KR20100115685A

KR20100115685A - Ｔｄｄ용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법 및 상기 방법이 적용된 기지국 안테나

Info

Publication number: KR20100115685A
Application number: KR1020090034399A
Authority: KR
Inventors: 김덕용
Original assignee: 주식회사 케이엠더블유
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2010-10-28
Also published as: WO2010123229A3; US9154177B2; KR101508978B1; CN102461007B; CN102461007A; WO2010123229A2; JP5444456B2; JP2012524494A; US20120033559A1

Abstract

본 발명에 따른 TDD용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법은 기지국 본체 장비로부터 수신된 신호로부터 제어신호 및 RF신호를 분리하는 단계와, 상기 수신된 변조 신호로부터 TDD 동기신호를 확인하는 단계와, 하향 송신 및 상향 수신되는 RF 신호로부터 RF 주기신호를 확인하는 단계와, 상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호의 사이의 오차를 확인하는 단계와, 상기 오차를 고려하여, 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계를 포함한다.

시분할, TDD, 기지국, 안테나, 동기, RF주기, 저잡음증폭기, LNA

Description

ＴＤＤ용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법 및 상기 방법이 적용된 기지국 안테나{METHOD FOR CONTROLING TRANSMIT/RECEIVE TIMING OF BASE STATION ANTENNA IN ＴＤＤ WIRELESS COMMUNICATION AND APPARATUS THEREFOR THE THE SAME}

본 발명은 이동통신 시스템용 기지국 안테나 제어 방법 및 이에 상응하는 기지국 안테나에 관한 것으로서, 특히 ＴＤＤ용 기지국 안테나의 송수신 타이밍을 제어하는 방법 및 이에 상응하는 기지국 안테나에 관한 것이다.

일반적으로, 동일한 주파수를 시분할하여 송수신용으로 구분하여 사용하는 시분할복신(TDD: Time Division Duplex) 방식의 무선통신 시스템에서 고전력 고주파 송신신호(high power RF transmit signal)와 저전력 고주파 수신신호(low power RF receive signal) 사이의 스위칭(switching) 기능을 수행하는 TRAS(transmit/receive antenna switch )는, 송신모드시 수신단 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)로 유입되는 송신전력을 차단시켜 상기 저잡음 증폭기를 보호하고, 수신모드시 송신단으로부터 유입되는 잡음을 감소시키는 기능을 수행한다.

상기 TRAS 기능을 위해 주로 TDD 동기 신호에 기초하여 스위칭이 제어되는 RF 스위치(switch)가 일반적으로 사용된다. 그러나, 기지국에서 TDD 동기 신호의 송수신 타이밍과 실제 송수신되는 RF 신호의 송수신 타이밍이 서로 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 상기 두 신호의 송수신 타이밍이 일치하지 않는 경우, 신호의 세기가 크게 증폭된 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입되고, 상향 수신 경로에 구비된 저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier) 등의 소자가 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 하드웨어 적으로 아이솔레이터를 저잡음 증폭기(LNA)의 출력단에 삽입하기는 하지만, 아이솔레이터가 파손될 경우, 저잡음 증폭기(LNA)로 신호의 세기가 크게 증폭된 하향 송신 RF신호가 유입될 수 있으며, 결국 저잡음 증폭기(LNA)가 파손될 수 있는 문제가 여전히 남아있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상향 수신 경로에 구비된 소자의 파손을 방지할 수 있는 TDD용 기지국 안테나의 송수신 타이밍을 제어하는 방법 및 이를 적용한 기지국 안테나를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 TDD용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법은 기지국 본체 장비로부터 수신된 신호로부터 제어신호 및 RF신호를 분리하는 단계와, 상기 수신된 변조 신호로부터 TDD 동기신호를 확인하는 단계와, 하향 송신 및 상향 수신되는 RF 신호로부터 RF 주기신호를 확인하는 단계와, 상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호의 사이의 오차를 확인하는 단계와, 상기 오차를 고려하여, 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 기지국 안테나는 기지국 본체 장비로부터 합성되어 전송되는 RF(Radio Frequency) 신호와 안테나 제어를 위한 제어신호 및 동작 전원을 분리하기 위한 신호분리기와, 상기 신호분리기에서 분리되어 출력되는 RF 신호를 분배하고, 위상제어신호에 따라 상기 분배된 각각의 신호의 위상을 천이하여 상기 수신신호증폭기로 출력하는 분배/위상천이모듈과, 상기 기지국 본체 장비로부터 합성되는 전송되는 신호들 또는 상기 분리되어 출력되는 RF 신호 경로상에서 해당 신호와 커플링된 신호를 발생하는 커플러와, 상기 커플러에서 커플링된 신 호로부터 RF 신호를 검출하는 RF 검출기와, 상기 신호분리기에서 분리된 동작 전원을 제공받아 상기 각각의 수신신호증폭기로 동작 전원을 제공하는 컨버터와, 상기 기지국 안테나의 방사소자에 연결되며, 상기 방사소자 측으로부터 제공된 상향 수신신호를 증폭하여 출력하는 수신신호증폭기와, 상기 신호분리기에서 분리된 제어신호 및 동작 전원을 제공받고, 상기 제어신호로부터 TDD 동기신호를 확인하고, 상기 RF 검출기에서 검출된 RF 신호를 제공받아 RF 주기신호를 확인하고, 상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호 사이의 오차를 확인하여 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고, RF 신호의 상태를 파악하여 상기 위상 제어신호를 출력하는 MCM(Main Control Module)을 포함한다.

상기와 같이, 본 발명의 TDD용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법에 따르면, 보다 안정적으로 송수신 스위칭을 제어할 수 있으며, 나아가 상향 수신 경로에 구비된 소자의 파손을 방지할 수 있다.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 방식의 이동통신 시스템용 기지국 안테나의 전체 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 기지국 본체 장비(BTS)는 RF 신호, 안테나 제어를 위한 제어신호, 및 DC 전원을 결합 및 증폭하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나로 전송함을 예시한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나는 기본적으로 타워탑 증폭기를 구비하지 않고 기지국 본체 장비(BTS; Base Transreceiver Station)와 직접적으로 연결됨을 예시한다.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나에는 먼저 기지국 본체 장비(BTS)로부터의 RF 신호와 안테나 제어를 위한 제어신호 및 DC 전원을 분리하기 위하여 바이어스티(bias--T) 등으로 구성되는 신호분리기(10)와(*도면상의 명칭을 고려하여 명칭통일 부탁드립니다); 신호분리기(10)에서 분리되어 출력되는 RF 신호를 분배기(62)를 통해 1:N(도 1의 예에서는 1:4)으로 일차적으로 분배하며, 위상제어신호에 따라 상기 분배기(62)에서 분배된 각각의 신호의 위상을 위상천이기(64)를 통해 천이하여 출력하는 분배/위상천이모듈(60)을 구비한다.

또한 본 발명에 따른 안테나는 상기 분배/위상천이모듈(60)에서 출력된 각각의 신호를 입력받아 송수신 스위칭 제어신호(시분할 동기신호: TDD Cntl)에 따라 하향링크(down link) 송신신호를 적어도 하나의 방사소자(80) 측으로 전송하며, 상기 적어도 하나의 방사소자(80) 측으로부터 제공된 상향링크(up link) 수신신호를 해당 수신 대역에 따라 필터링하여 저잡음증폭기(LNA)를 통해 증폭하는 적어도 하나의 수신신호증폭기(72)와, 상기 적어도 하나의 수신신호증폭기(72)에서 출력된 신호를 1:M(도 1의 예에서는 1:2)으로 다시 이차적으로 분배하여 분배된 각각의 신 호를 각각의 해당하는 방사소자(80)측으로 출력하는 방사소자전단분배기(74)를 구비하는 수신신호증폭/분배모듈(70)을 구비한다. 이때 상기 분배/위상천이모듈(60)의 분배기(62)의 분배비 1:N과 상기 수신신호증폭/분배모듈(70)의 방사소자전단분배기(74)의 분배비 1:M을 통해 최종적으로 분배되는 비율은 해당 안테나의 방사소자의 개수에 따라 정해짐을 이해할 것이다.

또한 본 발명에 따른 안테나는 신호분리기(10)와 분배/위상천이모듈(60)간의 RF 신호 경로 상의 RF 신호와 커플링된 신호를 발생하는 RF 커플러(40)와; RF 커플러(40)에서 커플링된 신호로부터 RF 신호를 검출하는 RF 검출기(50)와; 신호분리기(10)에서 분리된 DC 전원을 제공받아 상기 각각의 수신신호증폭/분배모듈(70)의 저잡음증폭기(LNA)의 동작 전원을 제공하는 DC/DC 컨버터(30)를 구비한다.

또한 본 발명에 따른 안테나는 신호분리기(10)에서 분리된 제어신호 및 DC 전원을 제공받고 RF 검출기(50)에서 검출된 RF 신호를 제공받아 RF 신호의 상태를 분석하며 이에 따라 상기 분배/위상천이모듈(60)의 위상천이기(64)로 상기 위상제어신호를 출력하는 MCM(Main Control Module)(20)을 구비한다.

나아가, 상기 MCM(20)은 상기 수신신호증폭/분배모듈(70)의 송수신 타이밍을 제어하기 위하여, 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)를 생성하여 상기 수신신호증폭/분배모듈(70)로 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 TDD 동기신호 및 RF신호의 송수신 타이밍을 예시하는 타이밍도로써, (a)는 기지국 안테나 장치에서 송수신되는 RF 신호를 예시하며, (b)는 도 2의 (a)를 기준으로한 상기 RF 주기신호를 예시하며, (c)는 기지국 본체 장비(BTS)에서 공급되는 변조 신호의 TDD 동기신호를 예시한다. 도 2를 참조하면, 상기 수신신호증폭/분배모듈(70)에 공급되는 상기 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)는 단순히 기지국 본체 장비(BTS)에서 공급되는 변조 신호의 TDD 동기신호(도 2의 (c))를 기준으로 생성되는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 TDD 동기신호가 기지국 안테나 장치에서 송수신되는 RF주기신호(도 2의 (b))와 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있으며, 이로 인하여 증폭된 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입되어, 상향 수신 경로에 구비된 아이솔레이터나 저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)가 파손될 수 있다.

따라서, 본 발명의 상기 기지국 안테나에 구비된 MCM(20)은, 기지국 본체 장비(BTS)에서 공급되는 변조 신호의 시분할 타이밍에 대응하는 TDD 동기신호와, RF 신호의 하향 전송 및 상향 수신 타이밍을 직접적으로 확인하여 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)를 생성한다. 즉, 상기 MCM(20)은 신호분리기(10)에서 분리된 제어신호로부터, 기지국 본체 장비(BTS)의 시분할 타이밍에 대응하는 TDD 동기신호를 확인하고, RF 검출기(50)에서 검출된 RF 신호의 세기를 확인함으로써, RF 주기신호의 하향 전송 및 상향 수신 타이밍을 확인한다. 그리고, 상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호 사이의 오차를 확인하고, 상기 오차가 허용치 범위(예컨대, 0~20㎲)를 초과할 경우, 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)를 송신 모드로 고정하여 생성한다.

비록, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 오차가 허용치 범위(예컨대, 0~20㎲)를 초과함에 대응하여, 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)를 송신 모드로 고정함을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다. 즉, 상기 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)는 수신신호증폭/분배모듈(70)에 구비된 아이솔레이터나 저잡음 증폭기(LNA) 등의 파손을 방지하기 위한 것으로써, 하향 송신되는 RF 신호가 상기 아이솔레이터나 저잡음 증폭기(LNA) 등이 구비된 상향 수신 경로에 유입되지 않도록, 구현되면 충분하다. 따라서, 상기 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)는 적어도 RF 신호가 하향 송신되는 구간에서 수신신호증폭/분배모듈(70)이 송신 모드를 유지하도록 구현되면 충분하다.

도 3은 도 1 중 수신신호증폭/분배모듈의 수신신호증폭기의 상세 블록 구성의 제1예시도이다. 도 3을 참조하면, 수신신호증폭기(72)는 상기 분배/위상천이모듈(60) 측과 연결되며 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)에 따라 송수신 신호의 경로를 스위칭하기 위한 제1스위치(722)와, 상기 방사소자(80)측과 연결되고 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)에 따라 송수신 신호의 경로를 스위칭하는 제2스위치(724)와, 수신시 상기 제2스위치(724)로부터 신호를 입력받아 해당 수신대역의 주파수만 통과시키는 대역통과필터(726)와, 상기 대역통과필터(726)의 출력신호를 저잡음 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(728)를 구비한다.

도 3에서 상기 제1 및 제2스위치는 SPDT(Single Pole Double Through) 스위치임을 예시하고 있으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2스위치는 SPST(Single Pole Single Through) 스위치가 채택될 수도 있다. 또한, 이러한, 상기 제1 및 제2스위치는 핀 다이오드(PIN), 트랜지스터(예, GaAs FET(field effect transistor)) 등으로 구현할 수 있다.

이러한 수신신호증폭기(72)에서 RF 신호의 하향 송신시에는, 상기 제1, 제2스위치(722, 724)가 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)에 의해 송신경로로 스위칭되며, 송신 RF 신호는 제1, 제2스위치(722, 724)를 통해 해당 방사소자(80) 측으로 전달된다.

한편, RF 신호의 상향 수신시에는, 상기 제1, 제2스위치(722, 724)가 시분할 송수신 제어신호(TDD Cntl)에 의해 수신경로로 스위칭되며, 각 방사소자(80)를 통해 수신된 신호는 상기 제2스위치(724)를 통해 상기 대역통과필터(726)에 제공되어 해당 수신 주파수 대역만 필터링된 후, 저잡음증폭기(728)에서 저잡음 증폭되어 제1스위치(722)를 통해 기지국 본체 장비(BTS) 측으로 전달된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 안테나는 방사소자(80)를 통해 수신된 신호가 근접 연결되어 있는 저잡음증폭기(728)에 의해 증폭되기 때문에 신호의 손실을 최소화할 수 있다. 특히, 종래와 비교하여, 본 발명에서는 수신 신호가 안테나 내부의 전송경로 상에서 추가적인 잡음이 포함되기 전에 증폭되므로 유효한 신호의 증폭 효율을 더욱 높일 수 있게 된다. 그리고 송신경로에 별다른 장치가 없기 때문에 RF 신호의 송신 시에 발생되는 손실을 최소화할 수 있다.

도 4는 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제2예시도로서, 도 4에 도시된 수신신호증폭기(72')의 구성은 도 3에 도시된 수신신호증폭기(72)의 구성과 유사하지만, 다만 수신신호 필터링을 위한 대역통과필터(726)가 구비되지 않고, 제2스위치(724)와 방사소자(80)측 사이에 송수신대역용 대역통과필터(727)가 구비된 다는 점에 차이점이 있다. 이와 같이 도 4에 도시된 수신신호증폭기(72')의 구성에서는, 송신 신호가 대역통과필터(727)를 통과하기 때문에 스퓨리어스 에미션(Spurious Emission)이 개선된다.

나아가, 상향 수신 경로 상으로 하향 송신용 RF 신호의 유입에 의해 저잡음증폭기(728) 등과 같은 부품 소자가 소손되는 것을 방지하기 위하여, 도 3 및 도 4에서 예시되는 수신신호 증폭기는 제1스위치(722)와 저잡음증폭기(728) 사이의 전송 경로 상에 마련되는 아이솔레이터(729)를 더 포함할 수 있다.

도 5는 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제3예시도로서, 도 5에 도시된 수신신호증폭기(72'')의 구성은 도 3에 도시된 구조와 유사하나, 저잡음증폭을 위한 장치로서, 주 저잡음증폭기(731) 외에 리던던시용으로 보조 저잡음증폭기(732)를 병렬적으로 구비한 것에서 차이가 있다. 이때 주 저잡음증폭기(731)와 보조 저잡음증폭기(732)간의 경로 설정을 위해 제3, 제4스위치(733, 734)가 구비될 수 있으며, 이때 제3, 제4스위치(733, 734)의 스위칭 제어신호는 MCM(20)으로부터 제공되도록 구성한다.

도 6은 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제4예시도로서, 도 6에 도시된 수신신호증폭기(73'")는 상기 도 4에 도시된 구조와 유사하나, 도 4에 도시된 구조와 더불어 저잡음증폭을 위한 장치로서 도 5에 도시된 주 저잡음증폭기(731) 외에 리던던시용으로 보조 저잡음증폭기(732)를 병렬적으로 구비한 것에서 차이가 있다. 도 6에 도시된 수신신호증폭기(73'")는 도 5에 도시된 수신신호 증폭 기와 마찬가지로, MCM(20)으로부터 제공되는 제어신호에 의해, 저잡음증폭기들(731,732) 간의 경로를 설정하는 제3, 제4스위치(733, 734)를 더 구비한다.

나아가, 도 3 및 도 4에서 예시되는 수신신호 증폭기와 마찬가지로, 상향 수신 경로 상으로 하향 송신용 RF 신호의 유입에 의해 저잡음증폭기(728), 스위칭 소자(733,734)등과 같은 소자가 소손되는 것을 방지하기 위하여, 도 5 및 도 6에서 예시되는 수신신호 증폭기는 제1스위치(722)와 제4스위치(734) 사이의 전송 경로 상에 마련되는 아이솔레이터(729)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 기지국 안테나가 타워탑 증폭기를 구비하지 않고 기지국 본체 장비(BTS)에 직접 연결됨을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변경되어 적용될 수 있음은 물론이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법의 동작 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 우선 본 발명이 적용되는 기지국 안테나는 701단계에서 기지국 본체 장비(BTS)로부터 RF 신호, 안테나 제어를 위한 제어신호, 및 DC 전원이 결합 및 증폭된 신호를 수신한다(701단계).

다음으로, 703단계에서는, 상기 수신된 신호로부터 RF 신호, 안테나 제어를 위한 제어신호, 및 DC 전원를을 각각 분리한다. 상기 신호들의 분리는 신호분리기(10)에 의해 수행될 수 있으며, 분리된 RF 신호, 제어신호, DC 전원은 각각 분배 /위상천이모듈(60), MCM(20), DC/DC 컨버터(30)로 제공될 수 있다.

한편, 제어신호를 수신한 MCM(20)은 기지국 본체 장비(BTS) 및 기지국 안테나의 에러 등을 감지하는 감시모듈로부터의 에러 발생 이벤트 신호를 수신함으로써, 장치의 에러 발생 여부를 확인할 수 있다.

기지국 본체 장비(BTS) 및 기지국 안테나에서 에러가 발생할 경우, 기지국 본체 장비(BTS)에서 생성되는 TDD 동기신호의 송수신 타이밍에 오류가 발생할 가능성이 크고, 기지국 안테나에서 에러가 발생할 경우 송수신되는 RF 신호에 오류가 발생하여 RF 주기신호의 송수신 타이밍에 오류가 발생할 가능성이 크다. 이러한 오류로 인하여 증폭된 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입되고, 상향 수신 경로에 구비된 아이솔레이터나 저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)가 파손될 수 있으므로, 707단계를 수행하기에 앞서, MCM(20)이 에러 발생 이벤트 신호의 수신 여부를 확인하는 705단계를 수행하는 것이 바람직하다. 705단계에서, 에러 발생이 감지되면 증폭된 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입되는 것을 방지하기 위하여, 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 하향 송신모드로 고정하는 706단계를 진행하고, 별도의 에러가 감지되지 않으면 707단계를 진행한다.

707단계에서, MCM(20)은 기지국 본체 장비(BTS)로부터 제공된 신호로부터 TDD 동기신호를 확인한다. 예컨대, 기지국 본체 장비(BTS)는 진폭편이변조(ASK : Amplitude Shift Keying), 주파수편이변조(FSK : Frequency Shift Keying), 위상편이변조(PSK : Phase Shift Keying)등의 방식에 기초하여 신호를 변조하여 전송할 수 있다. 이에 따라, 707단계에서, MCM(20)은 기지국 본체 장비(BTS)의 변조 방식에 기초하여, TDD 동기 신호를 검출 및 확인한다.

나아가, RF 신호의 상태를 분석하고 RF 신호의 위상을 제어하기 위하여, 기지국 안테나에서 송수신되는 RF신호는 RF 커플러(40) 및 RF 검출기(50)를 통해 MCM(20)에 제공된다. 이에 따라, 709단계에서 MCM(20)은 검출된 RF신호의 신호 세기를 이용하여 기지국 안테나에서 송수신되는 RF신호의 송수신 타이밍(즉, RF 주기신호)을 확인한다. 즉, 기지국 안테나에서 하향 송신되는 RF신호는 전력증폭기를 통해 신호의 세기가 증폭되며, 기지국 안테나로 상향 수신되는 RF 신호는 그 세기가 상대적으로 작다. 따라서, 709단계에서는 RF송수신 경로에 기준 세기 이상의 RF 신호가 유입되는 구간을 하향 송신구간으로 결정하고, 상기 기준 세기 미만의 RF 신호가 유입되는 구간을 상향 수신구간으로 결정한다.

한편, 도 2의 설명에서와 같이, 기지국 본체 장비(BTS)로부터 제공되는 TDD 동기신호와, 기지국 안테나를 통해 실질적으로 송수신되는 RF신호에 대한 RF주기신호는 서로 일치되지 않을 수 있다. 따라서, TDD 동기 신호에 기초하여 수신신호증폭/분배모듈(70)의 송수신 스위칭을 제어하면, 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입되어, 상향 수신 경로에 구비된 아이솔레이터나 저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)가 파손될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 711단계에서, MCM(20)은 707 및 709단계에서 확인된 상기 TDD 동기신호와 RF주기신호 사이의 오차를 확인한다(711단계). 713단계에서, 확인된 오차가 미리 정해진 허용치 범위(예컨대, 0~20㎲)를 벗어나는 경우, 송수신 스위칭 제어신 호(TDD Cntl)를 하향 송신모드로 고정하는 706단계를 진행하고, 미리 정해진 허용치 범위(예컨대, 0~20㎲) 내에 포함되는 경우, TDD 동기 신호에 맞추어 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 출력하는 715단계를 수행한다.

마지막으로 717단계에서, 기지국 안테나는 MCM(20)이 제공하는 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 기준으로하여, RF 신호를 송수신한다(717단계).

나아가 바람직하게, MCM(20)은 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 하향 송신모드로 고정하는 706단계를 진행한 후, 기지국 본체 장비(BTS) 측으로 기지국 안테나의 에러 발생 및/또는 상기 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어났음을 지시하는 신호를 전송하는 단계(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

이러한 701단계 내지 717단계는 기지국 안테나의 동작이 종료될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법에서, 기지국 본체 장비(BTS) 및 기지국 안테나에서 에러가 발생하거나, 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어나는 경우, 706단계가 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 하향 송신모드로 고정하는 것을 예시하였다. 그러나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 다양하게 변형되어 적용될 수 있음은 물론이다. 예컨대, 706단계는 하향 송신 RF신호가 수신신호증폭/분배모듈(70)의 상향 수신 경로에 유입됨에 따라 소자들이 파손되는 것을 방지하기 위한 것으로써, 706단계는 하향 전송 RF 신호가 상향 수신 경로로 유입되지 않도록 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 생성하면 충분하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 에러 발생 및/또는 상기 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어남에 대응하여, MCM(20)이 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 능동적으로 변형하여 제공하는 것을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 에러 발생 및/또는 상기 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어남과 상관없이, MCM(20)은 지속적으로 동일한 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 제공하되, 기지국 본체 장비(BTS) 측으로 기지국 안테나의 에러 발생 및/또는 상기 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어났음을 지시하는 신호를 전송하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, MCM(20)이 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 능동적으로 변형하여 제공하는 과정을, 에러 발생 및/또는 상기 오차가 미리 정해진 허용치 범위를 벗어남을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 기지국 본체 장비(BTS) 측으로부터 TDD 동기신호를 제공받지 못함에 대응하여, MCM(20)이 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 능동적으로 변형하여 제공하는 것도 가능하다. 예컨대, 기지국 본체 장비(BTS) 측으로부터 TDD 동기신호를 제공받지 못함에 대응하여, MCM(20)이 하향 전송 모드로 고정된 송수신 스위칭 제어신호(TDD Cntl)를 제공할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 방식의 이동통신 시스템용 기지국 안테나의 전체 블록 구성도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국 안테나의 TDD 동기신호 및 RF신호의 송수신 타이밍을 예시하는 타이밍도,

도 3은 도 1 중 수신신호증폭/분배모듈의 수신신호증폭기의 상세 블록 구성의 제1예시도,

도 4는 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제2예시도,

도 5는 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제3예시도,

도 6은 도 1 중 수신신호 증폭기의 상세 블록 구성의 제4예시도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법의 동작 순서를 도시하는 흐름도.

Claims

시분할 이중화(TDD; Time Division Duplex) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍을 제어하는 방법에 있어서,

기지국 본체 장비로부터 수신된 신호에서 제어신호 및 RF신호를 분리하는 단계와,

상기 수신된 변조 신호로부터 TDD 동기신호를 확인하는 단계와,

하향 송신 및 상향 수신되는 RF 신호로부터 RF 주기신호를 확인하는 단계와,

상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호의 사이의 오차를 확인하는 단계와,

상기 오차를 고려하여, 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계는,

상기 오차가 미리 정해진 임계값보다 상대적으로 적은 값을 나타내면, 상기 TDD 동기신호에 기초한 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고,

상기 오차가 미리 정해진 임계값과 같거나 상대적으로 큰 값을 나타내면, 하향 송신 타이밍으로 고정된 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계는,

상기 오차가 미리 정해진 임계값보다 상대적으로 적은 값을 나타내면, 상기 TDD 동기신호에 기초한 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고,

상기 오차가 미리 정해진 임계값과 같거나 상대적으로 큰 값을 나타내면, 적어도 상기 TDD 동기신호의 상향 수신 구간을 상기 RF 주기신호가 하향 송신 구간으로 설정한 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중, 어느 한 항에 있어서,

상기 기지국 본체 장비 및 기지국 안테나의 에러 발생 여부를 확인하는 단계를 더 포함하며,

상기 송수신 스위칭 제어신호를 출력하는 단계는, 상기 에러 발생 여부를 더 고려하여 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 RF 주기신호를 확인하는 단계는,

RF신호 전송 경로를 통해 하향 송신 및 상향 수신되는 RF 신호를 검출하는 과정과,

상기 검출된 RF 신호가 미리 정해진 수준 이상의 신호세기를 나타내는 구간을 하향 송신 타이밍으로 설정하고, 그 이외의 구간을 상향 수신 타이밍으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 시분할 이중화(TDD) 방식용 기지국 안테나의 송수신 타이밍 제어 방법.
시분할 이중화(TDD; Time Division Duplex) 방식용 기지국 안테나 장치에 있어서,

기지국 본체 장비로부터 합성되어 전송되는 RF(Radio Frequency) 신호와 안테나 제어를 위한 제어신호 및 동작 전원을 분리하기 위한 신호분리기와,

상기 신호분리기에서 분리되어 출력되는 RF 신호를 분배하고, 위상제어신호에 따라 상기 분배된 각각의 신호의 위상을 천이하여 상기 수신신호증폭기로 출력하는 분배/위상천이모듈과,

상기 기지국 본체 장비로부터 합성되는 전송되는 신호들 또는 상기 분리되어 출력되는 RF 신호 경로상에서 해당 신호와 커플링된 신호를 발생하는 커플러와,

상기 커플러에서 커플링된 신호로부터 RF 신호를 검출하는 RF 검출기와,

상기 신호분리기에서 분리된 동작 전원을 제공받아 상기 각각의 수신신호증폭기로 동작 전원을 제공하는 컨버터와,

상기 기지국 안테나의 방사소자에 연결되며, 상기 방사소자 측으로부터 제공된 상향 수신신호를 증폭하여 출력하는 수신신호증폭기와,

상기 신호분리기에서 분리된 제어신호 및 동작 전원을 제공받고, 상기 제어신호로부터 TDD 동기신호를 확인하고, 상기 RF 검출기에서 검출된 RF 신호를 제공받아 RF 주기신호를 확인하고, 상기 TDD 동기신호와 RF 주기신호 사이의 오차를 확인하여 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고, RF 신호의 상태를 파악하여 상기 위상 제어신호를 출력하는 MCM(Main Control Module)을 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항에 있어서, 상기 MCM은,

상기 TDD 동기신호와 RF 송수신 타이밍 사이의 오차가 미리 정해진 임계값보다 상대적으로 적은 값을 나타내면, 상기 TDD 동기신호에 기초한 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고,

상기 오차가 미리 정해진 임계값과 같거나 상대적으로 큰 값을 나타내면, 하향 송신 타이밍으로 고정된 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항에 있어서, 상기 MCM은,

상기 TDD 동기신호와 RF 송수신 타이밍 사이의 오차가 미리 정해진 임계값보다 상대적으로 적은 값을 나타내면, 상기 TDD 동기신호에 기초한 송수신 스위칭 제어신호를 출력하고,

상기 오차가 미리 정해진 임계값과 같거나 상대적으로 큰 값을 나타내면, 적어도 상기 TDD 동기신호의 상향 수신 구간을 상기 RF 주기신호가 하향 송신 구간으로 설정한 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항 내지 제8항 중, 어느 한 항에 있어서, 상기 MCM은,

상기 기지국 본체 장비 및 수신신호증폭기로부터 에러 발생 감지 신호를 수신하고, 상기 에러 발생 여부를 더 고려하여 송수신 스위칭 제어신호를 출력함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항에 있어서, 상기 MCM은,

상기 RF 검출기에서 검출된 상기 RF 신호가 미리 정해진 수준 이상의 신호세기를 나타내는 구간을 RF 주기신호의 하향 송신 구간으로 설정하고, 그 이외의 구간을 상향 수신 구간으로 설정함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항에 있어서, 상기 수신신호증폭기는 상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 하향 송신신호를 방사소자 측으로 전송하며,

상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 송수신 신호의 경로를 스위칭하기 위한 제1스위치와.

상기 방사소자 측과 연결되며 상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 상기 송수신 신호의 경로를 스위칭하는 제2스위치와,

수신시 상기 제2스위치로부터 수신신호를 입력받아 해당 수신대역의 주파수를 통과시키는 대역통과필터와,

상기 대역 통과 필터의 출력신호를 저잡음 증폭하여 상기 제1스위치로 출력하는 저잡음 증폭기를 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제6항에 있어서, 상기 수신신호증폭기는 상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 하향 송신신호를 방사소자 측으로 전송하며,

상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 송수신 신호의 경로를 스위칭하기 위한 제1스위치와.

상기 방사소자 측과 연결되며 송수신대역의 주파수를 통과시키는 대역통과필터와,

상기 대역통과필터 측과 연결되며 상기 송수신 스위칭 제어신호에 따라 상기 송수신 신호의 경로를 스위칭하는 제2스위치와,

수신시 상기 제2스위치로부터 수신신호를 입력받아 이를 저잡음 증폭하여 상기 제1스위치로 출력하는 저잡음 증폭기를 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제11항 또는 12항에 있어서,

상기 제1스위치와 저잡음 증폭기 사이에 구비되는 아이솔레이터를 더 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제11항 또는 12항에 있어서, 상기 저잡음증폭기와 병렬로 연결되는 적어도 하나 이상의 리던던시용 보조 저잡음증폭기와,

상기 저잡음증폭기와 상기 적어도 하나 이상의 보조 저잡음증폭기간의 경로 형성을 위한 보조 스위치 구조를 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.
제14항에 있어서,

상기 제1스위치와 보조 스위치 구조 사이에 구비되는 아이솔레이터를 더 포함함을 특징으로 하는 기지국 안테나.