KR20090049447A - 이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법 및 그 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 시스템에서의 무선 중계기에 있어서, 기지국과의 무선 통신을 수행하는 링크안테나와, 단말기와 무선통신을 수행하는 서비스안테나와, 기지국으로부터의 신호를 증폭하는 하향신호증폭처리부와, 단말기의 신호를 증폭하는 상향신호증폭처리부와, 상향, 하향신호증폭부처리부와 링크안테나를 연결하는 링크안테나연결부와, 상향, 하향 신호증폭처리부와 서비스안테나를 연결하는 서비스안테나연결부와, 하향신호증폭처리부의 내부 또는 외부에 위치하며, 하향 신호를 다수개로 분배하여 각 분배된 신호의 시간 지연차를 달리 하여 지연시키며, 각 지연된 신호를 다시 결합하여 출력하는 시간지연신호처리부를 구비한다.

무선, 중계기, PN, 선택, 지연

Description

이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법 및 그 중계기{MOBILE REPEATING METHOD IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM AND REPEATER THEREOF}

본 발명은 셀룰러 이동통신 네트워크에서의 이동통신 중계 기술에 관한 것으로서, 특히, 기지국과 유선으로 연결되지 않고 무선으로 연결되도록 설치되는 무선 중계기 및 그 중계 방법에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰러 이동통신 네트워크는 교환국(MSC), 제어국(BSC), 기지국(BTS), 이동국(가입자 단말기 : MS) 등으로 구성되고, 통상 기지국을 다수 개 설치하여 서비스 가능한 영역을 넓히게 된다. 이때, 기지국에서 송신된 신호가 자연 및 인공 지형에 의한 장애물들로 인해 이동국에서 원활하게 수신되지 못하는 부분적인 통신 음영지역이 발생한다. 이러한 통신 음영지역에서는 기지국과 이동국간의 송수신 신호를 중계하기 위한 유선 또는 무선 중계기를 설치하여 사용하여 왔다. 특히 무선 중계기 중에서는 대중교통수단과 같은 이동체에 탑재되어 해당 이동체 내의 이동국들을 대상으로 하여 원활한 무선통신 서비스를 제공하는 중계기도 제공되고 있다.

그런데, 이동통신용 무선 중계기에서는, 특정 기지국과 유선으로 연결된 상 태가 아니므로, 무선 중계 시스템의 운용상 가장 큰 문제인 PN(Pseudo Noise) 혼잡을 걸러 내지 못한 상태에서 중계기 서비스 지역에 신호를 재전송하는 문제점을 가지고 있었다. 이 경우 운영 사업자 입장에서는 불필요한 채널 재원을 중복으로 할당하여야 하는 애로점을 가지고 있다.

특히 도심의 고층의 경우는 기지국과 연결하는 링크(LINK) 안테나를 가급적 1개의 PN을 선택 할 수 있도록 방향을 정하고 싶지만 대체로 용이하지 않아서 부득이하게 1개 이상의 PN들이 연결되더라도 실내에 신호를 중계하기 위하여 피할 수 없는 상황이 되어 왔다.

도 1은 일반적인 이동 통신용 무선 중계기의 개략적인 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 무선 중계기에는 기지국과의 무선신호 송수신을 위한 링크안테나(102)와, 단말기와 무선신호 송수신을 위한 서비스안테나(112)와, 기지국으로부터의 신호를 증폭하는 하향 신호를 증폭하는 하향신호증폭처리부(106)와, 상향 신호를 증폭하는 상향신호증폭처리부(116), 상하향 신호를 링크안테나(102)와 연결하는 링크안테나연결부(104), 상하향 신호를 서비스안테나(112)와 연결하는 서비스안테나연결부(114) 및 중계기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(110)로 구성될 수 있다.

상기 도 1과 같이 구성되는 중계는 앞에서 언급한 PN 혼잡 지역에서는 부득이 원치 않는 기지국까지 연결할 수밖에 없는 문제점을 가지고 있어서, 현장에서 운영하기에는 많은 애로점을 가지고 있어 왔다.

이러한 문제점을 해결하고자, 링크 안테나로부터 획득된 신호를 디지털적으로 재처리하여 원하는 PN를 제외한 나머지 신호들을 의미없는 PN으로 바꾸어 재처리함으로 단말기가 원하는 PN 외에는 접속될 수 없도록 하는 방안이 제안되었다. 이러한 방안은 링크 안테나로부터 수신된 신호를 디지털 신호로 복원하여 디지털 상태에서 PN을 검출하고 각 PN을 적절한 처리를 하기 위한 고속의 디지털 신호 처리 장치를 필요로 한다. 그런데, 이러한 방안은 이러한 디지털 신호 처리 장치의 구비에 따른 비용 및 제품의 사이즈에 상당한 부담이 있게 되며, 또한 수신된 신호를 디지털 상태로 복원 후 고속 연산을 통하여 원치 않는 신호들을 왜곡한 뒤 다시 아날로그 신호로 변환하여야 하므로, 해당 동작을 처리하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 가지게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 디지털 신호 처리 등을 요구하지 않으면서, 간단하고 효율적으로 하나의 PN 신호를 선택할 수 있도록 하여 PN 혼잡을 걸러낼 수 있도록 하기 위한 이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법 및 그 중계기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 이동통신 시스템에서의 무선 중계기에 있어서, 기지국과의 무선 통신을 수행하는 링크안테나와, 단말기와 무선통신을 수행하는 서비스안테나와, 상기 기지국으로부터의 신호를 증폭하는 하향신호증폭처리부와, 상기 단말기의 신호를 증폭하는 상향신호증폭처리부와, 상기 상향, 하향신호증폭부처리부와 상기 링크안테나를 연결하는 링크안테나연결부와, 상기 상향, 하향 신호증폭처리부를 상기 서비스안테나와 연결하는 서비스안테나연결부와, 상기 하향신호증폭처리부의 내부 또는 외부에 위치하며, 하향 신호를 다수개로 분배하여 각 분배된 신호의 시간 지연차를 달리 하여 지연시키며, 각 지연된 신호를 다시 결합하여 출력하는 시간지연신호처리부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 본 발명은 이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법에 있어서, 기지국으로부터 하향 신호를 무선 수신하는 과정과, 수신한 하향 신호를 다수개로 분배하는 과정과, 상기 다수개로 분배된 하향 신호 각각을 시간 지연차를 달리 하여 지연시키는 과정과, 상기 각각 지연된 다수개로 분배된 하향 신호를 결합하는 과정과, 상기 결합한 하향 신호를 이동국으로 무선 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 무선 중계 방식은 무선 중계 시스템에 단말기가 동일한 PN을 선택할 수 있도록 도와주도록 수신된 신호를 분배하여 각각 다른 지연시간만큼 지연후 합성하여 출력하는 다수 개의 시간 지연 소자를 배치함으로써, 링크 안테나의 설치시 신호 세기 정도만을 측정하여 안테나의 방향을 쉽게 결정 할 수 있도록 하여주며, 동작시 외부 환경의 변화에도 언제나 안정된 하나의 PN만을 단말기가 선택할 수 있도록 도와주게 된다. 이를 통해 단말기에게는 안정적이고 매우 효과적인 신호를 중계해주고 운영 사업자에게는 효율적인 통화 채널 운영이 가능하도록 하여 준다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신용 무선 중계기의 개략적인 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 중계기에서, 링크안테나(102)와 서비스안테나(112)는 종래의 것과 유사하게 각각 기지국이나 기지국을 대신하는 장치를 향하는 안테나로 링크안테나(102)는 기지국으로부터 신호를 받거나 해당 중계기를 통해 증폭된 단말기의 신호를 기지국으로 보내 주는 역할을 하는 안테나이고, 서비스안테나(112)는 단말기와 연결되는 안테나로서 기지국의 신호를 단말기로 중계 전송하거나 단말기의 신호를 수신하기 위한 안테나의 역할을 하는 것으로 안테나가 중계기에 일체형으로 설치되거나 RF 케이블 등으로 연결되어 적소에 배치되는 형태로 설치될 수 있다.

이때, 상기 링크안테나(102)는 해당 설치된 위치에서 원하는 기지국의 신호가 다른 기지국의 신호들과 비교하여 가장 양호하게 수신되도록 미리 적절히 조정되어 설치되거나, 또는 수신방향이 조정되는 것으로 간주한다.

상하향 증폭 장치는 기지국으로부터의 신호를 증폭하는 하향신호증폭처리부(106)와 단말기의 신호를 증폭하는 상향신호증폭처리부(116)로 구성되며, 상하향 신호를 링크안테나(102)와 연결하는 링크안테나연결부(104), 상하향 신호를 서비스안테나(112)와 연결하는 서비스안테나연결부(114)가 구비된다.

중계기의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(110)는 송수신 입/출력의 크기를 검출하는 신호 검출부와 각 구성품의 불량을 감지하는 알람 검출부 등을 구비할 수 있으며, 중계기의 모든 기능과 부품을 제어한다.

이러한 중계기의 구성은 종래의 구성과 유사할 수 있으나, 본 발명의 특징에 따라 이러한 구성외에도 하향신호증폭처리부(106)의 내부 또는 외부에 위치하는 시간지연신호처리부(200)가 추가로 더 구비된다. 상기 시간지연신호처리부(200)는 수 신된 하향 신호를 다수개로 분배하여 각 분배된 신호의 시간지연차를 달리 하여 지연시키며, 각 지연된 신호를 다시 결합하여 출력한다.

이때 하향신호증폭처리부(106)는 상기 시간지연신호처리부(200)로 입력되는 신호를 전단에서 증폭할 수도 있으며, 시간지연신호처리부(200)에서 출력되는 신호를 후단에서 증폭하도록 구성될 수도 있다. 이외에도 시간지연신호처리부(200) 내부에서 각각 분배된 신호를 각각 증폭하는 구성을 채용할 수도 있다. 이하 첨부 도면을 참조하여 상기 시간지연신호처리부(200)의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 도 2 중 시간지연신호처리부(200)의 상세 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간지연처리부(200)는 입력 신호를 다수의 경로로 분배하는 분배기(200)와, 분배기(200)에서 분배된 신호를 각각 다른 지연시간을 가지도록 시간지연 시키는 다수의 시간지연신호처리기(204)와, 외부 제어신호에 또는 설치시의 설정 상태에 따라 상기 다수의 시간지연신호처리기(204)의 출력 신호의 각각별로 신호 제한을 위한 스위칭 동작이나 감쇄 동작을 수행하는 다수의 신호제어기(206) 및 상기 다수의 신호제어기(206)의 출력들을 결합하여 출력하는 결합기(208)를 구비한다.

상기에서 분배기(202)를 통해 분배되어 상기 시간지연신호처리부(204)를 통해 지연되는 신호의 각 시간 지연 경로의 수량은 2 이상이며, 단말기가 처리할 수 있는 핑거 복조기의 수량과 같거나 적은 수량을 갖는다. 또한 각 시간지연신호처리부(204)에서 시간 지연값은 단말기의 핑거 복조기의 기능 및 일반적인 무선 신호 페이딩 상태 등을 고려하여, 각각 지연된 신호들이 단말기 입장에서는 마치 각기 다른 경로를 통해 수신된 신호인 것처럼 처리하도록 미리 적절한 지연 값들로 설정된다.

상기 다수의 신호제어기(206)는 각각의 설치된 경로에서 필요시 입출력을 제한하는 스위치이거나, 또는 높은 수준의 감쇄기로 구성될 수 있으며, 이에 따라 재전송하는 PN의 수량을 제한할 수 있도록 추가로 구성된다. 이러한 다수의 신호제어기(206)의 기능은 한 개 이상의 PN이 서비스 영역에 공급되도록 할 수 있는 기능으로 필요시 그 수량을 늘리거나 줄이는데 사용된다.

이와 같이 구성되는 시간지연신호처리부(200)는 도 3에서는 일 실시예의 구성으로서 도시하였으나, 기본 구성이 같고 분배기(202)의 다수의 분배된 출력이 다수의 신호제어기(206)를 통과한 후에 각각 다수의 시간지연신호처리기(204)를 통과하도록 구성하여도 그 기능을 유지하는데 특별한 상이점이 없다.

상기 도 3과 같은 구성을 가지므로, 본 발명에 따른 중계기에서는 링크안테나를 통해 입력된 신호가 마치 다수의 각기 다른 경로를 통해 수신된 것처럼 인위적으로 변형되어 출력되도록 하는 기능을 갖게 된다.

최근 CDMA 단말기에는 해당 단말기안테나로부터 입수된 기지국 신호를 각각 다른 경로를 통해 들어온 양호한 신호만을 검토하여 그 중 신호의 질이 설정된 기준 이상이고 또한 그 중 신호가 센 것을 순서대로 설계된 핑거(Finger)별로 신호 처리를 하게 되는 구조를 갖고 있다.

이때 본 발명에 따른 중계기에서 중계하는 신호들은 지연 시간만 다르게 증 폭된 다수개의 신호로서, 신호 증폭도가 같도록 설계된 각 경로를 통해 중계된 신호는 링크 안테나로 입력된 신호 중 가장 양질의 신호가 설정된 경로 수만큼 증폭된 것이므로, 단말기가 각각의 해당 핑거 복조기를 통해 입수된 신호를 각각을 분석하여 신호의 질 정도에 따라 액티브 셋(ACTIVE SET)을 할당할 때에, 각 핑거 복조기는 동일한 PN(즉 가장 양질로 선택된 PN)만을 선택하게 될 것이다. 예를 들어, 종래의 방식에서는 중계 신호에 A, B, C 기지국의 PN 신호가 비록 A 기지국의 PN 신호가 가장 세다고 하더라도 나머지 B, C 기지국의 PN 신호도 기준치 이상일 경우에는 단말기측에서는 각 핑거 복조기별로는 A, B, C 기지국의 PN 신호가 잡힐 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 각 핑거에서 A 기지국의 PN 신호만 가장 선택된다.

이로서 본 발명은 링크 안테나로부터 입수되어 시간 지연이 다른 각각의 경로를 통해 증폭되지만, 단말기측에서는 단지 하나의 또는 제어된 수량만큼의 PN 신호를 적극적으로 수신하도록 하는, 입력 신호를 단말기로 전달하게 되는 기능을 수행할 수 있게 된다.

이로서 본 발명은 불가피한 PN 혼입 지역으로부터 효과적으로 원하는 1개(또는 그 이상의) PN을 서비스 지역에서 사용하도록 할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따른 이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법 및 그 중계기의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 이동 통신용 무선 중계기의 개략적인 블록 구성도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 통신용 무선 중계기의 개략적인 블록 구성도

도 3은 도 2 중 시간지연신호처리부(200)의 상세 블록 구성도

Claims (4)

1. 이동통신 시스템에서의 무선 중계기에 있어서,

   기지국과의 무선 통신을 수행하는 링크안테나와,

   단말기와 무선통신을 수행하는 서비스안테나와,

   상기 기지국으로부터의 신호를 증폭하는 하향신호증폭처리부와,

   상기 단말기의 신호를 증폭하는 상향신호증폭처리부와,

   상기 상향, 하향신호증폭부처리부와 상기 링크안테나를 연결하는 링크안테나연결부와,

   상기 상향, 하향 신호증폭처리부와 상기 서비스안테나를 연결하는 서비스안테나연결부와,

   상기 하향신호증폭처리부의 내부 또는 외부에 위치하며, 하향 신호를 다수개로 분배하여 각 분배된 신호의 시간 지연차를 달리 하여 지연시키며, 각 지연된 신호를 다시 결합하여 출력하는 시간지연신호처리부를 포함함을 특징으로 하는 중계기.
2. 제1항에 있어서, 시간지연신호처리부는

   입력 신호를 다수의 경로로 분배하는 분배기와,

   상기 분배기에서 분배된 신호를 미리 설정된 각각 다른 지연시간을 가지도록 시간지연 시키는 다수의 시간지연신호처리기와,

   상기 다수의 시간지연신호처리기의 출력을 결합하여 출력하는 결합기를 포함함을 특징으로 하는 중계기
3. 제2항에 있어서, 시간지연신호처리부는

   상기 분배기 및 결합기간의 다수의 분배된 경로상에 각각 설치되어 각 경로별로 신호 제한을 위한 스위칭 동작이나 감쇄 동작을 수행하는 다수의 신호제어기를 더 포함함을 특징으로 하는 중계기.
4. 이동통신 시스템에서의 무선 중계 방법에 있어서,

   기지국으로부터 하향 신호를 무선 수신하는 과정과,

   수신한 하향 신호를 다수개로 분배하는 과정과,

   상기 다수개로 분배된 하향 신호 각각을 시간 지연차를 달리 하여 지연시키는 과정과,

   상기 각각 지연된 다수개로 분배된 하향 신호를 결합하는 과정과,

   상기 결합한 하향 신호를 이동국으로 무선 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 중계 방법.

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