 다이버시티 송수신 신호를 분배 또는 합성하기 위하여 하나의 모듈을 사용함으로써 시스템의 제작비용을 절감하고, 유지보수가 용이하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 N개의 안테나를 통해 송수신된 신호를 각 경로별로 필터를 통과한 경로별 신호의 잡음을 최대로 억제하면서 신호의 크기를 증폭시키기 위한 증폭기(Amp)와, 상기 증폭된 신호의 위상을 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변위상 변환기와, 상기 위상 증폭된 신호의 크기를 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변감쇄기와, 상기 전압조정 가변 위상 변환기와 전압조정 가변 감쇄기를 외부의 신호를 입력받아 제어하기 위한 제어회로로 이루어진 N개의 경로와; 상기 경로들을 통해 입력된 신호를 합성하여 하나의 경로로 출력하거나, 하나의 경로로 입력된 신호를 상기 N개의 경로로 분산 출력하기 위한 N-way 합성/분배부를 포함하는 다이버시티 신호 합성/분배기를 특징으로 한다.

도1은 종래의 다이버시티 신호를 분배하거나 합성하기 위한 합성/분배기와 상기 분배되거나 합성되는 신호들의 통화품질 저하요인을 제거하기 위한 모듈들을 나타낸 블럭도.

도2는 본 고안에 따른 다이버시티 신호 합성/분배기와 주변장치를 나타낸 블럭도.

도3은 본 고안에 따른 다이버시티 신호 합성/분배기를 나타낸 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : N-way 합성/분배기 11,22 : 전압조정 가변 감쇄기

12,23 : 전압조정 가변 위상변환기

13,26 : 필터 14 : LNA

15,27 : 안테나 20 : 합성/분배기

21 : N-way 합성/분배부 24 : 제어회로

25 : 증폭기

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안은 상세히 설명하기로 한다.

먼저 도2는 본 고안에 따른 다이버시티 신호 합성/분배기(20)와, 상기 합성/분배기(20)에서 각각의 경로별로 분배된 신호를 송신하거나 상기 합성/분배기(20)에서 합성하기 위한 신호를 수신하기 위한 주변장치들을 나타낸 것으로, 본 고안에 따른 다이버시티 신호 합성/분배기(20)와, 상기 합성/분배기(20)의 각 경로별로 수신된 신호를 입력하거나 분배된 신호를 각 경로별로 송신하기 위한 각 경로상의 필터들(26)과 안테나들(27)로 구성된다. 여기서 안테나들(27)은 다이버시티 신호를 송수신하며, 필터(26)는 각 경로별로 송수신되는 신호들 중 원하는 주파수 대역의 신호를 선택하거나 선택된 신호 외의 잡음을 제거한다.

다음에, 도3은 상기 도2의 다이버시티 신호 합성/분배기를 상세히 나타낸 것으로, 전압조정 가변 감쇄기(22)와 전압조정 가변 위상 변환기(23), 그리고 증폭기(25)와, 상기 전압조정 가변 감쇄기(22)와 전압조정 가변 위상 변환기(23)를 외부에서 제어할 수 있도록 하는 제어회로(24)를 포함하는 N개의 경로와, 상기 경로들로 수신되는 신호를 합성하여 하나의 경로로 출력하거나 하나의 경로로 입력된 신호를 상기 N개의 경로로 출력하기 위한 N-way 합성/분배부(21)로 구성된다. 이때, 상기 제어회로는 이동통신 시스템의 중앙제어장치로 전압조정 가변 감쇄기와 전압조정 위상 변환기의 상태를 전송하면 중앙제어장치는 그 상태에 따라 제어회로로 전압조정 가변 감쇄기와 전압조정 위상 변환기를 자동으로 조정하도록 한다.

안테나를 통해 수신되는 다이버시티 신호의 합성과정을 예로 들어 설명하면, 먼저 안테나(27)와 필터(26)를 통해 각각의 경로로 원하는 주파수 대역의 신호가 수신되면 증폭기(25)를 통해 잡음을 최대로 억제하면서 신호의 크기를 증폭시킨다. 다음에, 상기 증폭된 신호를 전압조정 가변 위상 변환기(23)를 통해 신호의 위상을 최적의 상태로 조정하고, 상기 위상이 조정된 신호는 전압조정 가변 감쇄기(22)를 통해 신호의 크기가 최적의 상태로 조정하여 N-way 합성/분배부(21)로 입력하면, 상기 N-way 합성/분배부(21)는 상기 신호를 하나의 신호로 합성하여 하나의 경로로 출력하게 된다.

상기와 같은 합성의 역순으로 진행되는 신호의 분배는 하나의 경로로 입력된 신호를 N-way 합성/분배부를 통해 N개의 경로로 분배하고, 상기 분배된 각각의 신호를 전압조정 가변 감쇄기와 전압조정 가변 위상변화기, 그리고 증폭기를 통해 신호의 크기와 위상을 조정하여 신호를 안테나로 출력하게 된다.

상술한 바와 같이 본 고안의 다이버시티 신호 합성/분배기는 통화품질의 저하요인을 제거하기 위해 별도의 모듈을 사용하지 않고, 하나의 모듈로 송수신되는 다이버시티 신호를 최적의 상태로 분배하거나 합성한다.

본 고안의 다이버시티 신호 합성/분배기는 분배 또는 합성되는 신호의 통화품질 저하요인들을 제거하기 위한 구성요소들을 합성/분배기에 포함하여 하나의 모듈로 제공하여 이동통신 시스템 내에서 차지하는 부피와 공간을 줄임으로써 시스템내의 공간활용을 극대화할 수 있다.

또한, 하나의 모듈내에 각 구성용소들을 배치함으로써 최적의 매칭을 이룰수 있고, 각 경로별로 액티브 소자를 사용함으로써 신호의 손실을 없애고, 아이솔레이션을 개선할 수 있다.

또한, 상기 합성/분배기 내의 전압조정 가변 위상변환기와 전압조정 가변 감쇄기에 외부제어가 가능한 제어회로를 더 설치함으로써 외부에서의 제어가 가능하므로 설치시 초기화와 보수가 용이하다.

또한, 하나의 모듈을 사용함으로써 유지보수가 용이하고 시스템의 제작비용을 절감할 수 있다.

Claims (3)

1. N개의 안테나를 통해 송수신된 신호를 각 경로별로 원하는 주파수 대역을 선택하기 위한 필터를 갖는 다이버시티 방식을 이용한 이동통신 시스템에 있어서,

   상기 각 경로별로 선택된 신호의 잡음을 최대로 억제하면서 신호의 크기를 증폭시기기 위한 증폭기(Amp)와, 상기 증폭된 신호의 위상을 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변위상 변환기와, 상기 위상 증폭된 신호의 크기를 최적의 상태로 조정하기 위한 전압조정 가변감쇄기로 이루어진 N개의 경로와;

   상기 경로들을 통해 입력된 신호를 합성하여 하나의 경로로 출력하거나, 하나의 경로로 입력된 신호를 상기 N개의 경로로 분산 출력하기 위한 N-way 합성/분배부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 신호 합성/분배기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 경로상의 전압조정 가변 감쇄기와 전압조정 가변위상 변환기를 외부에서 제어하기 위한 제어회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 신호 합성/분배기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제어회로는 상기 이동통신 시스템의 중앙처리장치에 연결되어 전압조정 가변 감쇄기와 전압조정 위상 변환기의 상태를 자동으로 조정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 신호 합성/분배기.