KR20040024371A - Method and apparatus to prevent spill-over signals that break into radio frequency repeater , using multi-path searcher - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이동통신 시스템에서 서비스 지역(커버리지 라고도 한다)을 확장하거나 전계강도가 부족하여 발생하는 부분적인 주파수 음영 지역을 커버하기 위한 무선중계기 재입력 신호 방지 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for preventing a repeater re-input signal for covering a partial frequency shadow area caused by extending a service area (also called coverage) or lacking electric field strength in a mobile communication system.
일반적으로 이동통신 시스템은 크게 이동통신 교환기, 기지국(중계기 포함), 이동 단말기로 구성된다. 이동통신 교환기는 각 기지국 제어장치들을 연결하고, 가입자에 대한 정보 및 인증, 관련 부가 장비들로 구성되며, 다른 망과의 접속을 이루는 역할을 한다. 기지국은 기지국 제어장치(BSC), 기지국(BTS), 중계기 등으로 구성되며 이동 단말기가 원하는 상대방과 통화가 이루어 지도록 교환기와의 연결을 수행한다. 이동 통신 교환기는 각 기지국에서의 발호, 착호를 처리하고 모든 기지국이 효율적으로 운영될 수 있도록 중앙통제 기능과 함께 공중전화망(PSTN) 등과의접속을 중계한다. 이중에서 기지국의 설치 위치 및 개수는 이동통신 서비스 품질과 가장 밀접하게 관련되어 있으나, 기지국을 설치하는 데에는 상당한 시설비용이 부담되므로 이동통신 서비스 사업자는 기지국을 최대한 적게 설치 하면서도 통신 서비스 품질을 확보하기 위하여 다방면으로 노력하고 있다.In general, a mobile communication system is composed of a mobile communication switch, a base station (including a repeater), and a mobile terminal. The mobile switching center connects each base station controller, and consists of information and authentication for subscribers and related additional equipment, and serves to connect with other networks. The base station is composed of a base station controller (BSC), a base station (BTS), a repeater and the like and performs a connection with the exchange so that the mobile terminal makes a call with a desired counterpart. The mobile communication exchange handles calls and calls from each base station and relays access to a public switched telephone network (PSTN) with a central control function so that all base stations can be operated efficiently. Of these, the location and number of base stations are most closely related to the quality of mobile communication service. However, since the installation cost of a base station is significant, the mobile service provider can install the base station as little as possible to secure the quality of communication service. We are working in various ways.
이런 과정에서 이동통신 서비스 사업자는 별도의 기지국을 설치하지 않으면서도 서비스 영역을 확대하기 위하여 기지국보다 저렴하게 설치할 수 있는 중계기를 사용하게 된다. 중계기는 통화 채널을 증가시키지는 못하지만 커버리지 확장 측면에서는 충분히 기지국을 대체하는 효과가 있다.In this process, the mobile communication service provider uses a repeater that can be installed at a lower cost than the base station to expand the service area without installing a separate base station. The repeater does not increase the call channel, but it is sufficient to replace the base station in terms of coverage extension.
이동통신 서비스 사업자는 기지국 배치설계를 할 때 우선적으로 호(call) 밀집 지역에 기지국을 배치하며, 호 밀집지역이 아닌 도심에서 벗어난 외곽지역에는 가능한 기지국 보다 저렴하게 설치 할 수 있는 광 중계기나 무선 중계기를 설치하여 통화 품질 대비 투자 및 운영비용을 최소화 하고 있다Mobile communication service providers prefer to place base stations in call dense areas when designing base station layouts, and optical repeaters or wireless repeaters that can be installed cheaper than base stations in areas outside the city, not in dense areas. Minimizes investment and operating costs compared to call quality
현재 이동통신에 사용되는 중계기는 기지국과 중계기를 유선인 광케이블 등으로 연결한 광중계기와 무선으로 연결한 무선 중계기로 나뉠 수 있으며, 광 중계기는 기지국과 중계기간을 유선으로 연결하므로 양호한 통화품질을 유지할 수 있으나 무선 중계기에 비하여 고가이며, 특히 광케이블의 설치 또는 임차에 따른 비용이 상당하다. 이에 비하여 무선 중계기는 광중계기등의 유선 중계기에 비하여 통화 품질이 떨어지나 설치 또는 운용 비용이 저렴하다는 장점이 있다.The repeaters used in mobile communication can be divided into optical repeaters that connect the base stations and repeaters with wired optical cables, etc., and wireless repeaters that connect wirelessly with the optical repeaters. Although it can be expensive compared to a wireless repeater, in particular, the cost of installing or renting an optical cable is considerable. On the other hand, the wireless repeater has the advantage that the call quality is lower than the wired repeater such as the optical repeater, but the installation or operation cost is low.
무선 중계기는 주로 빌딩 내의 통신 서비스에 적용된다. 특히 대형 빌딩의 지하 주차장 등의 지하 공간은 구조물 등에 의한 전자파 차폐 영향으로 하나의 무선 중계기가 담당하는 커버리지가 작을 수 밖에 없으므로 비용이 많이 소요되는 광 중계기보다는 비용이 적게 소요되는 무선 중계기를 많이 사용한다.Wireless repeaters are mainly applied to communication services in buildings. In particular, in underground spaces such as underground parking lots of large buildings, the coverage of one wireless repeater must be small due to the effect of electromagnetic shielding by structures, etc. Therefore, the wireless repeater which uses less cost than the optical repeater that is expensive is used more frequently. .
그러나 빌딩 내가 아닌 바깥 등 개방된 지역에 무선 중계기를 사용할 때에는 무선 중계기의 송신 신호가 기지국의 신호를 수신하기 위한 무선 중계기의 수신 안테나로 다시 수신되어 입력됨으로써 신호의 간섭이나 발진 현상이 발생하게 된다.However, when the wireless repeater is used in an open area such as outside the building, the transmission signal of the wireless repeater is received and input again to the receiving antenna of the wireless repeater for receiving the signal of the base station, thereby causing interference or oscillation of the signal.
도 1은 일반적인 이동통신용 무선 중계기에 대한 블록도이다. 기지국에서 단말기까지 순방향 링크의 경우 기지국에서 송신한 신호는 중계기 수신 안테나(110)로 수신된 후 듀플렉서(111)를 거쳐 저잡음 증폭기(112), 필터(113), 전력 증폭기(114)를 지나면서 소정의 대역폭을 갖는 신호를 일정 크기로 증폭한 후 듀플렉서(115)를 거쳐 무선 중계기의 송신 안테나(116)를 통해 무선으로 전송하게 된다. 또한, 이동 단말기에서 기지국까지의 역방향 링크의 경우 순방향 링크의 송신 안테나(116)가 수신 안테나로 순방향 링크의 수신 안테나(110)가 송신 안테나로 작용하며, 이동 단말기로부터 수신된 신호는 저잡음 증폭기(117), 필터(118), 전력 증폭기(119)를 거쳐 지지국으로 전송된다.1 is a block diagram of a general wireless communication repeater. In the case of the forward link from the base station to the terminal, the signal transmitted from the base station is received by the repeater receiving antenna 110 and then passed through the duplexer 111 to pass the low noise amplifier 112, the filter 113, and the power amplifier 114. After amplifying a signal having a bandwidth of a predetermined size, it is wirelessly transmitted through the transmission antenna 116 of the wireless repeater via the duplexer 115. In addition, in the reverse link from the mobile terminal to the base station, the transmit antenna 116 of the forward link serves as the receive antenna, and the receive antenna 110 of the forward link serves as the transmit antenna, and the signal received from the mobile terminal is a low noise amplifier 117. ), The filter 118, and the power amplifier 119 are transmitted to the support station.
도2는 도1에서 설명한 무선 중계기를 개방지역에 적용하였을 때 발생하는 문제점을 도시한 것으로 무선 중계기의 송신 안테나로부터 송출되는 신호 중 일부가 무선 중계기의 수신 안테나로 순방향 재입력 신호(214)가 되어 수신되는 과정을 도시한 것이다. 기지국의 송신 신호를 수신하여 증폭한 후 이동 단말기가 수신할 수 있도록 재송신하는 무선 중계기의 순방향 링크의 경우 기지국(210)에서 송신한 신호는 무선 중계기 수신 안테나(110)에 의해 수신된 후 무선 중계기(100)를 거쳐 무선 중계기 송신 안테나(116)를 통해 이동 단말기(212)로 방사되게 된다. 이때 무선 중계기 송신 안테나(116)는 지향 패턴이 완벽할 수 없으므로 이동 단말기(212)로 송출된 신호 중 일부가 무선 중계기의 수신 안테나(110)에 재입력 되게 된다. 이와 같이 재입력되는 신호(이하 ‘순방향 재입력 신호(214)’라 한다)는 기지국으로부터 수신한 신호와 합쳐져서 무선 중계기를 거쳐 증폭된 후 다시 무선 중계기의 송신 안테나(116)를 통해 재방사되게 된다. 따라서 무선 중계기의 수신 안테나에는 기지국에서 송신한 신호와 함계 무선 중계기에 의하여 송신한 신호 중 일부가 재입력되는 과정을 반복하면서 순방향 재입력 신호(214)가 1차, 2차, 3차 등으로 지연되어 나타나게 되어, 결국에는 수신 신호 전력의 세기가 증가하여 이득이 고정되어 있는 무선 중계기의 출력이 포화상태에 이르게 된다. 또한 무선 중계기의 수신 신호중 기지국으로부터 수신한 원신호 보다는 순방향 재입력 신호(214)의 비중이 점점 크게 되어 기지국으로부터 수신한 원신호를 증폭할 수 없게 된다. 이동 단말기 측에서는 여러 경로로 호 신호가 수신될 뿐 아니라 무선 중계기로부터 1차, 2차, 3차 등의 순방향 재입력 신호(214)가 수신되므로 신호 간섭 현상이 증가하여 수신특성이 현저하게 떨어진다.FIG. 2 illustrates a problem that occurs when the wireless repeater described in FIG. 1 is applied to an open area, and a part of signals transmitted from a transmitting antenna of the wireless repeater becomes a forward re-input signal 214 as a receiving antenna of the wireless repeater. It shows the process being received. In the case of the forward link of the wireless repeater, which receives and amplifies the transmission signal of the base station and then retransmits it for reception by the mobile terminal, the signal transmitted from the base station 210 is received by the wireless repeater receiving antenna 110 and then the wireless repeater ( It is radiated to the mobile terminal 212 via the wireless repeater transmitting antenna 116 via 100. In this case, since the wireless repeater transmitting antenna 116 cannot have a perfect directivity pattern, some of the signals transmitted to the mobile terminal 212 are re-input to the receiving antenna 110 of the wireless repeater. The re-input signal (hereinafter referred to as 'forward re-input signal 214') is combined with the signal received from the base station, amplified through the wireless repeater, and then again radiated through the transmitting antenna 116 of the wireless repeater. . Therefore, the receiving antenna of the wireless repeater repeats the process of re-input of the signal transmitted from the base station and the signal transmitted by the relay wireless repeater, and the forward re-input signal 214 is delayed to primary, secondary, tertiary, etc. As a result, the strength of the received signal power increases, resulting in a saturated output of the wireless repeater having a fixed gain. In addition, the proportion of the forward re-input signal 214 becomes larger than the original signal received from the base station among the received signals of the wireless repeater, so that the original signal received from the base station cannot be amplified. In the mobile terminal, not only the call signal is received through various paths, but also the forward re-input signal 214 such as primary, secondary, and tertiary are received from the wireless repeater, so that the signal interference phenomenon increases and the reception characteristic is significantly reduced.
도3은 기지국으로부터 수신된 신호와 재입력신호를 도시한 것이다. 도3의 A, B, C, D 각각은 신호 중에서도 기지국을 식별하고 동기 획득에 필요한 제어채널인 파일럿 신호에 대한 정보를 타나내고 있으며, 세로축은 신호대 잡음비이며, 이들의 단위는 dB로 표시되었다. 여기서 A는 기지국으로부터 직접 수신한 신호성분이고, B는 기지국에서 송신한 신호가 건물 등에 의해 반사되어 수신된 신호 성분이며, C와D는 무선 중계기의 송신 안테나에 의하여 방사된 신호 중 일부가 무선 중계기의 수신 안테나로 입력된 재입력 신호로서, C는 A에 대한 재입력 신호이고, D는 B에 대한 재입력 신호이다. 세로축은 신호대 잡음 크기이며, 가로 축은 시간축으로 칩(Chip)으로 표현되어 있다. 디지털 이동통신에서는 제어채널(통상 파일럿 채널이다)과 동기를 맞추기 위해 수신측에 제어채널과 동일한 비트패턴을 갖고 있다. 수신측은 내장된 비트 패턴을 시간 축을 따라 이동하여 가면서 수신하는 신호와의 상관 적분(Correlation)을 하여 일정 세기 이상으로 적분값이 출력될 때 기지국과 동기를 맞추었다고 판단한다. 이와 같이 동기를 맞춤으로써 수신측은 이동통신 기지국과의 통신을 위한 준비작업을 마치게 된다. 이때 상관 적분값이 클수록 보조 에러율이 적게 된다. 수신기가 기지국과 동기를 맞추게 되면 도3에서와 같이 동기가 맞는 시간대에서 신호대 잡음비가 최대가 되며 동기가 맞지 않는 시간대에서는 평균적으로 신호대 잡음비가 동일하여 신호 에너지를 추출할 수 없게 된다.3 illustrates a signal and a re-input signal received from a base station. Each of A, B, C, and D of FIG. 3 represents information about a pilot signal which is a control channel for identifying a base station and acquiring synchronization among signals, and a vertical axis represents a signal-to-noise ratio, and their units are expressed in dB. Where A is a signal component directly received from the base station, B is a signal component received by the signal transmitted from the base station reflected by the building, etc., C and D are a part of the signal radiated by the transmitting antenna of the wireless repeater A re-input signal input to the receive antenna of, where C is a re-input signal for A and D is a re-input signal for B. The vertical axis represents the signal-to-noise level, and the horizontal axis represents the time axis as a chip. In digital mobile communication, in order to synchronize with a control channel (usually a pilot channel), the receiver has the same bit pattern as that of the control channel. The receiver determines that the synchronization is synchronized with the base station when the integral value is output over a certain intensity by performing a correlation integration with the received signal while moving the embedded bit pattern along the time axis. By synchronizing in this way, the receiving end completes preparation for communication with the mobile communication base station. At this time, the larger the integral value, the smaller the auxiliary error rate. When the receiver synchronizes with the base station, as shown in FIG. 3, the signal-to-noise ratio is maximized in the synchronized time zone, and the signal-to-noise ratio is the same in the unsynchronized time zone, and thus signal energy cannot be extracted.
도3의 A, B, C, D는 제어채널과 동기가 이루어져 신호대 잡음비가 일정 세기 이상이 되는 싯점 및 크기를 나타낸 것이다. B는 A보다 1칩만큼 지연되어 나타나는 반사 신호이고, C는 A보다 6칩만큼 지연되어 재입력되는 재입력 신호이며, D는 B보다 6칩만큼 지연되어 재입력되는 재입력 신호이다. 도3에는 표시하지 않았으나 C와 D는 무선 중계기를 거쳐 다시 재입력되는 신호를 예시하고 있다. 실제적으로 그림에는 예시되지 않았지만 A, B 신호로 인한 시스템 지연으로 발생한 C, D 신호 외에, C, D 신호로 인해 그만큼 시간 지연되어 발생하는 기타 신호가 주기적인 형태로 발생하게 된다. 이때 도1에서 예시한 중계기 출력 이득의 값에 따라 A, C간신호 세기의 차이값이 결정되게 된다. 출력 이득을 크게 설정하면 할수록 A, C 신호간 격차가 점점 줄어들며, 출력 이득을 작게 설정하면 할수록 A, C 신호간 격차는 점점 커지게 된다. B, D 신호간도 마찬가지로 성립된다. 또한 출력 이득이 충분히 크게 설정되면 재입력 신호 성분이 커져서 결국에는 중계기 출력값이 포화가 되는 현상까지도 발생된다. 이때에는 중계기 증폭기등의 비선형성으로 인해 출력 신호는 상당한 신호 왜곡 현상을 보이며 그로 인해 서비스 품질이 극도로 악화되거나 서비스 불가능한 현상까지도 발생되게 된다.A, B, C, and D of FIG. 3 show the point and magnitude at which the signal-to-noise ratio becomes more than a certain intensity by being synchronized with the control channel. B is a reflection signal delayed by one chip than A, C is a re-input signal delayed by 6 chips than A, and D is a re-input signal delayed by 6 chips than B. Although not shown in FIG. 3, C and D illustrate signals that are input again through the wireless repeater. Although not illustrated in the figure, in addition to the C and D signals caused by the system delay due to the A and B signals, other signals generated by the time delay due to the C and D signals are generated periodically. At this time, the difference between the signal strength between A and C is determined according to the value of the repeater output gain illustrated in FIG. 1. The larger the output gain, the smaller the gap between A and C signals. The smaller the output gain, the larger the gap between A and C signals. The same holds true between B and D signals. In addition, if the output gain is set large enough, the re-input signal component becomes large, resulting in a saturation of the repeater output value. In this case, due to the non-linearity of the repeater amplifier, the output signal exhibits a significant signal distortion, resulting in extremely poor service quality or even out of service.
통상적으로 무선 중계기는 SAW 필터 등의 신호 지연 효과로 인하여 수신된 신호가 출력되는데 까지는 2μs 이상이 소요되므로 C는 A로부터 2μs 이상 지연되어 나타나게 된다.In general, the wireless repeater takes 2 μs or more to output a received signal due to a signal delay effect such as a SAW filter, and thus C is delayed by 2 μs or more from A.
도3에 나타난 바와 같이 동일한 주파수 신호를 중계함으로써 발생할 수 밖에 없는 재입력 신호를 방지하기 위하여 종래에는 무선 중계기의 출력 이득을 충분히 작게 설정하여 최악의 경우에도 중계기 증폭기의 선형성을 유지하며, 서비스 품질이 열화되지 않도록 사용하는 문제점이 있다. 그로 인해 중계기 증폭기가 보유하고 있는 능력(Capacity)을 효율적으로 사용하지 못하게 되며, 따라서 중계기로 인한 커버리지 영역이 줄어듦으로서 통신 사업자가 얻고자 하는 효과를 충분히 못 얻게 되는 것이다.As shown in Fig. 3, in order to prevent re-input signals that can only occur by relaying the same frequency signal, the output gain of the wireless repeater is conventionally set sufficiently small to maintain the linearity of the repeater amplifier even in the worst case. There is a problem to use so as not to deteriorate. As a result, the capacity of the repeater amplifier is not effectively used, and thus the coverage area due to the repeater is reduced, thereby insufficiently obtaining the effect that the service provider wants to obtain.
재입력 신호로 인한 무선 중계기의 발진 현상을 방지하기 위하여 무선 중계기의 송/수신 안테나의 이격 거리를 충분히 확보하거나, 차폐하여 신호 분리도(isolation)를 높일 수 있으나, 현실적으로 건물 옥상 등에 배치할 경우 안테나 간의 이격 거리를 충분히 확보하는 것이 쉽지 않으며 시외 지역의 경우 철탑 높이를 충분히 높여 안테나 간의 이격 거리를 확보할 수 있으나, 철탑 설치에 따른 비용이 증가하고 유지 보수에 어려움이 있는 등 많은 문제점이 있다.In order to prevent oscillation of the wireless repeater due to the re-input signal, the separation distance of the transmitting / receiving antenna of the wireless repeater can be sufficiently secured or shielded to increase the signal isolation, but when the antenna is placed on the roof of a building, It is not easy to secure enough separation distance between and in the suburban area to increase the height of the pylon enough to secure the separation distance between the antennas, but there are many problems, such as increased cost and difficulty in maintenance due to the installation of the tower.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 무선 중계기의 송신 안테나를 통해 송출된 신호가 다시 수신 안테나로 재입력됨으로써 무선 중계기가가 발진하는 것을 방지하기 위한 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is intended to prevent the radio repeater from oscillating by re-input of a signal transmitted through the transmit antenna of the radio repeater.
또한, 본 발명은 무선 중계기의 송신 안테나로 송출된 신호가 수신 안테나로 재입력 되어 나타나는 재입력 신호를 효과적으로 줄이기 위한 것이다.In addition, the present invention is to effectively reduce the re-input signal appearing that the signal transmitted to the transmitting antenna of the wireless repeater is re-input to the receiving antenna.
또한, 본 발명은 기지국의 신호를 수신하는 무선 중계기의 입력측에 파일럿 채널을 탐색하여 동기화 시키는 신호 탐색기(Searcher)를 설치하여 재입력 신호를 효과적으로 줄이기 위한 것이다.In addition, the present invention is to effectively reduce the re-input signal by installing a signal searcher (Searcher) for searching and synchronizing the pilot channel on the input side of the wireless repeater receiving the signal of the base station.
본 발명은 무선 중계기의 커버리지를 확장하여 무선 통신 서비스의 품질을 높이기 위한 것이다.The present invention extends the coverage of a wireless repeater to improve the quality of wireless communication service.
또한, 본 발명은 무선 중계기용 안테나를 설치하기 위한 시설 비용, 운용 비용을 줄일 뿐 아니라 운용상의 불편을 해소하기 위한 것이다.In addition, the present invention is not only to reduce the installation cost, operating cost for installing the antenna for the wireless repeater, but also to solve the inconvenience in operation.
도1은 일반적인 이동통신용 무선중계기의 구성을 블록도로 도시한 것이다.1 is a block diagram showing the configuration of a wireless repeater for a general mobile communication.
도2는 무선중계기의 송신안테나로부터 송출되는 신호중 일부가 무선 중계기의 수신 안테나로 재입력 신호가 되어 수신되는 과정을 도시한 것이다.2 illustrates a process in which some of the signals transmitted from the transmitting antenna of the wireless repeater are received as re-input signals to the receiving antenna of the wireless repeater.
도3은 기지국으로부터 수신된 신호와 재입력 신호의 신호대 잡음비와 시간차가 나타나는 예를 도시한 것이다.3 illustrates an example in which a signal-to-noise ratio and a time difference between a signal received from a base station and a re-input signal appear.
도4는 본 발명에 따른 무선중계기의 재입력 신호 방지장치를 순방향 통신에 적용한 블록도이다.Figure 4 is a block diagram applying the re-input signal prevention apparatus of the wireless repeater according to the present invention in the forward communication.
도5는 도4에 부가하여 본 발명에 따른 무선중계기의 재입력 신호방지 장치를 역방향 통신에 적용한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram in which a re-input signal preventing device of a wireless repeater according to the present invention is applied to reverse communication in addition to FIG. 4.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100,400,500 : 무선 중계기 110,116,211,410,414,510,516 : 안테나100,400,500: Wireless repeater 110,116,211,410,414,510,516: Antenna
111,115,511,520 : 듀플렉스 112,117,411,512 : 저잡음 증폭기111,115,511,520: Duplex 112,117,411,512: Low noise amplifier
113,118,412,513 : 필터 114,119,413,514 : 전력 증폭기113,118,412,513: filter 114,119,413,514: power amplifier
210 : 기지국 212 : 이동단말기210: base station 212: mobile terminal
213 : 기지국 송신 신호 214 : 순방향 재입력 신호213: base station transmission signal 214: forward re-input signal
215,521 : 무선중계기 송신 신호215,521: Wireless repeater transmission signal
217 : 이동 단말기 송신신호 415 : 다중 경로 탐색기217: mobile terminal transmission signal 415: multi-path searcher
416 : 제어기 420 : 커플러416: controller 420: coupler
522 : 역방향 재입력 신호522: reverse re-input signal
A : 전송 신호 B : 다중 경로 신호A: transmission signal B: multipath signal
C , D : 재입력 신호C, D: re-input signal
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 무선 중계기 시스템내 순방향 링크의 경로상에 다중 경로 탐색기를 부가하여 재입력 신호의 칩(chip) 지연 정보와 신호대 잡음비(Ec/Io : Ec는 파일럿 채널의 전력 밀도이며, Io는 간섭 신호의 전력 밀도이다)의 크기를 검출하고, 상기 정보를 중계기 제어기에 제공하며, 중계기 제어기는 상기 정보중 귀환되는 파일럿 신호의 신호대 잡음비값을 적절한 값 이하로 유지하도록 중계기 이득을 제어하는 시스템으로 구성될 수 있다.The present invention for solving the above technical problem is to add a multi-path searcher on the path of the forward link in the wireless repeater system chip delay information and signal-to-noise ratio (Ec / Io: Ec of the pilot channel of the re-input signal Power density, Io is the power density of the interfering signal), and provides the information to the repeater controller, which repeater controller maintains the signal-to-noise ratio of the pilot signal returned from the information below an appropriate value. It can be configured as a system for controlling gain.
도4는 본 발명에 따른 무선 중계기의 재입력 신호 방지 장치를 순방향 링크에 적용한 블록도이다. 도4의 경우는 다중 경로 탐색기가 기지국에서 중계기 방향으로 송신하는 순방향 링크상에서 기지국측 수신 안테나 부분의 커플러단에서 신호를 검출하도록 구성되어 있다. 전술한 바와 같이 다중 경로 탐색기의 위치는 중계기 시스템내 순방향 링크 경로상 어디나 존재할 수 있다. 실제로 도3에서 보는 것처럼 기지국에서 오는 신호의 경우도 여러 경로로 인한 다중 신호가 검출되게 되며, 재입력 신호도 다중 경로 신호로 구분된다. 따라서 일반적으로 중계기 재입력으로 인한 것인지 기지국으로 부터 온 신호인지를 구분하는 것이 필요하다. 본 발명에서 무선 중계기의 재입력 신호와 기지국으로부터 수신되는 다중 경로 신호 성분을 구분하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 중계기 설치시 네트워크 분석기등을 사용한 중계기, 안테나간 경로를 포함한 지연 시간을 측정하여 다중 경로 탐색기의 칩 지연 정보와 비교하여 재 입력 신호를 구분하는 방법이 가능하다. 또 다른 방법으로는 중계기 제어기내에 설치 관련 알고리듬을 구현하여 이득을 순차적으로 줄이거나, 늘이는 방법을 사용하여 이때 중계기 이득에 비례하여 선형적으로 변화하는 파일럿 신호의 신호대 잡음비를 갖는 다중 경로 신호를 중계기 재입력 신호로 판단하는 방법도 가능하다.4 is a block diagram of the apparatus for preventing the re-input signal of the wireless repeater according to the present invention to the forward link. In the case of Fig. 4, the multi-path searcher is configured to detect a signal at the coupler end of the base station side receiving antenna portion on the forward link transmitted from the base station toward the repeater. As described above, the location of the multipath searcher may exist anywhere on the forward link path in the repeater system. In fact, as shown in FIG. 3, in the case of a signal from the base station, multiple signals due to various paths are detected, and the re-input signal is also divided into a multipath signal. Therefore, in general, it is necessary to distinguish whether the signal is from a base station due to repeater re-input. In the present invention, there may be various methods for distinguishing the re-input signal of the wireless repeater and the multipath signal component received from the base station. When the repeater is installed, it is possible to measure the delay time including the repeater and antenna path using a network analyzer, etc., and to distinguish the re-input signal by comparing with the chip delay information of the multipath searcher. Another method is to implement an installation-related algorithm in the repeater controller to reduce or increase the gain sequentially, and then to repeat the multipath signal with a signal-to-noise ratio of the pilot signal that varies linearly with the repeater gain. It is also possible to determine by the input signal.
수신 안테나(410), 저잡음 증폭기(411), 필터(412), 전력 증폭기(413), 송신 안테나(414)는 일반적인 무선 중계기를 구성하는 기본 구성 요소이다. 커플러(420)는 신호를 분기하기 위한 것으로 수신 안테나(410)을 통해 수신된 신호 중 일부를 분기하여 다중 경로 탐색기(415)에 입력한다.The receiving antenna 410, the low noise amplifier 411, the filter 412, the power amplifier 413, and the transmitting antenna 414 are basic components that constitute a general wireless repeater. The coupler 420 is for branching a signal and branching some of the signals received through the receiving antenna 410 and inputting them to the multipath searcher 415.
상기 다중 경로 탐색기(415)는 CDMA 이동통신에서 기지국 제어채널인 파일럿 채널과 동일한 비트 패턴을 보유하고 있으며, 상기 비트 패턴을 시간 축을 따라 이동시키면서 기지국으로부터 수신된 신호로부터 복조된 기저대역 신호와의 자기 상관(Auto-correlation) 적분을 수행한다. 자기 상관 함수는 두 비트 패턴이 동일하게 겹쳐질 때, 즉, 동기되었을 때 가장 큰 값을 출력하므로 기지국으로부터 수신한 제어채널인 파일럿 채널의 비트 패턴과 상기 다중 경로 탐색기(415)가 저장하고 있는 비트 패턴이 정확하게 일히하게 되면 상기 다중 경로 탐색기(415)의 자기 상관 적분기가 큰 에너지값을 출력하게 된다. 상기 다중 경로 탐색기(415) 내의 자기 상관 적분기는 끊임없이 비트 패턴을 이동시키며 기지국 제어 채널과의 비트 패턴 동기화를 수행하며, 자기 상관 적분기의 출력 값이 일정한 문턱 값(Threshold)을 넘게 되는 신호를 찾게 된다.The multipath searcher 415 has the same bit pattern as the pilot channel which is the base station control channel in CDMA mobile communication. The multipath searcher 415 has a baseband signal demodulated from the signal received from the base station while moving the bit pattern along the time axis. Perform auto-correlation integration. The autocorrelation function outputs the largest value when two bit patterns overlap, that is, when synchronized, so that the bit pattern of the pilot channel, which is the control channel received from the base station, and the bits stored in the multipath searcher 415 If the pattern works correctly, the autocorrelation integrator of the multipath searcher 415 outputs a large energy value. The autocorrelation integrator in the multipath searcher 415 constantly moves the bit pattern, performs the bit pattern synchronization with the base station control channel, and finds a signal whose output value of the autocorrelation integrator exceeds a certain threshold. .
통상적으로 무선 통신 환경에서는 다중 경로등의 영향으로 상기 문턱값을 넘는 신호 들이 다수 개 존재한다.Typically, in a wireless communication environment, a plurality of signals exceeding the threshold exist due to the influence of multipath.
상기 다중 경로 탐색기(415)는 자기 상관 적분기의 출력값이 상기 문턱 값을 넘는 경우 제어기(417)에 그 싯점에서의 신호 에너지값, 즉 자기 상관 적분값과 상기 문턱값을 넘는 신호중에서 가장 큰 신호와의 시간차 정보, 즉 칩 정보를 전달한다. 제어기(417)에서는 상기 정보를 이용하여 중계기 재입력 신호의 신호대 잡음비값이 일정한 값(또는 설정값) 이하가 되도록 중계기 이득을 조절한다. 또는 제어기(417)에서는 가장 세기가 큰 (dominant) 기지국 송신 신호의 신호대 잡음비와 중계기 재입력 신호의 잡음비와의 차이값을 이용하여 차이값이 일정한 크기 이상을 유지하도록 중계기 이득을 제어할 수도 있다.When the output value of the autocorrelation integrator exceeds the threshold, the multipath searcher 415 provides the controller 417 with a signal energy value at that point, that is, the largest signal among the autocorrelation integral value and the signal exceeding the threshold. Time difference information, that is, chip information. The controller 417 adjusts the repeater gain such that the signal-to-noise ratio value of the repeater re-input signal is equal to or less than a predetermined value (or set value) using the information. Alternatively, the controller 417 may control the repeater gain so that the difference value is equal to or greater than a predetermined magnitude by using a difference value between the signal-to-noise ratio of the dominant base station transmission signal and the noise ratio of the repeater re-input signal.
중계기 이득을 조절하는 방법은 재입력 신호의 신호대 잡음비 또는 재입력 신호와 가장 세기가 큰 기지국 파일럿 신호의 신호대 잡음비간의 차이값이 일정 세기 이상으로 크면 중계기 이득을 줄이며, 일정 세기 이하이면 중계기 이득을 증가시킴으로써 중계기가 유지할 수 있는 셀 커버리지를 최대한 확보한다.The repeater gain is adjusted by reducing the repeater gain if the signal-to-noise ratio of the re-input signal or the difference between the re-input signal and the signal-to-noise ratio of the largest base station pilot signal is greater than or equal to a certain intensity. This ensures maximum cell coverage that the repeater can maintain.
순방향 링크에 본 발명을 적용한 도4를 중심으로 동작 관계를 살펴보면, 무선 중계기의 수신 안테나(410)에는 기지국 송신 신호(213)와 무선 중계기의 송신 안테나로 송출되는 신호 중 일부인 순방향 재입력 신호(214)가 함께 수신된다. 상기 무선 중계기의 수신 안테나의 수신 신호 일부는 분기되어 다중 경로 탐색기(415)로 입력된다. 상기 다중 경로 탐색기(415)는 자기 상관 적분을 수행하여 상기 자기 상관 적분 값이 소정의 문턱 값을 넘는 신호에 대한 신호 에너지 값과 시간차 정보를 탐색하여 제어기(417)에 전달한다. 상기 제어기(417)는 상기 다중 경로 탐색기(415)로부터 입력된 신호를 이용하여 순방향 재입력 신호(214)를 최소화할 수 있도록 중계기 이득을 제어하게 된다.Referring to FIG. 4 in which the present invention is applied to the forward link, an operation relationship is shown. In the reception antenna 410 of the wireless repeater, the forward re-input signal 214 which is a part of a signal transmitted to the base station transmission signal 213 and the transmission antenna of the wireless repeater ) Is received together. A part of the received signal of the receiving antenna of the wireless repeater is branched and input to the multipath searcher 415. The multipath searcher 415 performs an autocorrelation integration, searches for signal energy values and time difference information for a signal whose autocorrelation integration value exceeds a predetermined threshold value, and transmits them to the controller 417. The controller 417 controls the repeater gain to minimize the forward re-input signal 214 using the signal input from the multipath searcher 415.
여기서 상기 커플러(420)는 신호를 분기하기 위한 것이므로스플리터(Splitter)등을 사용하여도 된다. 또한 상기 다중 경로 탐색기(415)는 반드시 도4와 같이 중계기 전단에 위치해야 하는 것은 아니며 필요에 따라 무선 중계기의 수신 안테나(410)에 근접 설치하여 무선 신호를 탐색할 수도 있고, 무선 중계기의 필수 구성 요소인 증폭기(여기서 증폭기는 통상 필터 전단에 설치되는 저잡음 증폭기나 필터 후단에 설치되는 전력 증폭기 등을 포함한다)나 필터의 전단이나 후단 등 중계기에서 단말기 방향으로 송신하는 순방향 링크 경로중 어느 부분에서도 분기시켜 탐색할 수 있다.Since the coupler 420 is for branching a signal, a splitter or the like may be used. In addition, the multi-path searcher 415 is not necessarily located at the front end of the repeater as shown in FIG. 4, and may be installed close to the receiving antenna 410 of the wireless repeater to search for a wireless signal, if necessary, and is an essential component of the wireless repeater. Branching in any of the forward link paths transmitted from the repeater to the terminal, such as amplifiers (where amplifiers typically include low-noise amplifiers installed at the front of the filter or power amplifiers installed at the rear of the filter) To explore.
도5는 본 발명의 다른 실시예로서 본 발명의 무선 중계기의 재입력 신호 방지 장치를 이동 단말기에서 기지국으로 송신 방향인 역방향 링크에 적용한 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention in which the apparatus for preventing re-input signal of the wireless repeater of the present invention is applied to a reverse link in a transmission direction from a mobile terminal to a base station.
기지국에서 송신된 신호는 수신 안테나를 거쳐 듀플렉서(511), 저잡음 증폭기(411), 필터(412), 전력 증폭기(413), 듀플렉서(520)를 거쳐 송신 안테나를 통해 무선으로 이동 단말기에 중계된다. 한편, 역방향 링크는 순방향 링크와 반대이므로 순방향 링크의 수신 안테나는 역방향 링크에서는 송신 안테나(51)로 순방향 링크의 송신 안테나는 역방향 링크에서는 수신 안테나(516)로 작용한다.The signal transmitted from the base station is relayed to the mobile terminal wirelessly through the transmitting antenna via the duplexer 511, the low noise amplifier 411, the filter 412, the power amplifier 413, the duplexer 520 via the receiving antenna. On the other hand, since the reverse link is opposite to the forward link, the receive antenna of the forward link acts as the transmit antenna 51 on the reverse link and the transmit antenna of the forward link acts as the receive antenna 516 on the reverse link.
역방향 링크의 경우에도 상기 순방향 링크와 마찬가지로 무선 중계기의 송신 측에서 수신 측으로 되돌아가는 역방향 재입력 신호(522)의 유입이 문제가 되나 일반적으로 기지국의 수신 감도가 이동 단말기보다 훨씬 양호하므로 무선 중계기의 역방향 송신 출력은 순방향보다 훨씬 작다. 따라서 역방향 링크상에서 중계기 이득을 적절히 세팅시 무선 중계기의 재입력되어 발생하는 발진 현상이 크게 문제되지않을 수 있으나, 최대한 역방향 링크에서도 발진 현상을 막기 위해서 순방향 링크에서의 중계기 이득값 증감분을 역방향 링크에서도 가감하도록 구현하는 방법을 통해서 역방향 링크의 중계기 이득을 효율적으로 관리 할 수 있다.In the case of the reverse link, the inflow of the reverse re-input signal 522 from the transmitting side of the wireless repeater to the receiving side is a problem as in the forward link, but in general, since the reception sensitivity of the base station is much better than that of the mobile terminal, the reverse direction of the wireless repeater The transmit power is much smaller than the forward direction. Therefore, when the repeater gain is properly set on the reverse link, the oscillation phenomenon caused by the reentry of the wireless repeater may not be a problem. In this way, the repeater gain of the reverse link can be managed efficiently.
도5는 위와 같은 역방향 링크에서 역방향 재입력 신호(522)에 의하여 발생하는 발진 현상을 방지하기 위한 것으로 도4의 순방향 링크 재입력 신호 방지장치에서 중계기 전력 증폭기로 입력되는 제어 이득값을 역방향 링크의 전력 증폭기에도 동일하게 적용하여 동시에 순방향, 역방향 링크 모두 재입력 신호를 최대한 방지하도록 구성한 것이다. 따라서 순방향 중계기 출력이 증가하면 역방향 출력은 증가하며, 순방향 중계기 출력이 감소하면 역방향 출력도 감소하도록 중계기는 동작하게 된다.5 is for preventing oscillation caused by the reverse re-input signal 522 in the reverse link as described above. The control gain value input to the repeater power amplifier in the forward link re-input signal prevention device of FIG. The same applies to the power amplifier, and both the forward and reverse links are configured to prevent re-input signals as much as possible. Therefore, as the forward repeater output increases, the reverse output increases, and when the forward repeater output decreases, the repeater operates to decrease the reverse output.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.
본 발명은 무선 중계기의 송신 안테나를 통해 송출된 신호가 다시 수신 안테나로 재입력되어 나타나는 재입력 신호를 방지함으로써 무선 중계기가 발진하는 것을 방지한다.The present invention prevents the radio repeater from oscillating by preventing a re-input signal appearing by re-input of the signal transmitted through the transmitting antenna of the wireless repeater back to the receiving antenna.
또한, 본 발명은 무선 중계기의 송신 안테나로 송출된 신호가 수신 안테나로 재입력되어 나타나는 재입력 신호를, 중계기 이득을 최대로 유지하면서 효과적으로 방지시킨다.In addition, the present invention effectively prevents the re-input signal appearing by re-input of the signal transmitted to the transmitting antenna of the wireless repeater to the receiving antenna, while maintaining the repeater gain to the maximum.
또한, 본 발명은 기지국의 신호를 수신하는 무선 중계기의 입력측에 파일럿 채널을 탐색하여 동기화 시키는 다중 경로 탐색기(Multi-path Searcher)를 설치하여 재입력 신호를 효과적으로 방지시킨다.In addition, the present invention effectively prevents the re-input signal by installing a multi-path searcher for searching and synchronizing the pilot channel on the input side of the wireless repeater receiving the signal of the base station.
본 발명은 무선 중계기의 이득을 최대한 확보함으로써 무선 중계기의 커버리지를 확장하여 무선 통신 서비스의 품질을 높일 수 있다.The present invention can increase the quality of the wireless communication service by extending the coverage of the wireless repeater by ensuring the maximum gain of the wireless repeater.
본 발명은 중계기 발진을 최대한 실시간으로 방지하는 것이 가능하므로 안테나를 설치하기 위한 철탑 높이 등을 줄일 수 있으므로 시설 투자비용, 운용비용을 줄일 수 있고, 운용상의 불편을 해소할 수 있다.Since the present invention can prevent the repeater oscillation in real time as possible, it is possible to reduce the height of the steel tower for installing the antenna, etc., thus reducing facility investment cost and operating cost, and eliminating operational inconvenience.
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