KR20040038383A

KR20040038383A - 알에프 및 아이에프 대역 신호 합성부를 내장한 간섭제거무선중계장치

Info

Publication number: KR20040038383A
Application number: KR1020020067285A
Authority: KR
Inventors: 이창욱; 배재성
Original assignee: 이노에이스(주)
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-08
Also published as: WO2004040802A1; AU2002353637A1

Abstract

RF 신호를 이용한 무선 중계기에 있어서, 신호 입력부, 전송결합부와 두개의 결합기로 구성된 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계기에 내장된 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 하나의 결합기에는 입력신호부에 들어온 N개의 신호들을 위상변화 없이 모두 결합기의 입력으로 받아 들일 수 있는 것과, 다른 결합기에서는 상기 결합전송부에서 전송부, 역위상 전송부, 결합기등의 구성을 통해 결합기에 들어오는 신호들에 존재하는 원신호가 역위상 관계를 이루어 제거 가능하도록 처리되어 결합기의 입력으로 받아 들일 수 있게 구성하여, 종래의 간섭 제거 방식과 전파 환경에 따라 위상이 상이한 경우 발생하는 간섭신호의 제거비의 현저한 감소, 원신호마저 부분적 제거되는 문제를 해결하고 채널별 간섭신호의 위상과 크기 차이를 보정에 의하여 간섭제거 효율 및 간섭제거 대역을 향상시켜 간섭신호 제거능력을 극대화 시키기 위한 것을 목적으로 하는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계방법이다.

Description

알에프 및 아이에프 대역 신호 합성부를 내장한 간섭제거 무선중계장치{A Wireless Repeater with a built in Channel RF/IF signal synthetic structure for cancelling interference}

본 발명은 무선통신방식에 사용되는 중계장치 및 중계방법에 관한 것으로, 특히 무선 중계장치의 간섭 신호 제거 기술 적용을 위한 무선중계기에 내장되는 RF 및 IF 대역신호 합성부에 관한 것이다.

중계기란 기지국과 단말국 사이에 위치하여 낮은 수신 신호 레벨을 양호한 통화품질의 레벨로 증폭시킴으로써 전파가 도달하지 못하여 전파세기가 미약한 지역인 건물내부 및 외곽지역 등에 양호한 통화품질을 제공하기 위한 장치를 말한다.

중계기의 종류에는 광중계기, 마이크로웨이브중계기, 변파중계기, RF 대역 신호 중계기 등이 있으며, 본 발명은 RF 대역 신호 중계기에 관한 것으로 특히 중계장치 중 간섭제거 중계장치에 관한 것이다.

간섭 제거 중계장치는 기지국이나 단말기로부터 수신되는 낮은 전력의 원신호(기지국 또는 단말기 송신신호)와 중계 장치 자체의 송신 안테나에서 궤환되는 높은 전력의 간섭신호를 수신하는 수신 안테나와 수신된 신호 중에서 간섭 신호를 제거하는 간섭신호 제거부, 낮은 전력의 원신호를 증폭하는 증폭부와 이를 송신하는 송신 안테나 및 기타 부가적인 회로 구성체로 구성되는 것이 대부분이다.

간섭 제거부는 수신 신호에서 원신호는 보호하고 간섭 신호를 제거하는 부분으로서 그 방식과 수신 신호 특성에 따라 여러 가지의 간섭 제거 구조와 성능 및 특성 등이 나타난다.

그러나 종래의 간섭 제거 방식은 단순히 안테나에서 수신된 안테나 채널별 수신 신호를 간섭 제거부에 적용하여 간섭을 제거하였으나 각 채널 별 신호의 크기와 위상이 전파환경이나 설치조건에 따라 매우 상이하기 때문에 종래의 간섭제거 방식만으로는 간섭신호의 제거비가 현저히 감소할 뿐 아니라 원신호마저 부분적으로 제거되는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명은 중계기에 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장하여 안테나의 각 채널에 수신되는 채널별로 수신신호의 위상과 크기 차이가 상이한 경우 채널별로 수신신호의 위상과 크기 차이를 보정할 수 있게하여 간섭제거 효율 및 간섭제거 대역을 향상시켜 간섭신호 제거능력을 극대화 시키기 위한 것을 목적으로 한다.

도1은 무선 중계장치에서 간섭신호 제거 기술을 적용하기 위한 RF 및 IF 대역신호 합성부에 대한 구성의 예시적인 구성도.

도2는 상기 도1의 RF 및 IF 대역합성부가 N개의 분배기와 결합기로 구성되는 경우의 예시적인 구성도.

도3은 상기 도2에 대한 구체적인 실시례에 대한 구성도.

도 4는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 간섭제거 무선 중계기에 적용한 실시예에 대한 구성도이다.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

100 : 수신단 부 110 : 수신안테나

120 : N 단 결합기 130 : RF 신호에서의 대역필터

140 : 저잡음 증폭기 (Low Noise Amplifier) 200 : 합성부

221 : 신호입력부 222 : 전송부, 전송결합부(N개 신호입력시)

223 : 결합부 224, 225 : 분배기

226,227,228 : 동위상전송부 229 : 역위상 전송부

230, 231 : 결합기 210 : 주파수 하향변조부

220 : RF 또는 IF 대역 신호합성부 230 : 주파수 상향변조부

300 : 간섭제거부 310 : 위상 및 크기 보정수단

320 : 간섭제거수단

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기존의 중계기의 간섭제거 회로에 입력전송부, 전송결합부, 결합부로 구성된 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 부가하여 간섭제거 효율 및 간섭제거 대역을 향상시킨다.

본 발명에서 부가된 RF 및 IF 대역 신호 합성부의 구현에 있어서 무선 중계장치와 마찬가지로 기지국으로부터 전파를 수신하여 원하는 신호로 증폭한 후 서비스하고자 하는 음영지역으로 신호를 방사하는 순방향링크와 단말기의 미약전파를 수신한 후 원하는 신호로 증폭하여 기지국으로 신호를 보내는 역방향링크에 동일한 장치가 필요하다.

그러나 본 발명에서는 역방향링크에서의 장치는 순방향링크에서의 동작 원리와 같으므로 순방향링크에서의 동작 원리만을 설명하며 이하, 본 발명의 무선 중계장치의 간섭제거 기술 적용을 위한 RF 및 IF 대역 신호 합성부의 구현방법과 구조 및 효과를 도면과 함께 상세하게 설명한다.

도1은 무선 중계장치에서 간섭신호 제거 기술을 적용하기 위한 RF 대역 신호 합성부에 대한 구성의 예시적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, RF 및 IF 대역 신호 합성부 구조는 분배기(224,225)로 이루어진 신호 입력부(221)와 RF 및 IF 대역 신호를 전송하는 전송부(222), 전송된 RF 및 IF 대역 신호를 합성하는 결합기(230,231)를 포함하는 결합부(223)로 구성된다.

상기 신호 입력부(221)에 입력되는 신호는 원신호와 주변환경으로 부터 발생한 간섭신호를 포함하고 있다. 이 중, 간섭신호는 중계기를 통과하면서 증폭된 신호 출력이 다시 입력으로 궤환(feed back)되어 발생된 신호가 주를 이루므로 간섭신호는 원신호에 비해 고출력이 된다.

상기 신호 입력부(221)에 입력되는 원신호와 간섭신호는 입력부에 있는 분배기(224,225)에 의해 2개 또는 그 이상 (이는 분배기의 출력포트에 따라 결정된다. 다만, 도면1에서는 2개의 포트로 분배되는 것을 예시적으로 보인 것이다.) 의 동일한 신호로 분배되어 나간다.

상기 전송부(222)는 신호를 그대로 전송하는 동위상전송부(226,227,228)와 Phase Shifter나 Delay Line 등을 이용하여 위상의 변화를 주어 전송하는 역위상 전송부(229)로 구성된다.

상기 신호입력부(221) 일단의 분배기(224)에서 나누어진 신호들은 원신호와 간섭신호의 위상 특성 그대로 유지하면서 동위상 전송부(226,227)를 통해 결합부(223)로 전송되고, 신호입력부 다른 일단의 분배기(225)에서 나누어진 신호들 중 하나는 위상 특성을 유지하며 결합부로 전송(228)되고, 나머지 하나의 신호는 원신호의 위상과 역위상을 이루도록 Phase Shifter나 Delay Line 등에 의해 위상을 변화시키는 역위상전송부(229)를 통해 결합부(223)로 전송된다.

상기 결합부(223)는 동위상전송부(226,227,228)및 역위상전송부(229)에서 입력된 신호를 두개의 결합기(230,231)를 이용하여 합성하는데, 결합부(223) 일단의 결합기(230)에서는 상기 전송부에서 서로 다른 분배기(224,225)에서 위상특성의 변화를 주지않고 동위상전송부(226,228)을 통해 전송한 두개의 신호를 결합하고, 결합부(223) 다른 일단의 결합기(231)에서는 위상특성에 변화를 주지 않고 동위상전송부(227)로 전송된 신호와 역위상전송부(229)를 통해 전송되어 원신호의 위상과 역위상을 이루는 신호(229)를 결합한다.

결과적으로 결합부(223) 일단의 결합기(230)에서는 신호의 위상을 변화시키지 않고 동위상 전송부(226,228)로 전송된 두 신호을 결합시킨 것으로 높은 전력 레벨의 간섭신호 성분과 낮은 전력 레벨의 원신호 성분 모두가 합성에 의해서 크기가 커지는 반면, 결합부(223) 다른 일단의 결합기(231)에서는 동위상 전송부(227)와 역위상 전송부(229)를 통해 전송된 신호들이 원신호에 대해서 역위상 관계에 있기 때문에 위상의 차이가 있는 간섭은 커지지만 수신 안테나에서 위상의 차이가 없는 낮은 전력 레벨의 원신호는 결합기(231)에서 제거된다.

왜냐하면, 역위상 전송부(229)를 통과하면서 원신호나 간섭신호 모두에 같은 위상변화를 주지만 간섭신호의 경우에는 원신호와 달리 서로 다른 위상이 편재해 있기 때문에 전송부(227)를 통해 들어온 간섭신호와 역위상 관계에 있지 않기 때문이다.

따라서, 한쪽 경로에 대해서는 간섭신호와 원신호를 단순히 합성하지만 다른 한쪽 경로에 대해서는 원신호를 제거함으로써 간섭 제거 중계장치에서 단순히 수신신호 중 전력레벨이 큰 간섭신호를 기준으로 크기와 위상 보정 후 역위상 합성에 의하여 간섭을 제거할 때 간섭제거뿐 아니라 원신호 또한 일부 제거되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

도2는 상기 도1의 RF 및 IF 대역 신호 합성부가 N개의 분배기와 결합기로구성되는 경우의 예시적인 구성도이다.

도2에 도시된 바와 같이, RF 및 IF 대역 신호 합성부 구조는 N개의 분배기로 이루어진 신호 입력부 (221)와 RF 및 IF 대역 신호를 전송하며 일정한 특성에 따라 결합기를 통해 신호를 처리하는 전송결합부(222)와 , 전송된 RF 및 IF 대역 신호를 결합기에 의해 합성하는 결합부(223)로 구성된다.

상기 신호 입력부(221)는 입력부를 통해 들어오는 N개의 신호를 N개의 분배기를 통하여 분배한다. 분배되는 신호의 수는 합성부의 신호 특성을 유지하기 위하여 구성하는 전송결합부의 구성에 따라 달라진다.

상기 전송결합부(222)는 위상의 변화를 주지 않는 동위상 전송부와 Phase Shifter나 Delay Line 등에 의해 위상의 변화를 일으키는 역위상 전송부, 결합기로 구성되는데, 전송결합부의 구성은 합성부로 들어가는 신호가 일정 특성을 가지도록 구성할 수 있다.

상기 결합부(223)로 들어가는 신호의 특성이란 합성부에 있는 두개의 결합기에 있어서 결합부(223) 일단의 결합기(230)에는 입력신호부에 들어온 N개의 신호들을 동위상 전송부를 통해 위상변화 없이 모두 상기 결합기(230)의 입력으로 받아 들여야 하고, 결합부(223) 다른 일단 결합기(231)에서는 상기 결합전송부에서 전송부, 역위상 전송부, 결합기등의 구성을 통해 상기 결합기(231)에 들어오는 신호들에 존재하는 원신호가 역위상 관계를 이루어 제거 가능하도록 처리되어 결합기의 입력으로 받아 들여야 한다.

상기 결합부(223)는 두개의 결합기로 구성되어 있는데, 상기전송결합부(222)에서 합성부의 입력신호 특성에 맞게 구성되어 전송된 신호는 결합기에 의해 합성되어 상기 도1에서 살펴본 결합부(223)에서와 같이 결합부(223) 일단의 결합기(230)에는 입력전송부에 입력되는 N개의 신호들이 높은 전력 레벨의 간섭신호 성분과 낮은 전력 레벨의 원신호 성분 모두가 합성에 의해서 크기가 커지는 반면, 결합부(223) 다른 일단의 결합기(231)에서는 전송결합부(222)를 통해 전송된 신호들이 원신호에 대해서 역위상 관계에 있기 때문에 위상의 차이가 있는 간섭은 커지지만 수신 안테나에서 위상의 차이가 없는 낮은 전력 레벨의 원신호는 상기 결합기(231)에서 제거된다

도3은 상기 도2에 대한 구체적인 실시례에 대한 구성도이다.

도3에 도시한 바와 같이 신호 입력부는 4개의 분배기로, 전송결합부는 11개의 전송부와 1개의 역위상 전송부로, 끝으로 합성부는 두개의 결합기로 구성할 수 있다. 이와 같은 구성은 상기한 결합부(223)의 입력신호 특성을 고려한 구성이다.

다만, 도3에 도시한 구성과 달리 분배기로 나누어 지는 신호의 개수, 전송결합부에 필요한 결합기의 수나 역위상 전송부의 위치는 상기한 결합부(223)의 입력신호 특성을 유지하는 한 다양하게 구성할 수 있다.

도 4는 RF 및 IF 대역 합성부를 간섭제거 무선 중계기에 적용한 실시예이다.

도 4에 도시한 바와 같이 광대역 이동통신시스템의 중계장치는 안테나(110), N 단 결합기(120), RF 신호에서의 대역필터 (130), 저전력 증폭기 (140)로 구성되는 수신단 부분(100)과 주파수 하향변조부 (210) , RF 또는 IF 합성부 (220), 주파수 상향변조부 (230)로 구성되는 합성부(200), 위상 보정수단(310)과 간섭제거수단(320)으로 구성되는 간섭제거부(300)로 구성된다.

상기 수단으로 구성된 무선 중계장치에서 2개 이상의 안테나 경로(110)로 수신되는 각각의 신호는 전파환경에 따라 각 경로를 그대로 사용하거나 2개의 경로 이상의 합성(120)과 대역 필터(130)와 저잡음 증폭기(140), 본 발명의 RF 및 IF 대역 신호 합성부(220)를 통하여 합성된다.

이때, RF 및 IF 대역 신호 합성부(220)에서 처리되는 신호를 RF 대역에서 처리하고자 할 경우 상기 도4에서 주파수의 하향변조기(210)와 상향변조기(230)의 구성을 제외시키고 구성하면 되지만, IF대역에서 처리하고자 하는 경우 주파수의 하향변조기(210)와 하향변조기(230)를 합성부(220) 양단에 부가하게 된다.

상기 RF 및 IF 대역 신호 합성부(220)에서 합성된 신호는 각 안테나 채널에 대한 합성신호이다. 따라서 역위상 합성 경로에 의하여 합성부 출력 신호 사이에 원신호가 제거 유무의 차이가 있지만 원신호의 전력 레벨은 간섭에 비하여 상대적으로 매우 낮기 때문에 전체적인 합성 신호의 주파수에 따른 위상차와 크기는 광대역에 걸쳐 유사한 특성을 갖게 된다.

상기 간섭제거부(300)에서는 합성부에서 처리되어 위상차와 크기에서 광대역에 걸쳐 유사한 특성을 갖는 신호를 위상보정수단(310)과 간섭제거수단(320)을 이용하여 간섭신호를 제거 한다.

상기와 같은 본 발명은 무선중계장치에 RF 및 IF 대역 신호 합성 기술을 부가하여 주파수에 따른 위상차를 안테나 각 경로별로 일정한 차이가 나도록 유지함으로써 종래에 경로별 주파수에 따른 위상차가 제각각 일 때의 채널별 협대역 특성이 나타나는 간섭 제거 기술을 광대역 특성을 갖도록 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 기술 적용 시 수신 안테나의 채널별 수신 신호 파형의 특성상 전파 환경에 따라 예측 불가능하여 각 채널별 신호의 크기와 위상이 매우 상이함으로써 발생되는 간섭제거 효과 감소를 방지할 수 있으며 무선 중계장치의 안테나 방향 등의 설치 환경 변화나 주위 환경 변화에 있어서도 각 안테나 경로에 대한 신호를 유사하게 유지시킴으로써 각종 환경 변화에 대한 적응력을 갖출 수 있는 효과가 있다.

Claims

라디오 주파수를 이용한 무선 중계기에 있어서,

안테나를 통해 수신된 신호를 N 단 결합기로 신호를 합성하여 대역필터를 통해 RF 대역 신호를 필터링하고, 저전력 증폭기로 신호를 증폭시키는 수신단부와 ;

상기 수신단 부에서 처리된 신호를 받아 RF 대역 신호 합성부 를 통해 신호를 합성하는 합성부와;

상기 합성부에서 처리된 신호의 위상을 변화시키는 위상 보정수단과 처리된 신호의 간섭신호를 제거하는 간섭제거수단으로 구성되는 간섭제거부를;

포함하여 이루어져 간섭신호를 제거할 수 있게 RF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.
제 1항에 있어서, 상기 합성부는 주파수 하향 변조기와 상향 변조기를 부가하여, 합성부내에서 IF 대역 신호로 처리할 수 있게 이루어짐을 특징으로 하여 간섭신호를 제거할 수 있게 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 RF 및 IF 대역 합성 구조는 입력된 신호를2이상의 동일한 신호로 분리 시키는 분배기로 이루어진 신호입력부와;

RF 및 IF 대역 신호를 위상 변화없이 전송하는 동위상전송부와 원신호의 위상과 역위상이 되도록 신호의 위상을 변화시켜 전송하는 역위상전송부를 포함하여 구성되는 전송부와;

전송된 RF 및 IF 대역 신호를 결합기를 통해 합성하는 결합부;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하여 간섭신호를 제거할 수 있는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.
제3항에 있어서, 상기 RF및 IF 대역 합성부는 입력된 N개의 신호를 2N개 이상의 동일한 신호로 분리 시킬 수 있는 N개의 분배기로 이루어진 신호입력부와;

분배된 신호를 위상의 변화없이 전송하는 동위상전송부와 Phase Shifter나 Delay Line 에 의해 위상을 변화시켜 전송하는 역위상전송부 및 2이상의 신호를 결합하는 결합기를 구성요소로 하는 전송결합부와;

전송결합부로 부터 전송된 4개이상의 신호를 두개의 신호로 결합하는 결합기로 구성된 결합부;

를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하여 간섭신호를 제거할 수 있는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.
제4항에 있어서, 상기 전송결합부는 결합부에 있는 두개의 결합기가 위상의

변화를 주지않고 전송하는 동위상 전송부 및 위상의 변화를 주어 전송하는 역위상 전송부와 2이상의 신호를 결합하는 결합기를 포함하여 구성된 전송결합부에서 동위상전송부와 결합기의 구성에 의해 입력신호부에 들어온 N개의 신호들을 위상변화를 주지않고 빠짐없이 입력으로 받아 들이는 받아 들이는 상기 결합부 일단의 결합기와;

위상의 변화를 주지않고 전송하는 동위상전송부, 위상의 변화를 주어 전송하는 역위상 전송부 와 2이상의 신호를 결합하는 결합기를 포함하여 구성된 전송결합부에서 동위상전송부와 역위상전송부 및 결합기의 구성에 의해 결합기에 들어오는 신호들에 존재하는 원신호들이 신호합성시 역위상 관계를 이루어 제거 가능하도록 처리되어 입력으로 받아들이는 상기 결합부 다른 일단의 결합기;

로 구성됨을 특징으로 하여 간섭신호를 제거할 수 있는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.
제5항에 있어서, 신호 입력부 각각의 분배기는 하나의 신호를 2이상의 신호로 분리 할 수 있고, 전송결합부 및 결합부에 있는 결합기는 2개 이상의 신호를 하나의 신호로 결합할 수 있는 것을 특징으로 하여 간섭신호를 제거할 수 있는 RF 및 IF 대역 신호 합성부를 내장한 무선중계장치.