KR20030014894A - 시간 및 공간 다이버시티 기능을 적용한 무선 이동 통신망중계기용 다이버시티 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시간 다이버시티 및 공간 다이버시티 기능을 함께 갖추어 기지국 및/또는 이동국에서의 레이크 수신 효율을 보다 향상시킬 수 있는 이동통신용 중계기에 사용되는 송수신 장치에 관한 것으로, 기지국과 신호를 송수신하는 복수개의 기지국 대향 안테나 및 이동국과 신호를 송수신하는 복수개의 이동국 대향 안테나를 구비하고 각각의 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나는 공간 다이버시티를 발생시키기 충분한 거리만큼 이격되어 설치되고, 각각의 안테나에서 수신된 신호는 신호지연 수단에 의하여 경로마다 상이한 시간지연이 부여된 상태에서 결합된 후 다수의 경로로 분리되어 출력되고 각각의 출력 경로마다 상이한 시간지연이 발생되어 출력측의 안테나로 각각 제공된다. 본 발명의 중계기는 공간 다이버시티 방법과 시간 다이버시티 방법을 효과적으로 결합하여 사용함으로써 낮은 프레임 오류 발생률로 인한 기지국 사용자 용량 증대 및 통신 서비스 품질 향상에 기여할 수 있다.

Description

시간 및 공간 다이버시티 기능을 적용한 무선 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치{A Transceiver For Mobile Communication Repeater Using Tx/Rx Diversity Method}

본 발명은 무선 이동통신 기지국과 이동 단말기 사이에 신호 중계역할을 수행하는 중계기에 관한 것으로, 특히 시간 다이버시티 및 공간 다이버시티 기능을 함께 갖추어 기지국 및/또는 이동국에서의 레이크 수신 효율을 보다 향상시킬 수 있는 무선 이동통신용 중계기에 사용되는 송수신 장치에 관한 것이다.

셀룰러 이동 통신망 시스템은 서비스 지역을 여러 개의 셀로 나누어 주파수 재사용도를 높이고 있으며, 각각의 셀에는 무선 기지국을 두어 각 셀 영역을 커버하고 있다. 그러나, 서비스 지역 중에는 지하 또는 터널 등과 같이 수신 신호의 강도가 약해지고 통신 품질이 떨어지는 전파 음영지역(dead zone)이 존재하게 된다. 이런 지역에서는 통화 품질이 극히 나쁘거나 아예 통화가 불가능하게 되는데, 이런 지역에서도 통화가 가능하도록 하는 방법의 하나로 상기 음영지역에 중계기를 설치하는 방법이 사용되고 있다.

중계기는 기지국으로부터 에어 링크(공중선)를 통해 전달된 신호를 기지국을 향한 안테나를 통해 수신한 후 적절한 증폭 및 여파 과정 등의 내부 신호 처리를거쳐 상기 이동국을 향한 안테나를 통해 이동국으로 신호를 전송한다. 또한, 중계기는 이동국으로부터 전달된 신호를 적절한 증폭 및 여파 등의 내부 신호 처리를 거쳐 상기 기지국 대향 안테나를 통해 기지국으로 신호를 전달하는 역할을 한다.

일반적으로, 설치 시공의 편리성 및 경제성 등을 위해 상기 중계기 내부에는 듀플렉서 또는 서큘레이터 등의 송수신 분리장치가 설치되어 있어 중계기의 동일한 하나의 안테나를 기지국 대향 송/수신 안테나로서 사용하고 있다. 마찬가지로, 중계기의 이동국 대향 송/수신 안테나도 동일한 하나의 안테나를 사용하고 있다. 예를 들어, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 기지국과 신호를 송수신 하는 기지국 대향 안테나(6,7) 및 이동국과 신호를 송수신 하는 이동국 대향 안테나(8,9) 각각에는 상기 각 안테나가 송수신 역할을 수행할 수 있도록 듀플렉서(10,14,18,21)가 배치되어 송/수신 신호를 분리하는 구성이 사용되고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 이동통신용 중계기(4)는 기지국(1) 및 이동국(5)과 각각 신호를 송수신하는 기지국 대향 안테나(2)와 이동국 대향 안테나(3)가 각각 한 개로 구성되어 있다.

도 2는 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 중계기(4)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 중계기(4)에는 기지국 대향 송수신 안테나(2)와 이동국 대향 송수신용 안테나(3)가 각각 하나씩 설치되어 있고, 각각의 기지국 대향 송수신 안테나와 이동국 대향 송수신 안테나에는 듀플렉서(10,14)가 연결되어 송/수신 신호를 분리하고 있다. 상기 듀플렉서(10,14)를 경유한 신호는 신호의 출력을 증폭하는 증폭기(11,13,15,17) 및신호의 주파수를 변환하여 주는 신호처리기(12,16)를 통해 처리되어 출력측 안테나로 제공된다. 이와같은 중계기의 구성 및 작동 원리는 이 분야의 통상의 기술자들에게 알려져 있는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

현재 대부분의 중계기 안테나는 지상으로부터 수 미터 정도의 높이에 설치되어 있으므로, 통상 중계기와 기지국 또는 중계기와 이동국 사이에는 직선경로(Line Of Sight : 이하 "LOS"로 칭함)가 형성되지 않는다. 또한, 이러한 기존의 중계기는 이동이 불가능한 고정된 형태로 설치되고 하나의 송/수신용 안테나를 가지고 있기 때문에 중계기와 기지국 또는 중계기와 이동국 사이에 위치하는 건물 또는 이동 차량과 같은 전파 장애물이 존재하게 되어 직선경로가 아닌 다중 경로를 통해 신호가 수신되고, 이러한 다중 경로를 통해 수신된 신호에는 경로 변경에 의한 수신 위상차로 인해 수신 신호 감쇄 현상이 발생하게 된다. 이러한 현상을 '페이딩'이라고 하는데, 페이딩 현상에는 대기중 공기 밀도 변화에 의해 발생하는 소위 대류권 페이딩과 두 개 이상의 다른 경로를 통해 수신됨으로 인해 발생하는 소위 전리층 페이딩 등이 알려져 있다.

이러한 페이딩을 극복하기 위한 방법으로서 공간 다이버시티(space diversity), 주파수 다이버시티(frequency diversity), 편파 다이버시티 (polarization diversity), 시간 다이버시티(time diversity) 및 경로 다이버시티(path diversity) 등과 같은 다양한 다이버시티 방법이 사용되고 있다. 이러한 다이버시티 방법은 본 발명의 기술분야에서 공지된 기술이므로 이들에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그러나, 동일한 안테나를 사용하여 신호를 수신 및 송신하는 형태의 중계기는 구성상의 곤란성 등의 이유로 신호의 송신 또는 수신 한 방향에서만 다이버시티를 부여하거나 송수신 양방향에 한 종류의 다이버시티만을 사용하고 있다. 이러한 중계기는 다이버시티 방법을 사용하더라도 송신 또는 수신의 한 방향에만 다이버시티 기법을 사용하거나 신호 송수신에 한 종류의 다이버시티만을 사용하므로 다이버시티 기법에 의한 송수신 효율의 증대 효과가 제한되는 문제점이 있었다.

예를들어, 송수신 다이버시티 기능을 갖는 방법의 하나로서, 대한민국 특허등록번호 특0164250(특허권자 : 엔.티.티 이도오쓰으신모고 가부시끼가이샤)를 들 수 있는데, 상기 등록 특허는 구현 방법이 복잡하고 구현 비용도 매우 높아져서 실제 현장에 적용하기에는 상당한 어려움이 존재하였다.

한편, 이러한 종래의 기술 공중선 중계기에 간단하게 다이버시티 기능을 부여함으로써 순방향(기지국에서 중계기로) 및 역방향(이동국에서 중계기로)에서 발생하는 레이라이 페이딩에 의한 품질 열화를 개선하고자 하는 기술이 대한민국 공개특허공보(A) 특2001-0008166(공개일자 : 2001년 2월 5일, 출원인 : 주식회사 에프알 텍)에 개시되어 있는데, 기지국 또는 이동국과의 신호 송수신을 담당하는 제1 안테나 외에 상기 제1 안테나와 소정 거리 떨어져 설치되어 수신만을 담당하는 수신안테나의 입력신호 경로상에 지연소자를 배치하고 있다.

그러나, 상기 선행 기술에는 순방향 또는 역방향 신호 입력 경로에만 지연소자를 사용하고 있어 보다 효과적인 다이버시티 구현이 제한되는 문제가 있다.

본 발명은 상기 언급한 종래 기술의 문제점을 해결함과 동시에, 종래 다이버시티 기능을 갖춘 중계기의 성능을 보다 높이기 위해 안출된 것으로, 기지국과 이동 단말국 사이에서 무선 신호를 중계해 주는 중계기에 있어서, 다수의 기지국 대향 안테나 및 다수의 이동국 대향 안테나가 기지국 및 이동국에 대한 신호의 수신 및 송신에 동시에 사용될 수 있도록 하고, 각각의 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나의 송수신 신호 경로 모두에 복수개의 지연소자를 설치하여 공간 다이버시티 및 시간 다이버시티를 동시에 사용하는 중계기용 송수신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 송수신 장치는 이동 단말기와 기지국 간의 중계기에 의한 통신 품질 열화를 방지하고, 나아가 3세대 이동 통신망인 IMT-2000용 중계기에도 직접 사용될 수 있다.

도 1은 기지국, 중계기 및 이동 단말기로 구성되는 통상의 무선 이동통신 시스템의 개략도.

도 2는 종래의 이동통신용 중계기의 블럭도.

도 3은 본 발명의 기능을 구현한 중계기를 사용한 이동통신 시스템의 개략도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기의 구성을 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중계기의 구성을 나타내는 블록도.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중계기의 구성을 나타내는 블럭도.

도 7은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 중계기의 구성을 나타내는 블럭도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명

1 : 기지국 2,6,7 : 기지국 대향 안테나

4 : 중계기 3,8,9 : 이동국 대향 안테나

5 : 이동국 10,14,18,21 : 송수신 신호 분리 장치

11,15,19,22 : 저잡음 증폭기 12 : 순방향 신호 처리부

16 : 역방향 신호 처리부 13,17,20,23 : 고출력 증폭기

24,26 : 신호 결합기 25,27 : 신호 분배기

28,29,30,31 : 시간 지연 소자 32,33 : 하이브리드 결합 분배기

본 발명에 따르면, 기지국과 신호를 송수신하는 다수의 기지국 대향 안테나 및 이동국과 신호를 송수신하는 다수의 이동국 대향 안테나를 구비하여 기지국과 이동국간 신호 중계 역할을 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치가 제공되는데, 본 발명의 송수신 장치는 각각의 기지국 대향 안테나와 각각의 이동국 대향 안테나에 연결되어 각각의 기지국 대향 안테나가 기지국과 신호를 송수신하고 각각의 이동국 대향 안테나가 이동국과 신호를 송수신할 수 있도록 송수신 신호를 분리하는 수단; 각각의 기지국 대향 안테나 또는 각각의 상기 이동국 안테나에서 수신된 신호의 입력 경로에서 경로 별로 상이한 신호 지연을 발생시키는 다수의 입력측 신호지연 수단: 상기 다수의 입력측 신호지연 수단을 통과한 신호를 결합하여 출력측의 상기 이동국 대향 안테나 또는 상기 기지국 대향 안테나의 수에 대응하는 출력 경로로 신호를 분리하는 경로설정 수단; 및 상기 경로설정 수단에 의하여 분리된 신호에 출력 경로 별로 상이한 신호 지연을 발생시켜 출력측의 상기 이동국 대향 안테나 또는 상기 기지국 대향 안테나에 각각 제공하는 다수의 출력측 신호지연 수단을 포함한다.

지금부터, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 원리를 구체적 실시예를 들어 설명하도록 한다. 이하 설명을 통해 상기 언급한 본 발명의 특징 및 또 다른 장점을 보다 명확히 이해할 수 있을 것이며, 이하 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 요지와 직접 관련되지 않는 종래 기술에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 3 및 도 4는, 각각 본 발명의 실시예에 따른 중계기를 이용한 이동통신망의 개념도 및 본 발명에 따른 중계기의 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중계기(4)는 기지국(1)과 신호를 송수신하는 기지국 대향 안테나(6,7) 및 이동국(5)과 신호를 송수신 하는 이동국 대향 안테나(8,9)가 각각 2개씩 설치되어 있어 복수개의 안테나에 의한 공간 다이버시티 기능을 구현하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 2개 이상의 송수신용 안테나(6,7 및 8,9)를 사용하여 공간 다이버시티 기능을 구현하는데, 상기 공간 다이버시티를 확보하기 위해서는 각각의 안테나가 독립된 경로를 가지도록 안테나 사이의 간격을 이격시켜야 하는데, 통상 안테나 간의 거리가 반송 주파수의 반파장 이상이면 거의 서로의 경로에 영향을 주지 않아 충분한 다이버시티 효과를 얻을 수 있는 것으로 알려져 있다.

공간 다이버시티의 효과를 얻기 위해서 바람직하게는 두 개의 안테나를 반송 주파수의 약 10파장 이상 이격하여 설치하여 기지국으로부터 수신된 신호가 중계기의 수신 안테나(6,7)에 서로 독립적으로 작용하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 적절한 실시예에 따르면, 상기 송수신용 안테나(6,7 및 8,9)로서 편파를 이용한 복편파 안테나를 이용해 편파 다이버시티를 구현할 수도 있다.

본 발명의 중계기는 도 4에 도시된 바와 같이 신호의 송수신 경로 모두에 지연소자(28,29,30,31)를 설치하여 양방향에 모두 확산코드의 1chip 이상(여기서 'chip'은 확산코드 한 펄스의 간격으로 데이터의 비트와 구별되는 개념이다. QCDMA인 경우 확산속도가 1.2288Mbps 이므로 한 chip의 시간은 0.814㎲가 된다)의 시간 지연을 주어 시간 지연을 주지 않은 경로에 대하여 시간 다이버시티 기능이 있어서 기지국 및 이동 단말기의 레이크 수신기의 시간 다이버시티 수신 기능을 이용할 수 있도록 설계되어 있다.

일반적으로, 두 신호의 시간 지연 차이가 1 확산코드 보다 짧으면 레이크 수신기에 의한 신호 분리를 할 수 없으므로 이때는 신호에 나쁜 영향을 미치게 된다. 이동통신환경(셀반경이 5km∼20km 정도 되는 매크로셀을 사용하는 경우)에서 나타나는 옥외의 지연 특성은 약 2㎲ 에서 3㎲ 정도로 알려져 있으므로, 이러한 환경에서는 레이크 수신기를 사용하여 큰 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 마이크로셀 환경이나 옥내 환경에서는 시간 지연차가 0.2㎲ 정도이므로 큰 효과를 얻을 수 없다. 옥내 환경에서도 충분한 레이크 수신기의 효과를 얻기 위해서는 주파수 대역이 적어도 50MHz 이상 되어야 할 것이다. 본 발명에 따른 중계기에서는 이러한 레이크 수신기의 효과를 충분히 얻을 수 있도록 상기 지연소자의 지연정도를 1 확산코드 이상이 되도록 설계하고 있다.

현재, 동기식 CDMA를 이용한 IS-95 A/B 시스템의 경우, 기지국 수신기에는 4개의 레이크 수신기가 장착되어 있어 4개의 다중 경로로 수신된 신호를 구별하는 것이 가능하고, 이동국의 수신기에는 3개 까지의 다중경로 신호 구별이 가능하다. 그리고, 3세대 이동통신 시스템인 IMT-2000 기지국 및 이동국은 각각 8개와 6개의 레이크 수신기를 갖추고 있다. 또한, 이들은 고속의 데이터 전송을 위한 수신 다이버시티 기능 및 송신 다이버시티 기능을 함께 가지고 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 중계기는 다중 송수신 경로에 공간 다이버시티 및 시간 다이버시티를 동시에 부여하여 기지국 및 이동국의 레이크 수신기의 수신 효율을 높일 수 있을뿐만 아니라 IMT-2000에서 요구되는 중계기의 기능을 효과적으로 구현할 수 있다.

이하에서는 도 4를 참고하여 본 발명에 따른 중계기(4)에서의 신호 처리 과정을 상세히 설명하도록 하겠다.

먼저, 기지국(1)으로부터 신호를 수신하여 이동국(5)으로 송신하는 동작을 설명한다. 이하에서 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나가 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 각각 2개인 경우의 예를 들어 설명하나 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나는 본 발명의 원리 내에서 2개 이상 다수를 사용할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 자명하게 알 수 있다.

다시 도 4를 참고하면, 기지국 대향 안테나(6,7) 중 제1 기지국 대향 안테나(6)로 수신된 제1 신호는 송/수신 분리장치인 듀플렉스 여파기(10)를 통해 수신 신호로 처리된 후 저잡음 증폭기(11)로 전달되어 증폭된 후, 신호결합기(24)를 거쳐 제1 신호처리부(12)로 입력된다.

상기 제1 신호처리부(12)는 상기 수신 및 증폭 과정에서의 잡음을 제거하기 위해 입력된 신호를 중간 주파수(IF)로 변환하여 높은 주파수 선택도를 갖는 SAW 여파기를 구비하고 있고, 이렇게 여파된 신호는 다시 반송 주파수로 변환되어 신호분리기(25)로 입력된다. 신호 분리기(25)는 상기 제1 신호처리부(12)로부터 수신한 신호를 둘로 분리하는데, 그 중 신호의 절반(3dB)은 고출력 증폭기(13)로 전달되어 소정량 증폭된 다음 듀플렉스 여파기(14)를 통해 이동국 대향 제1 안테나(8)로 전송되어 공중선으로 출력된다. 이러한 신호 처리 과정은 종래의 RF 직접 중계기의 구현 방식과 동일하다.

상기 신호 분리기(25)에서 분리된 다른 절반 신호는 지연소자(29)에 의해 1확산 코드(chip) 이상의 시간 지연, 예를들어 0.814㎲ 이상의 시간 지연을 갖도록 하여 고출력 증폭기(20)에 의해 증폭된 후 듀플렉스 여파기(21)를 통해 이동국 대향 제2 안테나(9)로 전송되어 공중선으로 송출된다.

한편, 기지국 대향 제2 안테나(7)에서 수신된 제2 신호는 송수신 분리장치인듀플렉스 여파기(18)와 저잡음 증폭기(19)를 거쳐 수신 및 증폭 된 후 지연소자(28)에 의해 1확산 코드 이상의 시간 지연이 부여되어 신호 결합기(24)에서 기지국 대향 제1 안테나(6)에서 수신된 제1 신호와 결합된다. 한편, 상기 신호 결합기(24)에서 제1 신호와 결합된 제2 신호는 제1 신호 처리부(12)를 거치게 되고 이후 위에서 설명한 제1 신호의 처리과정과 동일한 처리 과정을 거치게 된다.

위의 처리과정에서, 기지국 대향 제1 안테나(6)에서 수신된 제1 신호가 이동국 대향 제1 안테나(8)로 송신될 경우에는 신호지연이 발생되지 않고, 제1 신호가 지연소자(29)를 통과하여 이동국 대향 제2 안테나(9)로 송신되거나 기지국 대향 제2 안테나(7)에서 수신된 신호가 지연소자(28)을 거쳐 이동국 대향 제1 안테나(8)로 송신되는 경우에는 1 확산코드 이상의 시간 지연을 갖게 된다. 그러나 지연소자에 의하여 1회의 시간 지연이 이루어진 이들 신호는 동일한 시간 지연을 가지더라도 수신 안테나가 서로 다르므로 이들 간에 공간 다이버시티를 형성하게 된다. 한편, 기지국 대향 제2 안테나(7)에서 수신되어 이동국 대향 제2 안테나(9)로 송신되는 신호경로에서는 신호가 2개의 지연소자(28 및 29)를 거치게 되므로 2확산 코드 이상의 시간 지연을 갖게 된다.

따라서, 이동국(5)은 중계기(4)의 2개의 이동국 대향 제1 및 제2 안테나(8,9)를 통해 신호를 수신받을 때 시간 및 공간적으로 구분된 4가지의 독립적인 신호를 레이크 수신부에서 수신하게 되어, 이 신호를 복조 처리함으로써 종래의 하나의 송수신 안테나를 구비한 중계기를 통해 신호를 수신받아 처리하는 경우에 비하여 순방향 통신 품질이 크게 개선될 수 있다.

한편, 이동국(5)으로부터 중계기(4) 및 중계기(4)로부터 기지국(1)으로의 역방향 신호 처리 과정은 상기 설명한 과정의 역순으로 이루어진다.

다시 도 4를 참고하면, 이동국 대향 안테나(8, 9) 중 이동국 대향 제2 안테나(9)로 수신된 제1 신호는 송/수신 분리장치인 듀플렉스 여파기(21)를 통해 수신 신호로 처리된 후 저잡음 증폭기(22)로 전달되어 증폭된 후, 신호결합기(26)를 거쳐 제2 신호처리부(16)로 입력된다.

상기 제2 신호처리부(16)는 상기 수신 및 증폭 과정에서의 잡음을 제거하기 위해 입력된 신호를 중간 주파수(IF)로 변환하여 높은 주파수 선택도를 갖는 SAW 여파기를 구비하고 있고, 이렇게 여파된 신호는 다시 반송 주파수로 변환되어 신호분리기(27)로 입력된다. 신호 분리기(27)는 상기 제2 신호처리부(16)로부터 수신한 신호를 둘로 분리하는데, 그 중 신호의 절반(3dB)은 고출력 증폭기(23)로 전달되어 소정량 증폭된 다음 듀플렉스 여파기(18)를 통해 기지국 대향 제2 안테나(7)로 전송되어 공중선으로 출력된다. 이러한 신호 처리 과정은 종래의 RF 직접 중계기의 구현 방식과 동일하다.

상기 신호 분리기(27)에서 분리된 다른 절반 신호는 지연소자(31)에 의해 1확산 코드(chip) 이상의 시간 지연, 예를들어 0.814㎲ 의 시간 지연을 갖도록 하여 고출력 증폭기(17)에 의해 증폭된 후 듀플렉스 여파기(10)를 통해 기지국 대향 제1 안테나(6)로 전송되어 공중선으로 송출된다.

한편, 이동국 대향 제1 안테나(8)에서 수신된 제2 신호는 송수신 분리장치인 듀플렉스 여파기(14)와 저잡음 증폭기(15)를 거쳐 수신 및 증폭 된 후지연소자(30)에 의해 1확산 코드 이상의 시간 지연을 갖도록 지연되어 신호 결합기(26)에서 이동국 대향 제2 안테나(9)에서 수신된 제1 신호와 결합된다. 신호 결합기(26)에서 이동국 대향 제2 안테나에서 수신된 제1 신호와 결합된 제2 신호는 제2 신호 처리부(16)를 거치게 되고 이후 위에서 설명한 제1 신호의 처리과정과 동일한 처리 과정을 거치게 된다.

위의 처리과정에서, 이동국 대향 제2 안테나(9)에서 수신된 제1 신호가 기지국 대향 제2 안테나(7)로 송신될 경우에는 신호지연이 발생되지 않고, 제1 신호가 지연소자(31)를 통과하여 기지국 대향 제1 안테나(6)로 송신되거나 이동국 대향 제1 안테나(8)에서 수신된 신호가 지연소자(30)을 거쳐 기지국 대향 제2 안테나(7)로 송신되는 경우에는 1 확산코드 이상의 시간 지연을 갖게 된다. 그러나 지연소자에 의하여 1회의 시간 지연이 이루어진 이들 신호는 동일한 시간 지연을 가지더라도 수신 안테나가 서로 다르므로 이들 간에 공간 다이버시티를 형성하게 된다. 한편, 이동국 대향 제1 안테나(8)에서 수신되어 기지국 대향 제1 안테나(6)로 송신되는 신호경로에서는 신호가 2개의 지연소자(30 및 31)를 거치게 되므로 2확산 코드 이상의 시간 지연을 갖게 된다.

따라서, 기지국(1)은 중계기(4)의 2개의 기지국 대향 제1 및 제2 안테나(6,7)를 통해 신호를 수신받을 때 시간 및 공간적으로 구분된 4가지의 독립적인 신호를 레이크 수신부에서 수신하게 되어, 이 신호를 복조 처리함으로써 종래의 하나의 송수신 안테나를 구비한 중계기를 통해 신호를 수신받아 처리하는 경우에 비하여 역방향 통신 품질이 크게 개선될 수 있다.

도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 중계기의 제1 변형예가 도시되어 있다.

도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 제1 변형예에서는 앞서 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 송/수신 다이버시티 중계기에서 제1 및 제2 신호 처리부(12,16)을 제외하여 기지국 및 이동국 반송파 신호대역을 그대로 분리 증폭 및 결합하고 있다. 또한, 도 5의 실시예에서는 도 4에 도시된 신호 결합기(24,26) 및 신호 분리기(25,27) 대신에 이들을 결합한 3dB 하이브리드 분리 결합기(32,33)를 사용하고 있다. 도 5의 다른 부분은 도 4와 동일하고 도 4와 동일한 참조번호로 표시되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 본 발명의 중계기에 따른 제2 변형예 및 제3 변형예가 각각 도시되어 있는데, 이들 변형예는 도 5의 하이브리드 분리 결합기(32,33)의 전단 또는 후단에 도 4에 도시한 제1 및 제2 신호 처리부(12,16)를 배치하고 있다. 본 발명의 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 도 6 및 도 7의 구성이 도 4의 구성과 실질적으로 동일한 기능을 실행할 수 있음을 용이하게 알 수 있다. 도 6 및 도 7의 기타 부분은 도 4와 동일하고 도 4와 동일한 참조번호로 표시되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

지금까지 설명한 본 발명에 따른 공간 다이버시티 및 시간 다이버시티를 결합한 중계기를 사용하면 종래 중계기에 비해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

먼저, 전파음영지역 해소를 위해 설치한 중계기의 서비스 품질 개선효과가 있다. 일반적으로, 현재 설치되어 있는 중소형 중계기의 출력은 +20dBm 이하인데,이는 기지국에서 중계기 까지의 커버리지가 중계기에서 이동 단말기까지의 커버리지에 비해 20dB 이상 크므로 상기 커버리지는 기지국과 중계기간의 순/역방향 특성에 따라 크게 좌우된다. 따라서, 본 발명에 따른 중계기 장치 및 중계 방법을 사용하면, 기존 방식에 비해 3∼10dB 의 커버리지 확장 효과를 얻을 수 있다.

현재 설치되어 있는 중소형 중계기의 기지국 대향 안테나는 통상적으로 지상에서 수미터 이내에 설치되는데 안테나는 고정되어 있더라도 자동차 등의 주변 장애물들이 수시로 나타나므로 중계기의 기지국 대향 안테나의 송/수신 신호는 실시간으로 페이딩을 겪지 않을 수 없게 되어 이동국과 마찬가지로 실시간 페이딩으로 인한 신호 감쇄 특성이 나타나게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 방식을 사용하면 기지국 및 이동국 대향 송/수신 안테나는 2개 이상 구비하고 있어서 이러한 급격한 신호 감쇄를 막을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방식을 사용한 중계기는 기지국 및 이동국의 레이크 수신기를 이용한 시간 다이버시티 기능을 이용하게 되고, 시간적인 다중 경로를 4가지 이상 제공 가능하므로 제공되는 데이터 서비스가 144kbps 이상인 초고속 차세대 이동통신 시스템인 IMT-2000 서비스에 적용 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 방식을 이용한 중계기는 낮은 프레임 오류 발생율로 인한 기지국 사용자 용량 증대 및 통신 서비스 품질 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방식의 사용은 중소형 중계기에만 국한 되지 않고, 중/대형급 중계기, 광중계기, 변파 중계기, 마이크로웨이브 중계기 및 건물 내부에 설치되는 광분산 중계기나 IF 분산 시스템 중계기 등에도 직접 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 방식은 종래 중계기에 비해 기지국 방향 및 이동국 방향에 대해 송/수신 안테나에 모두 공간 및 시간 다이버시티가 적용 가능함으로서, 기존에 제안된 무선 통신 시스템에 비해 안테나의 설치 개수를 증가시키지 않으면서도 통화 품질 개선 및 서비스 향상이 가능해지는 효과가 있다.

지금까지 설명은 본 발명의 이해를 위해 본 발명의 구체적 실시예를 들어 본 발명의 원리 및 특징을 설명하였으나 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부한 특허청구범위의 범주 및 정신을 벗어나지 않고 본 발명은 다양하게 수정 및 변형할 수 있다. 예들들어, 본 발명의 실시예에서는 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나를 각각 2개씩 사용하는 예를 설명하였으나, 기지국 대향 안테나 및 이동국 대향 안테나를 2개 이상 다수 사용하여 본 발명을 구현할 수 있다.

Claims (9)

1. 기지국과 신호를 송수신하는 다수의 기지국 대향 안테나 및 이동국과 신호를 송수신하는 다수의 이동국 대향 안테나를 구비하여 기지국과 이동국 사이에서 신호 중계 역할을 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치에 있어서,

   각각의 상기 기지국 대향 안테나와 각각의 상기 이동국 대향 안테나에 연결되어 각각의 상기 기지국 대향 안테나가 기지국과 신호를 송수신하고 각각의 상기 이동국 대향 안테나가 이동국과 신호를 송수신할 수 있도록 송수신 신호를 분리하는 수단;

   입력측의 상기 기지국 대향 안테나 또는 이동국 대향 안테나 각각과 연결된 상기 송수신 신호 분리수단에서 시작하는 신호 입력 경로 중 적어도 한 경로상에 배치되어 입력경로 별로 상이한 신호 지연을 발생시키는 다수의 입력측 신호지연 수단:

   입력측에서 상기 신호 입력 경로상의 신호들을 입력받아 이 신호들을 결합하고 소정의 신호처리를 한 후 출력측에서 출력측의 상기 이동국 대향 안테나 또는 상기 기지국 대향 안테나의 수에 대응하도록 신호를 분리하여 출력하는 경로설정 수단; 및

   상기 경로설정 수단의 출력측으로부터 출력측의 상기 이동국 대향 안테나 또는 상기 기지국 대향 안테나 각각에 연결된 상기 송수신 분리수단까지의 신호 출력 경로 중 적어도 한 경로상에 배치되어 각 출력경로별로 상이한 신호 지연을 발생시키는 다수의 출력측 신호지연 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   각각의 상기 신호 입력 경로 및 출력 경로 중 최소한 한 측에 신호증폭 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력측 신호지연 수단 및 상기 출력측 신호지연 수단이 각각 1 chip 이상의 신호지연을 발생시키는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 경로설정 수단이 상기 신호 입력 경로에 연결된 신호 결합수단 및 상기 신호 출력 경로에 연결된 신호 분리수단 및 상기 신호 결합수단과 상기 신호 분리수단 사이에 배치되어 주파수 변환 처리를 수행하는 신호 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 경로설정 수단이 하이브리드 결합분배 수단인 것을 특징으로 하는 이동통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 경로설정 수단이 하이브리드 분리결합 수단과 주파수 변환처리를 수행하는 신호 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시키 송수신 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 기지국 대향 안테나 및 상기 다수의 이동국 대향 안테나가 각각 반송 주파수의 10 파장 이상 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 타이버시티 송수신 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 기지국 대향 안테나 및 상기 다수의 이동국 대향 안테나 각각은 복편파 안테나로 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 송수신 신호 분리수단이 듀플렉스 여파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신망 중계기용 다이버시티 송수신 장치.