KR20050108271A - 시분할 이중화 방식 기반 소형 알에프 중계기용 동기장치및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기지국에서 수신하는 RF 전력을 측정하여 설정된 임계값과 비교하여 송.수신 상태를 판단하고 해당 송.수신 시각 클럭 정보를 맞추어 송신신호와 수신신호를 발생시키는 것에 의해 송신과 수신을 시간적으로 분할하여 스위칭할 수 있는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 RF중계기의 동기장치는 기지국의 수신세기를 측정하여 그 측정된 값을 통해 송신모드인지 수신모드인지를 감지하여 해당 신호를 생성하는 RF전력 감지부(210), 상기 RF전력 감지부(210)에서 생성된 송.수신모드의 감지 시각을 체크한 후 동기시키는 시각 감지부(220), 상기 시각 감지부(220)에서 전달된 송.수신모드에 따른 동기신호를 통해 그 위상차를 보정한 후 보정된 위상차에 다른 전압을 발생하는 위상차 보정부(230) 및 상기 위상차 보정부(230)를 통해 전달된 전압을 이용하여 각각 송신신호와 수신신호를 발생하고, 발생된 송.수신 신호를 합성하여 송신 또는 수신모드에 해당하는 동기신호를 출력하는 프레임 신호 발생부(240)를 포함한다.

Description

시분할 이중화 방식 기반 소형 알에프 중계기용 동기장치 및 방법 {An apparatus and method of synchronization systems for TDD based small-scaled radio frequency repeaters}

본 발명은 시분할 이중화 방식(Time Division Duplexing; 이하, TDD라 함) 기반 초고속 휴대 인터넷 시스템에서 기지국과 중계기간의 송신과 수신 시각 동기를 위한 장치에 관한 것으로, 상세하게는 기존의 시분할 이중화 방식에서 사용하는 기지국과 중계기간의 송수신 동기 방식과는 달리 기지국에서 수신하는 RF 전력을 측정하여 이 값이 특정값 이상이면 기지국이 송신하고 있다고 판단하고 반대로 특정값 이하이면 수신상태로 판단하여 중계기는 수신모드로 동작하게 함으로서 송수신 상태를 동기시키는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 주파수 분할 이중화(Frequency Division Duplexing;이하 FDD라 함) 방식의 중계장치를 이용하여 음영지역을 해소하는 이동통신 시스템에서는 상향링크 (기지국에서 신호 수신)와 하향링크(기지국에서 신호 송신)의 주파수 대역을 달리하여 사용하고 있다.

예를 들면, 기지국에서 f1주파수를 이용하여 음영지역으로 신호를 송신할 경우 기지국과 음영지역 사이에 위치한 RF 중계기는 기지국으로부터 수신된 f1주파수를 f2주파수로 변환한 후 음영지역으로 신호를 송신하게 된다.

반대로, 음영지역에서 f3 주파수를 사용하여 기지국으로 신호를 송신할 경우 음영지역과 기지국 사이에 위치한 RF 중계기는 음영지역으로부터 수신된 f3주파수를 f4로 변환하여 기지국으로 전달한다. 이때 기지국과 RF 중계기간에는 송신링크와 수신링크 각각에 대해서 별도로 송신 및 수신 시각 동기를 맞추도록 되어 있다.

그러나 시분할 이중화 방식(TDD)을 사용하는 기지국시스템에서는 상향링크 (기지국에서 신호 수신)와 하향링크(기지국에서 신호 송신)에 대해 동일 주파수를 이용하여 신호를 송신하거나 수신한다.

예를 들면, 기지국에서 f1주파수를 이용하여 신호를 송신할 경우 음영지역에 위치한 RF 중계기는 f1주파수를 이용하여 기지국 송신신호를 수신하여 주파수를 다른 주파수인 f2로 변환하여 음영지역으로 신호를 송신하게 된다. 그리고 동시에 음영지역으로부터 f2 주파수를 사용하여 신호를 수신한 RF 중계기는 기지국 수신주파수인 f1으로 변환하여 신호를 기지국으로 전달하게 된다. 따라서 음영지역 해소와 서비스 영역(커버리지) 확장을 위해 RF 중계기를 기지국 장치와 연결하여 설치 운용할 경우 이 두 장치간에는 반드시 보다 정밀한 송신 및 수신 시각 동기장치가 수반되어야 한다.

그러나, 이러한 TDD 방식을 이용하는 휴대인터넷 시스템에서는 사용자 정보를 송수신하는 단말기, 이들 신호를 적절한 처리 과정을 거쳐 중계하는 기지국 장치(또는 액세서 포인트), 음영지역 해소를 위한 중계기 및 다수개의 기지국 장치를 제어하는 라우터 등을 포함하는 망으로 구성된다. 특히 기지국 장치는 직접적으로 서비스 영역을 나타내는 무선 커버리지를 결정하는데 기지국과 RF 중계기간의 송수신 동기가 맞지 않을 경우 주어진 커버리지 내에서 단말기들과의 통화 불능 상태 등 많은 문제점을 수반하게 된다.

본 발명은 종래 FDD 방식에서 발생되는 제반 문제점을 해결하기 위한 TDD 기반의 RF중계기의 송수신 동기시각 결정장치 및 방법에 관한 것으로서, 종래의 주파수 분할 다중화 기법을 사용하는 기지국 장치와 중계기간의 송신 및 수신 시각 동기 방법과는 달리 기지국 (또는 중계기)에서 수신하는 RF 전력을 측정하여 이 값이 특정임계값 이상이면 기지국이 수신하는 상태라고 판단하고, 반대로 특정값 이하이면 기지국이 송신상태에 있다고 판단한 뒤 그 시각 클럭 정보를 보다 정밀하게 맞추어 송신신호와 수신신호를 발생시켜 송신과 수신을 시간적으로 분할하여 스위칭할 수 있는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치는 기지국의 수신세기를 측정하여 그 측정된 값을 통해 송신모드인지 수신모드인지를 감지하여 해당 신호를 생성하는 RF전력 감지부, 상기 RF전력 감지부에서 생성된 송.수신모드의 감지 시각을 체크한 후 동기시키는 시각 감지부, 상기 시각 감지부에서 전달된 송.수신모드에 따른 동기신호를 통해 그 위상차를 보정한 후 보정된 위상차에 다른 전압을 발생하는 위상차 보정부 및 상기 위상차 보정부를 통해 전달된 전압을 이용하여 각각 송신신호와 수신신호를 발생하고, 발생된 송.수신 신호를 합성하여 송신 또는 수신모드에 해당하는 동기신호를 출력하는 프레임 신호 발생부를 포함한다.

본 발명의 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기방법은 상향링크와 하향링크에서 동일한 주파수를 시간적으로 분할하여 사용하는 TDD 기반 기지국과 중계기간의 송수신 시각을 맞추는데 필요한 제 1항의 TDD 기반 RF 중계기의 동기장치를 이용한 동기방법에 있어서, 증폭된 신호를 통해 기지국 수신세기를 측정하는 것에 의해 수신 전력세기가 설정된 임계값 이상인지 아닌지 판단하는 단계; 상기 단계에서 측정된 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이상일 경우 기지국이 현재 송신중이라고 판단하여 그에 대응하는 송신신호를 생성하게 되고, 반대로 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이하이면 기지국이 수신중이라고 판단하여 그에 대응하는 수신상태 신호를 생성하는 단계; 상기 단계에서 생성된 송수신 상태신호를 통해 송신시각과 수신시각을 체크하여 각각 송신 또는 수신 시각을 정밀 클럭으로 재동기시키는 단계; 상기 단계에서 출력된 신호를 통해 위상차를 계산하고, 그 위상차에 해당하는 값을 펄스로 발생시키는 단계; 및 상기 단계에서 전송된 펄스를 해당 전압으로 변환하게 되고, 변환된 전압을 근거로 각각 송수신 클럭을 생성하여 송신 및 수신상태 프레임 신호를 생성하는 단계;를 포함하며, 상기 단계에서 생성된 송.수신상태 프레임 신호를 듀플렉서를 동기시키는 것에 의해 송.수신을 시간적 분할하여 스위칭하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.

도 1은 본 발명에서 고안한 TDD 기반 RF 중계기용 동기장치를 적용할 수 있는 RF 중계기 시스템 구조의 예시도로서, 전체를 부호 100으로 표시한 TDD 기반 RF 중계기는 크게 송신부와 수신부로 구분된다.

RF 중계기(100)의 송신부는 기지국(101)과 무선으로 접속할 수 있도록 송신과 수신모드를 스위칭 하는 제1듀플렉서(102), 기지국(101)으로부터 수신한 감쇄된 신호를 증폭하는 저잡음증폭기(103), 수신 신호중에서 일정 주파수 대역만을 통과시키는 대역통과필터(104), 크리스탈 오실레이터(112)를 이용하여 기지국에서 사용하는 주파수를 중계기용 주파수로 변환해주는 장치인 믹서(105), 통과된 신호를 송신하기 위해 증폭시키는 증폭기(106)를 거친뒤 송신모드로 스위칭 하는 제2듀플렉서(107) 및 신호를 음영지역으로 전송하는 안테나(113) 등으로 구성된다.

그리고 RF 중계기(100)의 수신부는 단말기 신호를 수신하는 안테나(113), 수신한 신호를 내부로 전달하기 위해 수신모드로 동작하는 제2듀플렉서(107), 수신신호를 저잡음 상태로 증폭하는 저잡음증폭기(108), 대역폭만큼 신호를 통과시키는 대역통과필터(109), 크리스탈 오실레이터(112)에서 제공하는 기준클럭을 이용하여 중계기용 주파수를 기지국에서 사용하는 주파수로 변환하는 믹서(110), 기지국으로 중계하기 위하여 미약신호를 증폭시키는 증폭기(111) 및 기지국으로 신호를 전송하기 위해 송신모드로 스위칭 해주는 제1듀플렉서(102)로 구성된다.

도 2는 본 발명에 따른 TDD 기반 소형 RF 중계기를 위한 동기장치의 구조도의 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 RF중계기의 동기장치는 기지국의 수신세기를 측정하여 그 측정된 값을 통해 송신모드인지 수신모드인지를 감지하여 해당 신호를 생성하는 RF전력 감지부(210), 상기 RF전력 감지부(210)에서 생성된 송.수신모드의 감지 시각을 체크한 후 동기시키는 시각 감지부(220), 상기 시각 감지부(220)에서 전달된 송.수신모드에 따른 동기신호를 통해 그 위상차를 보정한 후 보정된 위상차에 다른 전압을 발생하는 위상차 보정부(230) 및 상기 위상차 보정부(230)를 통해 전달된 전압을 이용하여 각각 송신신호와 수신신호를 발생하고, 발생된 송.수신 신호를 합성하여 송신 또는 수신모드에 해당하는 동기신호를 출력하는 프레임 신호 발생부(240)를 포함한다.

상기 RF 전력 감지부(210)는 기지국 수신세기가 특정 레벨 이상인지 아닌지 감지하는 기능을 수행하는 출력 감지모듈(211)과, 출력 감지부로부터 신호를 전달받아 기지국이 현재 송신중인지 아니면 수신중인지를 나타내는 신호를 생성하는 출력상태 신호발생모듈(212)로 구성된다.

상기 시각 감지부(220)는 송신 또는 수신 시각이 되었는지를 감지하는 기능을 수행하는 송신 및 수신시각 감지모듈(221)과 감지한 송신 또는 수신시각을 적절하게 동기시키는 역할을 수행하는 시각 동기모듈(204)로 구성된다.

상기 위상차 보정부(230)는 위상차이를 계산하여 보상하여 그차이 만큼에 해당하는 값을 펄스로 발생하는 위상 감지모듈(231), 상기 위상 감지모듈(231)에서 생성한 펄스를 전압값으로 변환하는 기능을 수행하는 펄스 전압 변환모듈(232) 및 입력전압에 따라 주파수를 생성해 내는 기능을 수행하는 VCO모듈(233)로 구성된다.

상기 프레임 신호 발생부(240)는 수신된 RF신호가 송신상태임을 RF 전력 감지부(210)로부터 전달받는 송신감지신호를 장치 기준클럭에 맞추어 내주는 기능을 수행하는 송신신호 발생모듈(241), 수신된 RF신호가 수신상태임을 RF 전력 감지부(210)로부터 전달받는 수신 감지신호를 장치 기준클럭에 맞추어 내주는 기능을 수행하는 수신신호 발생모듈(242) 및 상기 VCO모듈(233)에서 각각 송신신호 발생모듈(241)과 수신신호 발생모듈(242)을 통해 제공되는 송.수신 감지신호를 합성하여 송수신 상태를 나타내는 프레임 신호인(중계기가 송신할 시점과 수신할 시점) 동기클럭을 생성하여 제1듀플렉서(102)로 전달하는 기능을 수행하는 종합신호 합성 송출모듈(243)로 구성된다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 TDD 기반 소형 RF 중계기의 송수신 동기방법을 설명한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 RF 중계기(100)는 저잡음 증폭기(103)를 통해 증폭된 신호를 RF 전력 감지부(210)의 출력 감지모듈(211)에서 기지국 수신세기를 측정하여 수신 전력세기가 설정된 임계값 이상인지 아닌지 판단한다.(S301,S302)

만약 상기 출력 감지모듈(211)에 의해 측정된 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이상일 경우 출력상태 신호발생모듈(212)를 통하여 기지국이 현재 송신중이라고 판단하여 그에 대응하는 송신신호를 생성하게 되고, 반대로 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이하이면 기지국이 수신중이라고 판단하여 그에 대응하는 수신상태 신호를 생성한다(S303-S304).

단계 303,304에서 생성된 송수신 상태신호는 송신 및 수신 시각 감지모듈(221)를 통해 송신시각과 수신시각이 체크되며, 시각 동기모듈(222)에서는 상기 송신 및 수신 시각 감지모듈(221)에서 감지된 송신 또는 수신 시각을 정밀 클럭으로 재동기시켜 위상 감지모듈(231)로 전달하게 된다(S305-S307).

상기 위상감지모듈(231)은 시각 동기모듈(222)에서 출력된 신호를 통해 위상차를 계산하고, 그 위상차에 해당하는 값을 펄스로 발생시켜 펄스전압 변환모듈(232)로 전달한다(S308).

상기 펄스전압 변환모듈(232)은 위상감지모듈(231)로부터 전송된 펄스를 해당 전압으로 변환하게 되고, VCO모듈(233)는 상기 펄스전압 변환모듈(232)에서 변환된 전압을 근거로 송수신 클럭을 생성하여 송신신호 발생모듈(241)와 수신신호 발생모듈(242)로 전달하게 되며, 종합신호 합성 송출모듈(243)에서는 송.수신 클럭을 이용하여 송신 및 수신상태 프레임 신호를 생성하게 되며, 이 결과 제1듀플렉서(102)에서 상기 종합신호 합성 송출모듈(243)에서 전송된, 송신 또는 수신상태 프레임 신호를 통해 동기함으로써 송신과 수신을 시간적으로 분할하여 스위칭할 수 있게 된다(S309-S311).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 따른 TDD 기반 소형 RF 중계기용 동기 방법 및 장치를 적용할 경우 TDD 기반 휴대 인터넷 시스템에서 음영지역을 해소하기 위해 설치해야 하는 중계기와 기지국간 송신 및 수신 시각을 효과적으로 동기시킬수 있어 시스템 성능을 증대시킬 수 있고, 복잡한 장치의 추가 없이 비교적 간단한 구조를 이용하여 휴대인터넷 시스템의 기지국과 중계기간 송수신 시각을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 기지국 RF 수신 전력을 측정하여 송수신 여부를 판단하기 때문에 트래픽 부하나 사용자 밀도에 적절하게 적응할 수 있다.

도 1은 일반적인 TDD(Time Division Duplexing) 기반 RF 중계기 시스템의 구조를 보인 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 TDD 기반 RF 중계기를 위한 동기장치의 구조를 보인 블록도,

도 3은 도 2의 동기장치를 이용한 TDD기반 RF 중계기의 송수신 시각 동기방법에 대한 흐름도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

210;RF전력 감지부 220;시각 감지부

230;위상차 보정부 240;프레임 신호 발생부

Claims (6)

1. 상향링크와 하향링크에서 동일한 주파수를 시간적으로 분할하여 사용하는 TDD 기반 기지국과 중계기간의 송수신 시각을 맞추는데 필요한 TDD 기반 RF 중계기를 위한 동기장치로서,

   기지국의 수신세기를 측정하여 그 측정된 값을 통해 송신모드인지 수신모드인지를 감지하여 해당 신호를 생성하는 RF전력 감지부;

   상기 RF전력 감지부에서 생성된 송.수신모드의 감지 시각을 체크한 후 동기시키는 시각 감지부;

   상기 시각 감지부에서 전달된 송.수신모드에 따른 동기신호를 통해 그 위상차를 보정한 후 보정된 위상차에 다른 전압을 발생하는 위상차 보정부; 및

   상기 위상차 보정부를 통해 전달된 전압을 이용하여 각각 송신신호와 수신신호를 발생하고, 발생된 송.수신 신호를 합성하여 송신 또는 수신모드에 해당하는 동기신호를 출력하는 플레임 신호 발생부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 RF 전력 감지부는,

   기지국 수신세기가 특정 레벨 이상인지 아닌지 감지하는 기능을 수행하는 출력 감지모듈 및 상기 출력 감지모듈로부터 신호를 전달받아 기지국이 현재 송신중인지 아니면 수신중인지를 나타내는 신호를 생성하는 출력상태 신호발생모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 시각 감지부는,

   송신 또는 수신 시각이 되었는지를 감지하는 기능을 수행하는 송신 및 수신시각 감지모듈 및 감지한 송신 또는 수신시각을 동기시키는 시각 동기모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 위상차 보정부는,

   상기 시각 감지부에서 전달된 동기신호로부터 위상 위상차이를 계산한 후 보상하여 그 차이 만큼에 해당하는 값을 펄스로 발생하는 위상 감지모듈, 상기 위상 감지모듈에서 생성한 펄스를 전압값으로 변환하는 펄스 전압 변환모듈 및 입력전압에 따라 주파수를 생성해 내는 기능을 수행하는 VCO모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 프레임 신호 발생부는,

   수신된 RF신호가 송신상태임을 RF 전력 감지부로부터 전달받는 송신감지신호를 장치 기준클럭에 맞추어 내주는 기능을 수행하는 송신신호 발생모듈, 수신된 RF신호가 수신상태임을 RF 전력 감지부로부터 전달받는 수신 감지신호를 장치 기준클럭에 맞추어 내주는 기능을 수행하는 수신신호 발생모듈 및 상기 VCO에서 각각 송신신호 발생부와 수신신호 발생부를 통해 제공되는 송.수신 감지신호를 합성하여 송수신 상태를 나타내는 프레임 신호인 동기 클럭을 생성하여 제1듀플렉서로 출력하는 종합신호 합성 송출부로 구성된 것을 특징으로 하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기장치.
6. 상향링크와 하향링크에서 동일한 주파수를 시간적으로 분할하여 사용하는 TDD 기반 기지국과 중계기간의 송수신 시각을 맞추는데 필요한 제 1항의 TDD 기반 RF 중계기의 동기장치를 이용한 동기방법에 있어서,

   증폭된 신호를 통해 기지국 수신세기를 측정하는 것에 의해 수신 전력세기가 설정된 임계값 이상인지 아닌지 판단하는 단계;

   상기 단계에서 측정된 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이상일 경우 기지국이 현재 송신중이라고 판단하여 그에 대응하는 송신신호를 생성하게 되고, 반대로 수신된 전력세기가 설정된 임계값 이하이면 기지국이 수신중이라고 판단하여 그에 대응하는 수신상태 신호를 생성하는 단계;

   상기 단계에서 생성된 송수신 상태신호를 통해 송신시각과 수신시각을 체크하여 각각 송신 또는 수신 시각을 정밀 클럭으로 재동기시키는 단계;

   상기 단계에서 출력된 신호를 통해 위상차를 계산하고, 그 위상차에 해당하는 값을 펄스로 발생시키는 단계; 및

   상기 단계에서 전송된 펄스를 해당 전압으로 변환하게 되고, 변환된 전압을 근거로 각각 송수신 클럭을 생성하여 송신 및 수신상태 프레임 신호를 생성하는 단계;를 포함하며,

   상기 단계에서 생성된 송.수신상태 프레임 신호를 듀플렉서를 동기시키는 것에 의해 송.수신을 시간적 분할하여 스위칭하는 시분할 이중화 방식 기반 소형 RF 중계기용 동기방법.