KR200366008Y1 - 기지국용 비콘 신호 전송 장비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 CDMA(Code Division Multiple Access) 기지국 에서 비콘(Beacon) 신호를 생성하는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 국내외 CDMA 통신 서비스대역의 비콘(Beacon)신호를 발생하기 위한 전송 장비로써 단일 경로에서 Multi-FA(Frequency Assignment)를 전송하는 주파수 설정 및 필터 적용에 관한 것이다.

이를 위하여 본 고안은 Multi-FA의 생성 및 증폭과정에서 생기는 스퓨리어스(Spurious) 및 IMD (Intermodulation Distortion) 열화를 최소화 시키기 위하여 주파수를 선정 및 필터를 설계하였다.

Description

기지국용 비콘 신호 전송 장비{The equipment of Frequency of a base station beacon}

본 고안은 기지국 장비에 들어가는 비콘(Beacon) 장비로 CDMA(Code Division Multiple Access) 대역의 비콘 신호를 발생하기 위한 전송 장비에 관한 것으로, 특히 불필요한 신호를 제거하고 선택된 FA만을 통과시키도록 함으로써, 시스템을 소형화할 수 있을 뿐만 아니라, 제작 단가를 저렴하게 할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 기지국 장비에 사용되는 비콘(Beacon) 장비는 CDMA(CodeDivision Multiple Access) 대역의 비콘 신호를 발생하는 전송 장비이다.

그리고, FA는 주로 기지국/중계기 시스템에서 사용하는 용어로서, 할당된 채널 주파수 단위를 일컫는다.

PCS CDMA의 경우 30Mhz BW에 한 채널당 1.25Mhz씩 총 21 채널이 할당되어 있는데, 이런 채널 하나하나를 FA라는 단위로 센다.

즉, 1.25Mhz가 한 FA가 되어 총 21 FA라고 말할 수 있고, 현재 PCS대역은 21개의 FA를 016, 018, 019 가 7FA씩 나누어 쓰고 있다. 셀룰러 대역은 20개의 FA 로 구성되어있다.

이러한 비콘 장치는 1FA 만을 생성하여 분배 후 4 개의 RF 경로를 이용하는 방식이었으며, 그 동작은 1FA 신호를 증폭 후 1FA 대역폭을 Filtering할 수 있는 SAW Filter(Surface Acoustic Wave Filter)로 필요대역 이외의 불필요한 신호를 제거하고 선택된 FA만을 대역 통과시켜 Combining하여 서비스를 지원하는 방식이다.

그러나, 상기한 종래의 비콘의 주파수 설정 장비은, 1FA 만을 증폭해서 사용하므로 설계하기 쉽고 최종단에 나오는 각각의 FA특성들은 좋은 편이나, 동일한 구조의 RF 경로 4 개를 가져야 하므로 가격 및 시스템의 소형화에 문제가 따른다.

또한, 단일 경로의 Muti-FA를 생성하는 보드가 필요하게 되었지만, 비콘 신호를 Multi-FA로 생성해서 처리하는 방식에 대해서는 자료가 거의 없는 상태이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해, 4FA 신호를 동시에 생성할 수 있는 디지털 업 컨버터를 사용하여 Multi-FA(Frequency Assignment)를 단일 RF경로로 지원 가능하도록 설계하였으며, 증폭 및 주파수 변환에 따른 스퓨리어스(Spurious) 발생 및 IMD(Intermodulation Distortion) 특성 열화를 최소화함으로써 특성 개선에 본 고안의 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 Multi-FA 신호가 단일 경로의 IF, RF 증폭부를 거치는 과정 중에 발생되는 스퓨리어스(Spurious) 및 IMD 특성 열화를 최소화시키기 위한 주파수를 선정하고, 필터 및 증폭기를 재 설계하였다.

도 1 Multi-FA를 처리하기위한 구조도

도 2 Muti-FA를 생성시 생기는 IMD 성분

도 3 Multi-FA 파형을 필터를 거친 상태

도 4 Multi-FA 의 생성 주파수를 올린 상태의 IMD 성분

도 5 높은 주파수의 Multi-FA 파형을 필터를 거친 상태

도 6 하모닉 성분의 스퓨리어스(Spurious)

도 7 주파수 선택도

이하, 첨부된 도면에 의해 본 고안의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 Multi-FA 를 처리하기 위한 Beacon 의 구조도이다. Beacon 의 주요 기능으로는 자체적으로 파일롯(Pilot) 비콘 신호의 생성 및 외부로부터 파일롯, 싱크(Synch), 페이징(Paging) 등의 신호를 받아들여 비콘 신호를 생성할 수 있는 기능을 가진다.

그림의 왼쪽 부분은 Digital Part 로서 Multi-FA 파형을 생성하게 되는데 이러한 다중 IF 신호들이 비선형 소자들을 거치게 되면 도 2 와 같이 원하지 않는 신호들이 나타나는데, 이런 신호들을 IMD 신호라고 한다.

다중 FA구조로 송신되게 되면 도 3 과 같이 필터를 거치더라도 제거할 방법이 거의 없다.

따라서 다른 방식에 비해 좀더 IMD문제점에 적극적 분석 및 대처가 필요하다.

대표적인 비선형 소자인 증폭기를 통과하면서 나타날 수 있는 주파수는 여러 종류인데, 다음 수식은 2 개의 FA를 처리할 경우에 나타나는 주파수 성분들을 표현하고 있다.

따라서같이 여러 주파수 성분들이 나타나게 되는데, 비콘 신호의 경우에는 특히 2차 혼변조 주파수인신호와 3차 혼변조 주파수인신호 성분이 문제가 된다.

비콘 신호의 경우 동일한 기저대역 데이터를 변조하여 구성되어 있고 주파수만 다른 형태이므로, 2 차 3차 혼변조 주파수 신호가 Single Carrier 형태로 나타나게 된다.

특히 Multi-FA 신호의 경우에는 이 수가 몇 배로 늘어나게 된다.

따라서 도 4 와 같이 Multi-FA 신호들의 주파수를 20 ~ 40 MHz 대로 높여주게 되면 작은 Carrier 형태의 신호들이 사용대역 밖에 분포하게 되는데, 도 5 와 같이 필터를 설계하여 사용하게 되면 대부분의 스퓨리어스 성분들이 제거 되는 것을 확인할수 있다.

도 6 과 같이 비콘(Beacon)장비 내에서 여러 종류의 주파수 및 그 주파수의 고조파 성분들이 무수히 많이 존재하고 있다.

따라서 이런 추가적인 기저대역의 하모닉 주파수와 IF주파수가 겹치지 않도록, 또한 IF주파수의 하모닉 성분이 RF주파수나 또다른 IF 주파수와 겹치지 않도록 Local 주파수를 결정할 필요가 있다.

그래야만 사용하는 밴드대역 내에 스퓨리어스가 나타나는 것을 막을 수 있다. 이러한 CDMA Beacon 보드에서는 9~10 MHz , 19~20 MHz , 70~80 MHz CLK 성분이 많이 사용되고 있는데, 도 7 과 같이 1st Local 주파수(100~120MHz) 와 2st Local 주파수(700~740MHz) 를 결정하여 설계하면 대부분의 스퓨리어스 성분들을 사용대역 밖으로 내보내 제거가 용이하게 만들 수 있다. 1st Local 다음에 사용된 Filter는 Saw Filter 로 송신주파수만을 선택하여 낮은 삽입손실로 대역 통과 시키고불필요한 주파수를 제거하는 기능을 하며 주파수 대역폭은 Multi-FA를 처리 가능한 20MHz 이상을 사용하였다. 2st Local 다음에 사용된 Filter는 세라믹 필터를 사용하여 830~890 MHz 대에서 요구되는 주파수 대역을 커버할수 있는 대역폭이 큰 필터가 적용 가능하도록 하였다.

따라서 Local 주파수를 위와 같이 설정하고 그 주파수 범위에 적합한 필터를 설계하여 적용 스퓨리어스 및 IMD 특성 열화를 최소화 하였다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 고안은 Local 주파수를 선정하고, 대역폭에 맞는 필터를 사용하므로 인하여 Multi-FA 신호가 단일 경로의 IF, RF 증폭부를 거치는 과정 중에 발생되는 스퓨리어스(Spurious) 및 IMD 특성 열화를 최소화시키는 유익한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 기지국에 설치되는 비콘 신호의 발생을 위한 전송 장비에 있어서,

   4FA 신호를 동시에 생성할 수 있는 디지털 업 컨버터를 적용하여 멀티-FA를 단일 RF 경로로 지원하고, 스퓨리어스가 제거되도록 필터를 적용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국용 비콘 신호 전송 장비.