KR20100062324A - 피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기 - Google Patents

피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기 Download PDF

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KR20100062324A
KR20100062324A KR1020080120898A KR20080120898A KR20100062324A KR 20100062324 A KR20100062324 A KR 20100062324A KR 1020080120898 A KR1020080120898 A KR 1020080120898A KR 20080120898 A KR20080120898 A KR 20080120898A KR 20100062324 A KR20100062324 A KR 20100062324A
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현광전자통신 주식회사
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Abstract

본 발명은 피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치는, 그 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하는 다운컨버터; 중간주파수 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하며 디지털 기저대역 신호에 포함된 다수의 주파수 채널별 신호를 각각 분리하며, 각 분리된 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주며, 다시 채널별 신호를 결합시키고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 작게 한 다음 이를 다시 중간주파수 신호로 변환하는 피크대 평균전력비 저감장치; 및 중간주파수 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 업컨버터; 를 포함할 수 있다. 이에 의해, 신호의 왜곡을 최소화하면서 입력된 신호의 피크대 평균전력비를 저감할 수 있다.
중계기, 저감, 피크대 평균전력비, PAR, CF

Description

피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기{Crest factor reduction device and repeater using the same}
본 발명은 광대역 신호의 고출력 증폭에 대한 효율을 높이는 기술에 관한 것으로, 특히 무선신호의 피크대 평균전력비를 감소시키기 위한 저감장치 및 이를 이용한 중계기에 관한 것이다.
현재 일반적으로 상용화되어 있는 이동통신 기술들은 대부분 광 대역 신호를 사용하고 있다. CDMA나 WCDMA가 그렇고 WiBro나 WCDMA의 발전형인 LTE도 점점 신호의 대역폭이 증가하고 있다. 대역폭이 증가한 광대역 신호의 경우 피크대 평균전력비(Crest Factor 또는 Peak to Average ratio: CF 또는 PAR)가 매우 커지게 된다. 이런 피크대 평균전력비는 기지국 또는 단말기의 출력 측의 고출력 증폭기(High Power Amplifier: HPA)의 효율과 밀접한 관련이 있다. 고출력 증폭기의 설계 기준이 신호의 평균전력보다 피크 전력에 달려 있으므로 평균전력이 동일한 경우 피크 전력이 낮을수록 고출력 증폭기의 부하가 작아져서 보다 효율적인 증폭기의 설계가 가능하다.
피크대 평균전력비를 감소시키는 기술을 일반적으로 크레스트 팩터 감 소(Crest Factor Reduction: CFR) 기술이라고 한다. 이러한 CFR기술은 현실적으로 구현이 가능한 디지털 도메인(Digital Domain)에서 구현되는 것이 일반적이다.
도 1은 피크대 평균전력비가 증폭기의 설계에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로, 도 1은 피크대 평균전력비가 증폭기의 설계에 미치는 영향과 CFR(Crest Factor Reduction) 기술을 통해서 개선된 피크대 평균전력비로 인한 증폭기의 효율 개선에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 신호의 피크대 평균전력비가 14dB인 신호를 증폭하기 위해서 증폭기의 선형성 구간을 신호의 평균전력보다 14dB 높은 구간까지 보장하여야 한다. 즉, 신호의 피크대 평균전력비가 클수록 보다 큰 증폭기를 사용하여야 한다.
하지만 CFR 기술을 통해서 피크대 평균전력비를 줄일 경우 증폭기의 선형성을 보장해야 하는 구간이 줄어들기 때문에 동일한 증폭기로도 보다 높은 출력 전력을 낼 수가 있으므로 증폭기의 효율을 개선할 수 있다.
한편, 기존의 이동통신 중계기들은 '시스템 자체로' 신호의 피크대 전력비 감소에 대한 기술을 적용하지 않고, 다만 증폭기 자체로만 일부 적용하고 있을 뿐이다.
도 2는 일반적인 CFR 기능의 이론적 배경을 설명한 도면이다. 도 2에서와 같이, CFR은 신호의 피크 값을 정해진 임계값을 기준으로 클리핑(Clipping) 하는 개념이다. 물론 이러한 클리핑을 수행하기 위한 다양한 세부 방법이 있으나 기본적인 개념은 도면과 동일하다. 이러한 클리핑은 원래의 신호를 의도적으로 왜곡하는 것이므로 CFR 기능수행으로 인해서 원래 신호의 질보다 CFR 후의 신호의 질이 저하되 는 단점이 있다. 신호의 왜곡으로 발생하는 신호의 질 저하는 CFR 전후의 신호의 C피크대 평균전력비의 변화량이 클수록 더욱 커진다. 즉, 피크대 평균전력의 비는 신호의 대역폭이 커질수록 더욱 커지는 경향이 있으며 현재와 같이 데이터통신이 늘어나면서 주파수 대역 당 가입자 용량이 점점 줄어들어 주파수 대역을 추가로 확장하는 추세이므로 더욱더 신호의 피크대 평균전력비가 점점 커지게 된다.
그러므로 보다 효율적인 증폭기 설계를 위해서는 신호의 왜곡이 없이 피크대 평균전력비를 낮출 수 있는 새로운 기술이 필요하므로 해당 기술 분야에서의 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 신호의 왜곡을 최소화하면서 입력된 신호의 피크대 평균전력비를 저감하는 피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기를 제공하는데 그 목적이 있다.
한편 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치 입력된 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터; 상기 디지털 다운컨버터로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈; 상기 딜레이 모듈로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터; 상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기; 및 상기 가산기로부터 가산된 중간주파수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시키는 CFR 모듈; 을 포함한다.
상기 피크대 평균전력비 저감장치는 아날로그 중간주파수 신호를 상기 디지털 신호로 변환하여 상기 디지털 다운컨버터로 출력하는 A/D 변환기; 및 상기 CFR 모듈로부터 출력되는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 를 더 포함할 수 있다.
상기 CFR 모듈은, 상기 가산기에 의해 가산된 신호를 클리핑 방식으로 피크대 평균전력비를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기는, 그 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하는 다운컨버터; 상기 중간주파수 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하며 상기 디지털 기저대역 신호에 포함된 다수의 주파수 채널별 신호를 각각 분리하며, 각 분리된 상기 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주며, 다시 상기 채널별 신호를 결합시키고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 작게 한 다음 이를 다시 중간주파수 신호로 변환하는 피크대 평균전력비 저감장치; 및 상기 중간주파수 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 업컨버터; 를 포함한다.
상기 중계기는, 상기 고주파 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 를 더 포함할 수 있다.
상기 피크대 평균전력비 저감장치는, 상기 다운컨버터로부터 출력되는 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 상기 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터; 상기 디지털 다운컨버터로부 터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I,Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈; 상기 딜레이 모듈으로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I,Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터; 상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기; 상기 가산기로부터 가산된 중간주파수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시키는 CFR 모듈; 및 상기 CFR 모듈로부터 출력되는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기는, 그 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하는 다운컨버터; 상기 다운컨버터로부터 출력되는 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 상기 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터; 상기 디지털 다운컨버터로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I,Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈; 상기 딜레이 모듈로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터; 상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기; 및 상기 가산기로부터 가산된 중간주파 수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시켜 출력하는 CFR 모듈; 을 포함할 수 있다.
상기 중계기는 상기 CFR 모듈로부터 출력되는 디지털신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 하나 이상의 D/A 변환기; 및 상기 D/A 변환기로부터 출력되는 중간주파수 아날로그 신호를 고주파 신호로 상향 변환하여 출력하는 하나 이상의 업컨버터; 를 더 포함할 수 있다.
상기 중계기는 상기 고주파 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기는, 기지국과 무선 신호를 송수신하기 위한 제1 안테나; 단말기와 무선 신호를 송수신하기 위한 제2 안테나; 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중에서 어느 하나의 안테나를 통하여 신호를 수신하고, 수신된 신호를 다수의 주파수 채널별 신호의 분리, 채널별 다른 시간 지연 및 채널 결합의 제1 피크대 병균전력비 감소과정과, 클리핑 방식의 제2 피크대 평균전력비 감소과정을 거쳐, 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나 중에서 다른 하나의 안테나를 통하여 전송하는 피크대 평균전력비 저감장치; 를 포함할 수 있다.
상기 피크대 평균전력비 저감장치는, 상기 어느 하나의 안테나를 통하여 수신된 아날로그 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하며, 상기 디지털 기저대역 신호에 포함된 다수의 주파수 채널별 신호를 각각 분리하고, 각 분리된 상기 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주어 다시 상기 채널별 신호를 결합시키고, 결합된 신호 를 클리핑 방식에 의해 피크대 평균전력비를 감소한 뒤, 다시 아날로그신호로 변환할 수 있다.
본 발명에 따른 피크대 평균전력비 저감장치 및 이를 이용한 중계기에 의해 신호의 왜곡을 최소화하면서 입력된 신호의 피크대 평균전력비를 저감할 수 있다.
또한, 주파수 채널별 신호의 분리와 결합 및 각 채널별 시간 지연기술을 이용하여 1단계로 피크대 평균전력비를 저감하며, 2단계로 클리핑 방식에 의해 피크대 평균전력비를 줄임으로써, 보다 효율적인 피크대 평균전력비 저감 효과를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 해당 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 해당 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 3은 일반적인 피크대 평균전력비 저감기술 적용시 아날로그 신호 입력을 위한 증폭기 내부 구조를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 도면부호(10)에 해당 하는 영역이 CFR(Crest Factor Reduction: CFR) 기술적용을 위해서 추가된 부분인 CFR 장치이다. CFR 기능은 디지털 도메인(Digital Domain)에서 구현되어야 하므로, 다운컨버터(11)에 의해 고주파 신호를 중간주파수(Intermediate frequency: IF) 신호로 하향변환한다.
A/D 변환기(A/D Converter, 13)는 하향변환된 중간주파수 신호를 샘플링하여 디지털 신호(Digital Signal)로 변환한다. CFR 모듈(15)이 변환된 디지털 신호에 대해 CFR 기능을 구현하면, D/A 변환기(D/A Converter, 17)는 다시 아날로그 신호(Analog Signal)로 변환한다. 업컨버터(19)는 CFR 기능이 적용된 아날로그 신호를 다시 고주파신호 상향 변환한 뒤, 고출력 증폭기(30)로 전달한다.
도 4는 일반적인 피크대 평균전력비 저감기술 적용시 디지털 신호 입력을 위한 증폭기 내부 구조를 나타낸 도면이다.
즉, 도 3의 증폭기는 아날로그 고주파신호를 입력으로 하는 증폭기의 구조이고 도 4는 디지털 신호를 입력으로 하는 증폭기의 구조이다. 도 4를 참조하면, 도면부호(20)에 해당하는 영역인 CFR 장치가 CFR 기술적용을 위해서 추가된 부분이다. 입력이 디지털 신호(Digital Signal)이므로 구조가 간단해 진다. 이런 증폭기는 주로 디지털 방식을 사용하는 중계기에 사용된다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피크대 평균전력비 저감장치(130)를 이용한 중계기(100)의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 피크대 평균전력비 저감장치(130)를 이용한 중계기(100)는 다운컨버터(Down Converter, 110), A/D 변환기(A/D Converter, 120), 피크대 평균전력비 저감 장치(130, Crest Factor Reduction Apparatus: 이하, 'CFR 장치'라고 함), D/A 변환기(140), 업컨버터(150), 고출력증폭기(160)을 포함할 수 있다.
다운컨버터(110)는 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호로 하향변환한다.
A/D 변환기(120)는 아날로그 대 디지털(Analog to digital)변환기로, 아날로그 신호를 디지털 데이터 흐름으로 변환하는 회로이다. A/D 변환기(120)는 다운컨버터(110)로부터 출력되는 하향변환된 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 도메인(Digital Domain)인 디지털 신호로 변환한다.
CFR 장치(130)는 디지털 다운컨버터(Digital Down Converter: DDC, 131), 딜레이 모듈(Delay module, 133), 디지털 업컨버터(Digital Up Converter: DUC, 135), 가산기(137), CFR 모듈(139)을 포함할 수 있다. 이하, 구체적으로 살펴본다.
디지털 다운컨버터(131)는 다수 개로 형성되며, 각각의 디지털 다운컨버터(131)는 A/D 변환기(120)에 의해 디지털 도메인으로 변환된 디지털 중간주파수 신호 중 자신에게 할당된 주파수 채널별 신호만을 분리한 뒤, 분리된 채널별 디지털 중간주파수 신호를 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환한다.
딜레이 모듈(Delay module, 133)은 다수 개로 형성되며, 각 채널별로 분리된 디지털 기저대역 I, Q 신호에 각각 다른 시간 지연(Delay)를 인가한다. 이와 같이 채널별로 분리된 신호에 시간 지연을 주는 이유는 무선통신에 있어서 다수의 채널주파수를 사용할 경우 각 주파수 채널별 신호의 유사성으로 피크치가 높아질 확률이 증가하기 때문이다. 즉, 채널별로 분리된 신호에 다른 시간 지연을 주어 유사성 을 피하는 것이다.
디지털 업컨버터(135)는 다수 개로 형성되며, 딜레이 모듈(133)에 의해 시간 지연이 인가된 각 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호를 디지털 중간주파수 I, Q 신호로 다시 업컨버팅(Up Converting)한다.
가산기(137)는 다수의 디지털 업컨버터(135)로부터 각 채널별 중간주파수 I, Q 신호를 I 또는 Q 신호 별로 분리하여 수신한 뒤, 가산한다. 이렇게 가산된 신호는 원래의 신호의 피크대 평균전력비보다 낮아지게 된다.
CFR 모듈(139)은 디지털 중간주파수 I, Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시키는 것으로서 상용화된 칩 등이 사용될 수 있다. 본 발명에서 CFR 모듈(139)은 가산기(137)에 의해 합산된 중간주파수 I, Q 신호를 결합하며, 상기 결합된 신호의 피크대 평균전력비를 클리핑(clipping) 방식으로 한번 더 감소시킨다.
D/A 변환기(140)는 디지털 대 아날로그(Digital to analog)변환기로, 디지털 데이터를 수신한 데이터 컨버터는 디지털 값에 비례하여 전압 또는 전류를 출력하는 회로이다. 본 발명에서 D/A 변환기(140)는 CFR 모듈(139)로부터 수신한 피크대 평균전력비가 한번 더 감소한 디지털 중간주파수 신호를 아날로그 신호로 변환한다.
업컨버터(Up Converter, 150)는 입력된 해당 주파수 신호를 상위 주파수 신호로 변환하는 장치이다. 업컨버터(150)는 수신된 아날로그 중간주파수 신호를 고주파 신호로 상향변환한다.
고출력증폭기(160)는 입력된 고주파 신호를 고출력으로 증폭하여 출력한다.
전술된 바와 같은 과정에 의해, 입력된 고주파 신호는 각각의 주파수 채널별 신호로 분리된 후 채널별로 다른 시간 지연를 준 후 다시 합해지게 된다.
이런 과정을 거치게 되면 원래의 신호에서 동일한 시간에 존재하던 동일한 신호들이 약간씩 지연되므로 동일한 신호의 중복으로 인한 피크 값의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 부수적인 효과로 입력 신호를 주파수 채널별로 분리하는 과정에서, 주파수 별 분리를 위해서 주파수 채널별 필터의 사용과 같은 신호의 스펙트럼 마스크(Spectrum Mask) 특성 개선 효과가 있다.
도 6은 일반적인 디지털 방식을 사용하는 중계기 시스템 구조를 나타내는 도면이다. 디지털 방식을 사용하는 경우 디지털 전송신호의 손실(Loss)이 없고 분기 및 확장 등이 자유롭다는 특성을 이용해 하나의 주 장비에 다수의 원격장비를 분산 및 캐스케이드(CASCADE) 방식으로 연결하여 사용할 수 있다.
도 7은 도 6의 중계기 시스템 구조에서 주 장비와 원격장비에 탑재되는 부분을 별도로 표시한 도면이다.
도 3에서의 중계기 구조가 주 장비와 원격 장비로 분리된 것을 알 수 있다. 도 6와 도 7에서와 같이 중계기의 구조적 문제점은 각 원격 장비별로 CFR 기능을 구현하는 CFR 모듈(15)이 들어간다는 것이다. 이는 기존의 CFR 기능이 주로 증폭기에서 구현되었기 때문이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 주 장비와 원격 장비에 탑재되는 부분을 별도로 표시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 중계기 시스템이 주 장비와 원격 장비로 분리된 것을 알 수 있다. 이 경우 주 장비에만 CFR 기능을 구현하는 다수의 DDC(131), 다수의 딜레이 모듈(133), 다수의 디지털 업컨버터(135), 가산기(137), CFR 모듈(139)이 주 장비에만 들어가면 된다.
구체적으로, 주 장비에는 다운컨버터(Down Converter, 110), A/D 변환기(120), 디지털 다운컨버터(131), 딜레이 모듈(133), 디지털 업컨버터(135), 가산기(137), CFR 모듈(139)을 포함한다.
한편, 원격 장비에는 D/A 변환기(140), 업컨버터(Up Converter, 150), 고출력증폭기(160)를 포함한다. 즉, 종래의 기술에 해당하는 도 4와 같은 시스템 구조에서 도 5와 같은 신호처리 부분인 CFR 장치가 원격장비에 있는 것을 개선하여 모든 신호처리 부분을 도 9와 같이 주 장비에 탑재함으로써, 원격장비마다 신호처리 부분을 탑재하여 비용을 상승시켰던 것을 개선하는 효과를 제공한다.
즉, 주 장비와 다수의 원격장비로 구성된 디지털 전송 방식의 중계기 시스템에서 원격장비에서 구현하던 신호처리 기능을 주 장비로 옮겨 구현함으로써, 원격장비의 수량만큼 필요하던 신호처리부를 주장비에 구현된 하나의 신호처리부로 줄일 수 있게 한다.
그리고, 피크대 평균전력비를 감소시키는 기능을 갖지 못하는 중계기에 피크대 평균전력비를 낮추는 기능을 하는 부가장비를 추가함으로써, 기존 중계기의 효율을 증가시킬 수 있게 한다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 피크대 평균전력비 낮추는 기능을 수행하 는 부가장비를 추가한 중계기 시스템 구성을 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, CFR 부가장비가 포함되지 않은 시스템일 경우 기존 중계기에 부가적으로 CFR 부가장비를 추가하여 CFR 기능을 제공할 수 있도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 중계기 시스템에 추가되는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 부가장비의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5 내지 도 10을 참조하면, 기본적인 구조는 도 5와 유사하다.
구체적으로, 다운컨버터(110)는 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수(Intermediate Frequency) 신호로 하향변환하며, A/D 변환기(120)는 다운컨버터(110)로부터 출력되는 하향변환된 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환한다. CFR 장치(130)는 다운컨버터(110)로부터 수신한 중간주파수 디지털 신호를 2단계에 걸쳐 피크대 평균전력비를 저감시킨다. D/A 변환기(140)는 디지털 중간주파수 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 업컨버터(Up Converter, 150)는 수신된 아날로그 중간주파수 신호를 고주파 신호로 상향변환한다.
다만, 도 5에 도시된 중계기(100)와의 차이점은 고출력이 필요 없기 때문에 고출력증폭기(160)가 제거된다. 또한, 정전이나 장비의 장애에 대비하기 위해 부가장비를 바이패스(Bypass)할 수 있는 제1 스위치(170) 및 제2 스위치(180)가 다운 컨버터(110)의 입력단, 업컨버터(150)의 출력단에 추가된다. 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 부가장비는 정전이나 장애 등의 경우 제1 및 제2 스위치(170, 180)의 동작에 따라 다운컨버터(110)의 입력 선로를 상기 업컨버터의 출력 선로로 연결해주는 바이패스 선로를 이용할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 무선 신호의 피크대 평균전력비인 CF(Crest Factor) 값을 감소시키는 방법에 있어서 기존의 클리핑(Clipping) 방식이 가지고 있던 신호의 왜곡 현상을 줄이기 위해서 주파수 채널별 시간 지연기술을 추가하여 동일한 피크대 평균전력비의 감소 시에 기존의 방식보다 신호의 왜곡 현상을 줄일 수 있게 한다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 피크대 평균전력비가 증폭기의 설계에 미치는 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 CFR 기능의 이론적 배경을 설명한 도면이다.
도 3은 일반적인 피크대 평균전력비 저감기술 적용시 아날로그 신호 입력을 위한 증폭기 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 일반적인 피크대 평균전력비 저감기술 적용시 디지털 신호 입력을 위한 증폭기 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 일반적인 디지털 방식을 사용하는 중계기 시스템 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 중계기 시스템 구조에서 주 장비와 원격장비에 탑재되는 부분을 별도로 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 주 장비와 원격 장비에 탑재되는 부분을 별도로 표시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 피크대 평균전력비 낮추는 기능을 수행하는 부가장비를 추가한 중계기 시스템 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 중계기 시스템에 추가되는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 부가장비의 구성을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 다운컨버터 120: A/D 변환기
130: CFR 장치 140: D/A 변환기
150: 업컨버터 160: 고출력증폭기

Claims (9)

  1. 입력된 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터;
    상기 디지털 다운컨버터로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈;
    상기 딜레이 모듈로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터;
    상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기; 및
    상기 가산기로부터 가산된 중간주파수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시키는 CFR 모듈; 을 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CFR 모듈은,
    상기 가산기에 의해 가산된 신호를 클리핑 방식으로 피크대 평균전력비를 감소시키는 것을 특징으로 하는 피크대 평균전력비 저감장치.
  3. 그 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하는 다운 컨버터;
    상기 중간주파수 신호를 디지털 기저대역 신호로 변환하며 상기 디지털 기저대역 신호에 포함된 다수의 주파수 채널별 신호를 각각 분리하며, 각 분리된 상기 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주며, 다시 상기 채널별 신호를 결합시키고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 작게 한 다음 이를 다시 중간주파수 신호로 변환하는 피크대 평균전력비 저감장치; 및
    상기 중간주파수 신호를 고주파 신호로 상향 변환하는 업컨버터; 를 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다운컨버터의 입력 선로에 형성된 제1 스위치;
    상기 업컨버터의 출력 선로에 형성된 제2 스위치; 및
    상기 제1 및 제2 스위치의 동작에 따라 상기 다운컨버터의 입력 선로를 상기 업컨버터의 출력 선로로 연결해주는 바이패스 선로; 를 더 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고주파 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 를 더 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  6. 제3항에 있어서, 상기 피크대 평균전력비 저감장치는,
    상기 다운컨버터로부터 출력되는 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;
    상기 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터;
    상기 디지털 다운컨버터로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈;
    상기 딜레이 모듈으로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터;
    상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기;
    상기 가산기로부터 가산된 중간주파수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시키는 CFR 모듈; 및
    상기 CFR 모듈로부터 출력되는 디지털신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 를 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  7. 그 입력단에 입력되는 고주파 신호를 중간주파수 신호로 하향 변환하는 다운컨버터;
    상기 다운컨버터로부터 출력되는 아날로그 중간주파수 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;
    상기 디지털 신호를 다수의 주파수 채널별 신호로 각각 분리하고, 디지털 기저대역 I, Q 신호로 변환하는 상기 채널의 수만큼 형성되는 디지털 다운컨버터;
    상기 디지털 다운컨버터로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 송신하고자 하는 각 주파수 채널별 신호에 다른 시간 지연을 주는 다수의 딜레이 모듈;
    상기 딜레이 모듈로부터 출력되는 상기 채널별 디지털 기저대역 I, Q 신호 경로에 구비되어 중간주파수 신호로 상향변환하는 다수의 디지털 업컨버터;
    상기 다수의 디지털 업컨버터로부터 출력되는 상기 디지털 중간주파수 I 신호, Q 신호 별로 각각 가산하는 가산기; 및
    상기 가산기로부터 가산된 중간주파수 I 신호, Q신호를 수신하여 결합하고, 송신하고자 하는 대역의 피크대 평균전력비를 저감시켜 출력하는 CFR 모듈; 을 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 CFR 모듈로부터 출력되는 디지털신호를 수신하여 아날로그 신호로 변환하는 하나 이상의 D/A 변환기; 및
    상기 D/A 변환기로부터 출력되는 중간주파수 아날로그 신호를 고주파 신호로 상향 변환하여 출력하는 하나 이상의 업컨버터; 를 더 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 고주파 신호를 소정 이득으로 증폭하는 증폭부; 를 더 포함하는 피크대 평균전력비 저감장치를 이용한 중계기.
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