KR20070077715A

KR20070077715A - 송수신 안테나 분리를 이용한 ｔｄｄ용 ｒｆ 중계기

Info

Publication number: KR20070077715A
Application number: KR1020060007452A
Authority: KR
Inventors: 유형수; 김정상
Original assignee: 유파인테크놀러지스 주식회사
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-07-27
Also published as: KR100788872B1

Abstract

신호를 기지국으로부터 수신하여 다운링크 신호경로를 형성하는 수신용 도너 안테나와, 신호를 기지국으로 송신하여 업링크 신호경로를 형성하는 송신용 도너 안테나와, 상기 다운링크 및 업링크 신호경로가 형성되도록 신호를 송수신하는 도너모듈이 구비된 도너부와, 상기 도너부의 송수신 신호를 다운링크 신호경로 및 업링크 신호경로를 형성하기 위하여 상기 신호를 송수신하는 서비스 모듈과, 상기 서비스 모듈에서 송수신 되는 신호를 단말기에 송신하는 송신용 서비스 안테나 및 단말기로부터 수신하는 수신용 서비스 안테나로 구비된 서비스부와, 상기 도너부와 서비스부가 상호 다운링크, 업링크되도록 일정거리 이격시켜 연결하는 RF 케이블로 이루어진 도너부, 서비스부의 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 종래의 TDD 시스템용 RF 중계기에 구현에 있어서, 동기 검파 모듈을 사용하여 기지국에서 보내지는 메시지를 분석하고 송수신 경로 스위칭 시간을 추출하는 작업이 필요하며, 하드웨어적으로 스위치를 장착하여 경로 단락을 구현한 것에 비하여 상기 동기 검파 모듈이 필요 없고 스위치의 사용이 없음에 따라 저렴한 가격과 안정성을 갖는 중계기를 제공하는 효과가 있다.

송수신, 안테나, TDD, RF, 중계기, 모듈, 도너, 서비스

Description

송수신 안테나 분리를 이용한 ＴＤＤ용 ＲＦ 중계기 {TDD RF repeater using separation of transmitting and receiving antennas}

도 1은 종래의 다운링크와 업링크 경로가 일부 공유된 TDD용 RF 중계기 구성도

도 2 종래의 다운링크와 업링크 경로가 분리된 TDD용 RF 중계기 구성도

도 3 또는 도 4는 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기 구성도

도 5는 본 발명의 상기 도 3 또는 도 4에 따른 중계기의 단별 이득 및 손실을 도시한 구성도

도 6은 본 발명의 상기 도 3에 또는 도 4에 따른 중계기 구현시 발진이 발생할 수 있는 루프 흐름도

도 7은 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기를 이용한 IF 방식에 적용한 예시도

도 8은 본 발명의 상기 도 7에 따른 IF 방식의 사용 위치를 변경한 예시도

도 9는 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기의 도너 모듈과, 서비스 모듈에 듀플렉스를 사용한 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 도너부 11 : 수신용 도너 안테나

12 : 송신용 도너 안테나 13 : 도너 모듈

20 : 서비스부 21 : 송신용 서비스 안테나

22 : 수신용 서비스 안테나 23 : 서비스 모듈

30 : RF 케이블

본 발명은 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD(Time Division Duplexing)용 RF 중계기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송수신 안테나의 분리를 통해 확보한 아이소레이션(Isolation 이하 격리라함.)을 기준으로 RF 중계기를 구현함으로써 별도의 스위칭 또는 스위칭 시간결정에 필요한 장치들을 사용하지 않고 TDD를 사용하여 통신망에서 음영지역을 해소하기 위한 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기에 관한 것이다.

TDD 통신망에서 음영지역을 해소할 목적으로 중계기를 사용할 경우에 기지국과 단말기 사이에서 동작하는 종래의 RF 중계기는 기지국 송신시간과 단말기 송신시간을 정확하게 예측하여 중계기의 기지국에서 단말기로의 다운링크, 단말기에서 기지국으로의 업 링크를 활성화하고 이때 중계기의 상기 다운링크 경로는 송신시간에 업 링크 경로가 단말기의 송신시간에 정확하게 활성화 되어야 하는 바, 도 1은 종래의 다운링크와, 업링크 경로는 일부 공유된 TDD용 RF 중계기 구성도이고, 도 2는 다운링크와, 업링크 경로가 분리된 TDD용 RF 중계기 구성도로서, 상기 도 1 또는 도 2와 같은 RF 중계기는 일부 다운 링크, 업 링크 경로를 공유하여 구성할 수 있을 뿐만 아니라, 다운 링크, 업 링크가 분리되는 구성이 가능한 바, 상기와 같이 Donor측과 서비스 측의 송수신 안테나를 공유하며, 더욱이 다운 링크 경로는 싱크 디텍션 모듈(Sync Detection Module 이하 동기 검파 모듈이라함.)을 연결하여 기지국으로부터 보내지는 메시지를 참조하여 기지국, 단말기 송신시간을 정화하게 찾아내고 이를 기반으로 기지국과 단말기 송신 시간에 RF 중계기의 다운, 업 링크를 활성화 시키기 위하여 경로에 장착되어 있는 스위치를 구동한다.

또한, 믹서를 사용한 IF 처리 과정은 신호의 선택도를 높이기 위하여 필요하지만 경우에 따라서 IF 처리과정 없이도 구성할 수 있다.

그러나, 종래의 기술은 스위칭과 동기 검파 모듈에 의지하여 중계기 구현이 가능하지만 동기 검파 모듈의 사용은 시스템의 가격적인 면에서 매우 비싸고 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 TDD용 통신망에서 음영지역을 해소하기 위하여 사용되는 RF 중계기의 구현에 있어서 별도의 스위칭과 동기 검파 모듈 없이 중계기의 다운경로 또는 업경로를 안정적으로 활성화 시키는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기는 신호를 기지국으로부터 수신하여 다운링크 경로를 형성하는 수신용 도너 안테나와, 신호를 기지국으로 송신하여 업링크 신호경로를 형성하는 송신용 도너 안테나와, 상기 다운링크 및 업링크 신호경로가 형성되도록 신호를 송수신하는 도너모듈이 구비된 도너부와, 상기 도너부의 송수신 신호를 다운링크 신호경로 및 업링크 신호경로를 형성하기 위하여 상기 신호를 송수신하는 서비스 모듈과, 상기 서비스 모듈에서 신호를 단말기로 송신하는 송신용 서비스 안테나 및 단말기로부터 신호를 수신하는 수신용 서비스 안테나로 구비된 서비스부와, 상기 도너부와 서비스부가 상호 다운링크, 업링크되도록 일정거리 이격시켜 연결하는 RF 케이블로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 도너 모듈과 서비스 모듈은 각각 수신회로와 송신회로로 구성되어 각각의 상기 수신회로에 연결된 수신용 안테나와, 각각의 상기 송신회로에 연결된 송신용 안테나가 격리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 서비스 모듈은 송신회로와, 수신회로 각각에 2개의 믹서, 1개의 SAW 및 1개의 BPF가 조합되어 IF 방식에 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 도너 모듈과, 서비스 모듈은 상기 도너 모듈의 송수신회로에 각각 1개의 믹서, 1개의 SAW가 조합되고 상기 서비스 모듈의 송신회로에 1개의 믹서, 1개의 BPF가 조합되며, 상기 서비스 모듈의 수신회로에 1개의 믹서, 1개의 SAW가 조합하여 상기 도너 모듈과 서비스 모듈을 듀플렉스로 이격시켜 연결한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기 구성도로서, 상기 RF 중계기(100)는 수신용 도너 안테나(11), 송신용 도너 안테나(12), 도너 모듈(13)로 구성된 도너부(10)와, 송신용 서비스 안테나(21), 수신용 서비스 안테나(22), 서비스 모듈(23)로 구성된 서비스부(20) 및 상기 도너부(10)의 도너 모듈(13)과, 서비스부(20)의 서비스 모듈(23)을 일정간격 이격시켜 연결하는 RF 케이블(30)로 이루어져 다운 링크, 업 링크를 안정적으로 활성화한다.

보다 상세하게 상기 수신용 도너 안테나(11) 및 송신용 도너 안테나(12)는 일반적으로 실외에 많이 설치되며 신호를 기지국으로부터 수신하여 다운링크 경로를 형성하는 수신용 도너 안테나(11)와, 신호를 기지국으로 송신하여 업링크 신호경로를 형성하는 송신용 도너 안테나(12)가 어떤 조건에서도 발진 조건이 만족되지 않도록 적정의 중계기 이득을 획득하기 위하여 격리한다.

아울러, 상기 송신용 서비스 안테나(21) 및 수신용 서비스 안테나(22)는 일반적으로 실외에 많이 설치되며 서비스 모듈(23)에서 송수신되는 신호를 단말기에 송신하는 송신용 서비스 안테나(21)와, 단말기로부터 신호를 수신하는 수신용 서비스 안테나(22)로 구비된 서비스부(20)가 상기 수신용 도너 안테나(11) 및 송신용 도너 안테나(13)와 같이 발진 조건이 만족되지 않도록 적정의 중계기 이득을 획득하기 위해서 격리한다.

따라서, 상기 수신용 도너 안테나(11)와 송신용 도너 안테나(12) 및 송신용 서비스 안테나(21)와 수신용 서비스 안테나(22)의 격리방법은 거리 이격, 안테나의 편파특성, 안테나 방사특성 및 상기 거리 이격, 안테나 편파특성, 안테나 방사특성을 혼용하는 방법을 이용한다.

상기 도너 모듈(13) 및 서비스 모듈(23)은 상기 기술한 바 있는 도 1 또는 도 2와 같이 하나의 송수신 도너 안테나 및 송수신 서비스 안테나 사이에 다운링크, 업링크 경로를 기지국, 단말기 송신 시간이 별도의 규칙에 의해 설정되어 동일한 주파수 대역을 사용하여 통신하는데 비하여 도 4에 도시된 스위치 없이 구현된 TDD용 RF 중계기와 같이 두 모듈(13, 23) 즉 도너 모듈(13)과, 서비스 모듈(23)을 구축하여 별도의 규칙에 따른 시간 설정없이 다운링크, 업링크를 활성화한다. 즉, 도 4 내지 도 6에 도시된 스위치 없이 구현된 TDD용 RF 중계기를 도시한 바와 같이 도너 모듈(13) 및 서비스 모듈(23)을 비롯하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

상기 도 4에 도시된 구성 중에서 특히, 도너 모듈(13)은 상기 다운링크 및 업링크 신호경로가 형성되도록 신호를 송수신한다. 또한, 도너 모듈(13)은 수신회로와 송신회로 및 셔큘레이터로 구성되고, 다운링크 신호흐름을 형성하기 위한 상 기 수신회로는 수신용 도너 안테나와 연결되는 제 1 BPF와, 상기 제 1 BPF와 연결되는 제 1 AMP로 구성되고, 업링크 신호흐름을 형성하기 위한 송신회로는 제 2 AMP와, 송신용 도너 안테나에 신호를 전송하는 제 2 BPF로 구성되며, 상기 제 1 AMP와, 제 2 AMP와 연결되어 신호를 송수신하는 제 1 셔큘레이터로 구성된다.

또한, 서비스 모듈(23)은 상기 도너 모듈(13)의 제 1 셔큘레이터와 RF 케이블로 이격되게 연결되어 신호를 송수신하는 제 2 셔큘레이터와, 송신회로와, 수신회로로 이루어진다. 상기 송신회로는 제 2 셔큘레이터와 연결되어 다운링크 신호경로가 형성되도록 신호를 송신하는 제 3 AMP와, 상기 제 3 AMP와 연결되고 송신용 서비스 안테나에 신호를 송신하는 제 3 BPF로 구성되며, 상기 수신회로는 제 2 셔큘레이터와 연결되어 업링크 신호경로가 형성되도록 신호를 수신하는 제 4 AMP와, 상기 제 4 AMP와 연결되고 수신용 서비스 안테나로부터 신호를 수신하는 제 4 BPF로 구성된다.

따라서, 도 5는 상기 도 4에 도시된 구성요소를 이용하여 본 발명 중계기의 단별 이득 및 손실을 도시한 것으로서, 상기 이득 및 손실은 기지국으로부터 수신된 신호가 도너부(10)의 수신회로에서 Gdd 이득을 갖고 증폭되고, 이후 서비스부(20)로 신호 전송을 위한 Lp 경로손실을 갖은 다음 서비스부(20) 송신회로에서 Gds 이득만큼 된다. 다음 송신용 서비스 안테나를 통과한 기지국 신호가, 서비스부(20) 수신용 서비스 안테나까지의 Ls 경로손실 만큼 감쇠를 갖은 후 서비스부(20) 수신용 서비스 안테나로 다시 입력되고 상기 서비스부(20)의 수신회로에서 Gus 이득만큼 증폭되고, 도너부(10)로 신호 전송을 위한 Lp 경로손실 만큼 감쇠한 후 도너부 (10)의 송신회로를 통과한 만큼의 Gud 이득을 갖은 후 도너의 송신용 도너 안테나를 통하여 방사된 신호가 다시 도너부(10)의 수신용 도너 안테나로 돌아오는 신호의 총 경로이득은 0dB 이하가 되도록 이득을 설정한다.

또한, 기지국으로부터 수신된 신호가 도너부(10)의 수신회로에서 Gdd 이득을 갖고 증폭되고 도너부(10)의 셔큘레이터가 격리된 만큼 Ldi 감쇠를 갖는 신호가 다시 도너부(10)의 송신회로의 Gud 이득을 갖고 도너부(10)의 송신용 도너 안테나를 통해 발사된 신호가 다시 도너부(10)의 수신용 도너 안테나로 돌아오는 신호의 총 경로이득은 0dB 이가하 되도록 이득을 설정한다.

단말기에서 수신되는 신호에 대하여도 위와 동일한 조건이다.

따라서, 상기 내용을 수식으로 정리하면 다음과 같다.

[수식 1]

Loop1 : Gdd - Lp + Gds - Ls + Gus - Lp + Gud - Ld < 0

[수식 2]

Loop2 : Gdd - Ldi + Gud - Ld < 0

[수식 3]

Loop3 : Gus - Lsi + Gds - Ls < 0

Ld : 도너부에 설치된 송수신 안테나 사이의 isolation dB

Gdd : 다운 링크 중 도너부에 구성된 입력회로의 이득 dB

Gud : 업링크 중 도너부에 구성된 출력회로의 이득 dB

Ldi : 도너부에 구성된 셔큘레이터의 송수시간 격리 dB

Lp : 도너부와 서비스부을 연결하는 RF 케이블의 경로손실 dB

Ls : 서비스부에 설치된 송수신 안테나 사이의 격리 dB

Gus : 업 링크 중에서 서비스부에 구성된 입력회로의 이득 dB

Gds : 다운 링크 중 서비스 측에 구성된 출력회로의 이득 dB

Ldi : 서비스 측에 구성된 셔큘레이터의 송수신 사이의 격리 dB

따라서, 본 발명은 상기 [수식 1], [수식 2], [수식 3]을 모두 만족함으로써 본 발명이 이룩되는 바, 도너부(10)의 송수신용 도너 안테나 사이의 격리(isolation) 값(Ld) 서비스부(20)의 송수신용 서비스 안테나 사이의 격리(isolation) 값에(Ls) 따라 중계기의 다운링크, 업링크 이득이 결정된다. 따라서, 상기 격리(isolation)는 공간적으로 이격 시키는 방법, 안테나의 편파 특성을 이용하는 방법, 안테나의 방사특성을 이용한 방법, 각각의 방법을 혼용한 방법 등으로 격리를 확보한다.

결과적으로 도 6에 도시된 loop1, loop2, loop3은 본 발명 구현시 발진이 발생할 수 있는 루프를 도시한 것이고 상기 loop1, loop2, loop3는 상기 [수식 1], [수식 2], [수식 3]에 대응된다.

상기 RF 케이블(30)은 일반적으로 실외에 설치된 도너부(10)와, 실내에 설치된 서비스부(20)를 분리하여 다소 먼 원거리 이격이 가능하도록 설치한다.

도 7은 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD RF 중계기를 이용한 IF 방식에 적용한 예시도로서, 상기 도 5에 도시된 도너모듈(13)과 동일한 구성의 송수신 회로가 구비되고 상기 송수신 회로에 포함된 제 1 셔큘레이터와 연결되 는 상기 서비스 모듈의 송신회로와, 수신회로에 2개의 믹서와 2개의 SWA가 본 발명이 이룩되도록 조합되어 구성되어 IF 방식에 적용된다.

도 8은 본 발명의 상기 도 7에 따른 IF 방식의 사용 위치를 변경한 예시도로서, 상기 도 7에 도시된 IF 방식을 IF의 사용 위치를 변경하도록 그 구성을 변경한 것이다.

도 9는 본 발명에 따른 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD RF 중계기의 도너 모듈과, 서비스 모듈에 듀플렉스를 사용한 예시도서, 상기 도너 모듈의 수신회로는 수신용 도너 안테나로부터 신호를 수신하여 다운링크 신호경로를 형성하기 위하여 수신용 도너 안테나와 연결되는 제 1 BPF, 상기 제 1 BPF에 연결되는 제 1 AMP, 상기 제 1 AMP에 연결되는 제 1 믹서, 상기 제 1 믹서에 연결되는 SAW로 구성되고, 송신회로는 송신용 안테나로 신호를 송신하여 업링크 신호경로를 형성하기 위하여 제 2 믹서와, 상기 제 2 믹서와 연결되는 제 2 BPF와, 상기 제 2 BPF와 연결되는 제 2 AMP와, 상기 제 2 AMP와 연결되고 송신용 도너 안테나에 신호를 송신하는 제 2 BPF로 구성되며, 상기 제 1 SAW와, 제 2 믹서와 연결되어 신호를 송수신하는 제 1 셔큘레이터가 구성되어 도너 모듈이 구축된다.

또한, 상기 제 1 셔큘레이터와 RF 케이블로 이격되게 연결된 제 2 셔큘레이터와, 상기 제 2 셔큘레이터와 연결되어 다운링크 신호를 형성하는 송신회로는 순차적으로 상기 제 2 셔큘레이터와 연결되는 제 3 믹서와, 상기 제 3 믹서와 연결되는 제 3 BPF와, 상기 제 3 BPF와 연결되어 신호를 송신용 서비스 안테나로 송신하는 제 3 BPF로 구성되고, 상기 제 2 셔큘레이터와 연결되어 업링크 신호를 형성하 는 수신회로는 순차적으로 수신용 서비스 안테나로부터 신호를 수신하는 제 4 BPF와, 상기 제 4 BPF와 연결되는 제 4 믹서와, 상기 제 4 믹서와 연결연결되고 제 2 셔큘레이터와 연결되는 제 2 SAW로 구성된다.

상기 제 1, 제 2 셔큘레이터를 대신하여 듀플렉스를 사용하여도 본 발명이 이룩된다.

지금까지 본 발명에 대해서 상세히 설명하였으나, 그 과정에서 언급한 실시예는 예시적인 것일 뿐, 한정적인 것이 아님을 분명히 하며, 본 발명은 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상이나 분야를 벗어나지 않는 범위 내에서, 균등하게 대체될 수 있는 정도의 구성요소 변경은 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 TDD 시스템용 RF 중계기에 구현에 있어서, 동기 검파 모듈을 사용하여 기지국에서 보내지는 메시지를 분선하고 송수신 경로 스위칭 시간을 추출하는 작업이 필요하며, 하드웨어적으로 스위치를 장착하여 경로 단락을 구현한 것에 비하여 상기 동기 검파 모듈이 필요 없고 스위치의 사용이 없음에 따라 저렴한 가격과 안정성을 갖는 중계기를 제공하는 효과가 있다.

Claims

신호를 기지국으로부터 수신하여 다운링크 경로를 형성하는 수신용 도너 안테나와, 신호를 기지국으로 송신하여 업링크 신호경로를 형성하는 송신용 도너 안테나와, 상기 다운링크 및 업링크 신호경로가 형성되도록 신호를 송수신하는 도너모듈이 구비된 도너부와;

상기 도너부의 송수신 신호를 다운링크 신호경로 및 업링크 신호경로를 형성하기 위하여 상기 신호를 송수신하는 서비스 모듈과, 상기 서비스 모듈에서 신호를 단말기로 송신하는 송신용 서비스 안테나 및 단말기로부터 신호를 수신하는 수신용 서비스 안테나로 구비된 서비스부와;

상기 도너부와 서비스부가 상호 다운링크, 업링크되도록 일정거리 이격시켜 연결하는 RF 케이블로 이루어진 것을 특징으로 하는 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기.
제 1 항에 있어서, 상기 도너 모듈과 서비스 모듈은 각각 수신회로와 송신회로로 구성되어 각각의 상기 수신회로에 연결된 수신용 안테나와, 각각의 상기 송신회로에 연결된 송신용 안테나가 격리되는 것을 특징으로 하는 송수신 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기.
제 2 항에 있어서, 상기 서비스 모듈은 송신회로와, 수신회로 각각에 2개의 믹서, 1개의 SAW 및 1개의 BPF가 조합되어 IF 방식에 적용되는 것을 특징으로 하는 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기.
제 2 항에 있어서, 상기 도너 모듈과, 서비스 모듈은 상기 도너 모듈의 송수신회로에 각각 1개의 믹서, 1개의 SAW가 조합되고 상기 서비스 모듈의 송신회로에 1개의 믹서, 1개의 BPF가 조합되며, 상기 서비스 모듈의 수신회로에 1개의 믹서, 1개의 SAW가 조합하여 상기 도너 모듈과 서비스 모듈을 듀플렉스로 이격시켜 연결한 것을 특징으로 하는 안테나 분리를 이용한 TDD용 RF 중계기.