KR100259143B1 - Apparatus for relaying wireless communication signal - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 셀룰라 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 셀룰라 통신 신호 중계장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cellular communication system, and more particularly to a cellular communication signal relay.
무선 통신 기술의 발달로 인해 현재 다양한 종류의 이동통신 시스템이 상용화되어 있는데, 이중 하나가 셀룰라 통신 시스템이다. 셀룰라 통신 시스템에서, 서비스 대상 지역은 복수의 셀로 분할되고, 각 셀 내에는 하나이상의 무선 기지국이 설치된다. 각 기지국에는 복수개의 주파수 채널 세트가 부여되며, 기지국은 상기 주파수 채널 세트를 사용하여 해당 셀 내에 있는 이동국 즉 단말기와 무선 링크에 의해 접속된다. 각 기지국은 통상 동축케이블이나 광케이블을 사용하여 무선교환국과 연결되며, 무선교환국은 광케이블에 의해 일반 공중통신망(PSTN)과 연결된다. 그리고 각 기지국에서 사용되는 주파수 채널은 충분한 거리를 두고 떨어져 있는 다른 기지국에서 재사용함으로써, 주어진 주파수 대역을 최대한 활용하여 가입자 수용 용량을 늘리게 된다.Due to the development of wireless communication technology, various kinds of mobile communication systems are currently commercialized, one of which is a cellular communication system. In a cellular communication system, a service target area is divided into a plurality of cells, and one or more wireless base stations are installed in each cell. Each base station is assigned a plurality of sets of frequency channels, which are connected by means of a radio link with a mobile station, i. Each base station is usually connected to a wireless switching center by using a coaxial cable or an optical cable, and the wireless switching center is connected to a general public telecommunication network (PSTN) by an optical cable. In addition, the frequency channel used in each base station is reused by other base stations apart from each other at sufficient distance, thereby maximizing subscriber capacity by making full use of a given frequency band.
이와 같은 셀룰라 방식 통신 시스템을 구성하는 경우, 산이나 빌딩 등에 의해 전파 전달이 차단되어 기지국과 단말기간의 통신이 장애를 받게되는 전파 음영 지역이 존재하게 된다. 이처럼 전파 음영 지역이 존재하면, 단말기가 음영 지역 내에 위치하고 있을 때에는 통신 채널이 형성되지 못해 통화가 개시되지 못하게 될 뿐만 아니라, 음영 지역밖에 있던 단말기가 통화 중에 음영지역 내부로 이동하게 되는 경우에는 통화가 단절되게 된다. 이에 따라 통신 서비스의 품질은 현저하게 저하되는 문제점이 있다.In the case of configuring such a cellular communication system, radio wave propagation is interrupted by a mountain, a building, or the like, so that a radio wave shadow area exists where communication between the base station and the terminal is disturbed. If the radio shadow area exists, the communication channel is not formed when the terminal is located in the shadow area, and the call cannot be initiated. You will be disconnected. Accordingly, there is a problem that the quality of communication service is significantly reduced.
음영 지역을 감소시키기 위한 종래의 방법으로는 전반적으로 각 셀의 크기를 감소시켜 마이크로셀로 만드는 것이다. 그러나 이러한 방법은 통신 사업자의 설비투자 부담을 크게 하는 문제가 있다. 설비투자 부담을 줄이기 위하여, 인구밀집 지역과 함께 음영 지역에 대해서도 마이크로셀을 도입하는 방법이 있다. 그렇지만 이 경우에도 통신 사업자의 설비투자 부담은 상당히 크게 되는데, 이는 음영 지역에 대해 별도의 기지국 설비가 구비되어야 할뿐만 아니라, 교환국에서 기지국까지의 통신선로가 확보되어야 하고 이러한 통신선로를 계속 유지시켜야만 하기 때문이다. 또한 음영 지역에 별도의 기지국 설비를 도입할 경우, 인접 기지국과의 주파수 재사용 패턴을 전체적으로 조정해야만 하게 되어 작업이 복잡해진다. 특히, 상기와 같은 음영 지역에서 통화 수요가 많지 않은 경우에는 해당 기지국에 배정된 채널 수에 비례하여 인접 채널에 사용될 수 있는 채널이 감소되어, 전체적으로 시스템의 가입자 수용 용량을 감소시키게 되는 문제점이 있게 된다.Conventional methods for reducing the shadow area generally reduce the size of each cell into microcells. However, this method has a problem of increasing the facility investment burden of the service provider. In order to reduce the burden of facility investment, there is a method of introducing microcells in shaded areas as well as populated areas. However, even in this case, the burden of the facility investment of the telecommunication service provider is very large, which requires not only a separate base station facility for the shaded area, but also a communication line from the switching center to the base station, which must be maintained. Because. In addition, the introduction of separate base station equipment in the shaded area is complicated by the overall adjustment of the frequency reuse pattern with neighboring base stations. In particular, when there is not much call demand in such a shaded area, a channel that can be used for an adjacent channel is reduced in proportion to the number of channels allocated to a corresponding base station, thereby reducing a subscriber capacity of the system as a whole. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 셀룰라 통신 시스템의 전파 음영 지역에서 셀룰라 통신 신호를 중계하기 위한 것으로서 구조가 간단하고 크기가 작은 무선신호 중계장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a wireless signal relay device having a simple structure and a small size for relaying cellular communication signals in a radio wave shadow area of a cellular communication system.
도 1은 본 발명에 의한 무선신호 중계장치가 사용되는 무선 통신 시스템을 보여주는 도면이다.1 is a view showing a wireless communication system using a wireless signal relay apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 무선신호 중계장치의 바람직한 실시예의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a preferred embodiment of a radio signal relay apparatus according to the present invention.
도 3은 도 2의 셀룰라 송수신부를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the cellular transceiver of FIG. 2.
도 4는 도 2의 변복조부를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating the modulation and demodulation unit of FIG. 2.
도 5는 도 2의 마이크로파 송수신부를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a microwave transceiver of FIG. 2.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 무선신호 중계장치는 두 대가 쌍을 이루어 동작하며, 기지국과 이동국간의 무선신호 전달을 중계한다.The wireless signal relay device of the present invention for achieving the technical problem is operated in two pairs, and relays the wireless signal transmission between the base station and the mobile station.
셀룰라 송수신부는 입력되는 제1 셀룰라 신호를 수신하고 증폭하여 증폭된 제1 셀룰라 신호를 변복조부에 출력하고, 상기 변복조부에서 출력되는 제2 셀룰라 신호를 증폭하여 안테나를 통해 복사한다.The cellular transceiver receives the first cellular signal inputted and amplified and outputs the amplified first cellular signal to the demodulator, and amplifies and copies the second cellular signal outputted from the modulated demodulator through an antenna.
상기 변복조부는 상기 쌍을 이루는 또 하나의 무선신호 중계장치에서의 신호 증폭율 변동을 요구하는 제1 감시 제어신호를 발생하고 변조하여 상기 증폭된 제1 셀룰라 신호와 합하여 마이크로파 송수신부로 전송한다. 또한 상기 변복조부는 상기 마이크로파 송수신부에서 출력되는 제2 셀룰라 신호 및 변조된 제2 감시 제어 신호를 수신하여, 상기 변조된 제2 감시 제어 신호를 복조하고 복조된 제2 감시 제어 신호에 따라 상기 제2 셀룰라 신호를 증폭시키며 상기 증폭된 제2 셀룰라 신호를 상기 셀룰라 송수신부에 출력한다.The modulation and demodulation unit generates and modulates a first supervisory control signal for requesting a signal amplification rate change in another pair of radio signal relays, and transmits the modulated first supervisory signal to the microwave transceiver. The modulator demodulates the second cellular signal output from the microwave transceiver and the modulated second supervisory control signal, demodulates the modulated second supervisory control signal, and demodulates the second supervisory control signal according to the demodulated second supervisory control signal. Amplifies a cellular signal and outputs the amplified second cellular signal to the cellular transceiver.
상기 마이크로파 송수신부는 상기 변복조부로부터 출력되는 제1 셀룰라 신호 및 변조된 제1 감시 제어 신호의 대역을 마이크로파대로 천이시켜 상기 쌍을 이루는 또 하나의 무선신호 중계장치로 복사한다. 또한, 상기 마이크로파 송수신부는 상기 또 하나의 무선신호 중계장치로부터 복사되는 변조된 제2 감시 제어 신호 및 제2 셀룰라 신호를 받아들여 증폭하고 증폭된 신호의 대역을 셀룰라 신호 대역으로 천이시켜, 주파수 천이된 제2 셀룰라 신호 및 변조된 제2 감시 제어 신호를 상기 변복조부로 출력한다.The microwave transceiver transmits the band of the first cellular signal and the modulated first supervisory control signal output from the modulation and demodulation unit to a microwave to copy it to another pair of wireless signal relays. In addition, the microwave transceiver receives and amplifies the modulated second supervisory control signal and the second cellular signal copied from the another radio signal repeater and transitions the band of the amplified signal to the cellular signal band, the frequency shifted And outputs a second cellular signal and a modulated second supervisory control signal to the modulator.
상기 셀룰라 송수신부, 상기 변복조부 및 상기 마이크로파 송수신부는 기능적으로 연이어져 있고 구조적으로 일체형인 하나의 모듈로 제작될 수도 있다.The cellular transceiver, the modulation and demodulation unit, and the microwave transceiver may be manufactured as one module that is functionally connected and structurally integrated.
상기 제1 셀룰라 신호는 다운링크 셀룰라 신호이고 상기 제2 셀룰라 신호는 업링크 셀룰라 신호일 수도 있고, 반대로 상기 제1 셀룰라 신호는 업링크 셀룰라 신호이고 상기 제2 셀룰라 신호는 다운링크 셀룰라 신호일 수도 있다.The first cellular signal may be a downlink cellular signal and the second cellular signal may be an uplink cellular signal, whereas the first cellular signal may be an uplink cellular signal and the second cellular signal may be a downlink cellular signal.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 무선신호 중계장치가 사용되는 무선 통신 시스템을 보여준다. 도시된 바와 같이, 서비스 지역은 복수의 셀들(12, 14)로 분할되어 있고, 각 셀(12, 14)내에는 하나의 기지국(16)이 설치되어 있다. 상기 기지국(16)은 셀 내에 있는 이동국(18)과 무선 링크에 의해 접속될 수 있다. 또한 기지국(16)은 물리적으로 동축케이블이나 광케이블 형태를 가지는 전용회선(20)에 의해 무선교환국(10)과 연결되며, 무선교환국(10)은 광케이블에 의해 일반 공중통신망(PSTN)과 접속되어 있다.1 shows a wireless communication system using a wireless signal relay device according to the present invention. As shown, the service area is divided into a plurality of
무선교환국(10)은 공중통신망으로부터 이동국(18)으로의 통화를 연결시키기 위해 공중통신망으로부터 상기 이동국 근처에 있는 기지국(16)으로의 통신 채널 라우팅을 제어한다. 또한 무선교환국(10)은 단말기로부터 공중통신망간의 채널 라우팅을 제어하고, 이동국들간의 통화를 매개하기 위해 기지국들간의 채널 라우팅을 제어한다.The
기지국(16)과 이동국(18)사이에 큰 장애물이 많지 않아 기지국(16)과 이동국(18)간에 직접 통신이 가능한 경우, 통신이 개시되는 과정은 다음과 같다. 이동국(18)이 통화를 시작하고자 할 경우, 제어 메시지가 가장 가까운 기지국(16)으로 전송된다. 기지국(16)은 통화 요구 메시지를 받으면 통화 상대방의 전화번호를 무선교환국(10)에 전송하고, 이에 응답하여 교환국(10)은 통화를 연결하게 된다.When there is not much big obstacle between the
한편, PSTN 또는 다른 이동국으로부터 이동국(18)으로 전화가 걸려오는 경우에는, 먼저 무선교환국(10)은 통화 정보를 모든 기지국(16)에 전송한다. 이에 응답하여 각 기지국(16)은 페이징 메시지를 각각의 셀 영역 내에서 전송한다. 만약 해당 이동국(18)이 상기 페이징 메시지를 수신하게 되면, 이동국(18)은 제어 메시지를 기지국(16)으로 송신하게 된다. 상기 제어 메시지를 수신한 기지국(16)은 무선교환국(10)에 해당 이동국이 자신의 관할 영역에 있음을 알리게 되고, 무선교환국(10)의 제어 하에 통화가 개시된다.On the other hand, when a call is made to the
한편, 도 1의 통신 시스템에서 산 또는 그밖의 지형지물이나 인공 구조물로 말미암아 기지국과 이동국간에 직접 통신이 불가능하거나 적합하지 않은 경우에는, 기지국과 이동국간의 통신은 본 발명의 무선신호 중계장치들(22, 24)에 의해 중계되어 행해진다.On the other hand, in the communication system of FIG. 1, if the communication between the base station and the mobile station is not possible or suitable due to a mountain or other feature or artificial structure, the communication between the base station and the mobile station is performed by the radio
중계장치(22)는 기지국(16)에서 이동국(26)으로 전달되어야 하는 셀룰라 통신 신호를 받아들이고, 상기 셀룰라 통신 신호의 주파수 대역을 마이크로파대로 천이시켜 마이크로파 신호를 중계장치(24)로 송신한다. 중계장치(24)는 상기 마이크로파 신호를 받아들이고 여기에 포함되어 있는 셀룰라 통신 신호를 추출하여 다시 재복사하게 되며, 단말기(26)는 이 재복사된 셀룰라 신호를 수신하게 된다.The
역으로, 이동국(26)에서 기지국(16)으로 전달되는 셀룰라 통신 신호를 살펴보면, 중계장치(24)는 이동국(26)으로부터 출력되는 셀룰라 신호를 받아들이고, 상기 셀룰라 신호의 주파수 대역을 마이크로파대로 천이시켜 마이크로파 신호를 중계장치(22)로 송신한다. 중계장치(22)는 상기 마이크로파 신호를 받아들이고 여기에 포함되어 있는 셀룰라 신호를 추출하여 다시 재복사하게 되며, 기지국(16)은 이 재복사된 셀룰라 신호를 수신하게 된다.Conversely, looking at the cellular communication signal transmitted from the
중계장치들(22, 24)에 의해 셀룰라 신호가 중계되는 점을 제외하고는, 기지국(16)과 이동국(26)사이에서 통화가 개시되는 과정과 타 기지국과 핸드호프가 행해지는 과정은 이동국(18)에 대해 행해지는 통상의 과정과 동일하다.Except that the cellular signal is relayed by the
즉, 이동국(26)이 통화를 시작하고자 할 경우, 제어 메시지가 중계장치들(22, 24)을 경유하여 가장 가까운 기지국(16)으로 전송된다. 기지국(16)은 통화 요구 메시지를 받으면 통화 상대방의 전화번호를 무선교환국(10)에 전송하고, 이에 응답하여 교환국(10)은 통화를 연결하게 된다.That is, when the
한편, PSTN 또는 다른 이동국으로부터 이동국(26)으로 전화가 걸려오는 경우에는, 먼저 무선교환국(10)은 통화 정보를 모든 기지국(16)에 전송한다. 이에 응답하여 각 기지국(16)은 페이징 메시지를 각각의 셀 영역 내에서 전송한다. 중계장치(22)는 상기 페이징 메시지를 수신하고 중계장치(24)로 전송하고, 상기 중계장치(24)는 전송된 페이징 메시지를 셀룰라 주파수로 재복사한다. 만약 해당 이동국(26)이 상기 페이징 메시지를 수신하게 되면, 이동국(26)은 중계장치들(24, 22)을 경유하여 제어 메시지를 기지국(16)으로 송신하게 된다. 상기 제어 메시지를 수신한 기지국(16)은 무선교환국(10)에 해당 이동국이 자신의 관할 영역에 있음을 알리게 되고, 무선교환국(10)의 제어 하에 통화가 개시된다.On the other hand, when a call is made to the
이와 같이, 본 발명의 무선신호 중계장치는 쌍으로서 설치되며, 각각의 무선신호 중계장치는 대칭적인 기능을 수행하며, 거의 동일한 구성을 가진다. 이하의 설명에서 두 무선신호 중계장치들(22, 24) 중 어느 하나를 설명함에 있어서, 다른 하나를 언급할 때에는 "대국"이라는 용어를 사용하기로 한다.As such, the radio signal relays of the present invention are installed in pairs, and each radio signal relay device performs a symmetrical function and has almost the same configuration. In the following description, in describing any one of the two
도 2는 도 1의 무선신호 중계장치의 바람직한 실시예의 블록도이다. 무선신호 중계장치(22, 24)는 셀룰라 송수신부(30)와, 변복조부(32)와, 마이크로파(M/W) 송수신부(34)를 포함한다.2 is a block diagram of a preferred embodiment of the wireless signal relay of FIG. The radio signal relays 22 and 24 include a
상기 셀룰라 송수신부(30)는 기지국(16)으로부터의 셀룰라 신호를 수신하고 증폭하여 출력한다. 또한 셀룰라 송수신부(30)는 기지국(16)으로 전송되어야 할 셀룰라 신호를 변복조부(32)로부터 입력하고, 이를 증폭하여 출력한다. 상기 변복조부(32)는 무선신호 중계장치의 동작을 설정하고 제어하며 감시하기 위한 것이다. 상기 마이크로파(M/W) 송수신부(34)는 대국과 18 GHz 또는 23 GHz 대역의 마이크로파를 송수신한다. 한편, 상기 셀룰라 송수신부(30)와 변복조부(32)간에는 서비스 신호가 교환되고, 변복조부(32)와 M/W 송수신부(34)사이에는 서비스 신호와 함께 제어 신호가 교환된다.The
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 무선신호 중계장치(22, 24)는 일체형으로서 제작된다. 그렇지만, 지형적인 요건 등으로 인해 셀룰라 송수신용 안테나와 마이크로파 송수신용 안테나사이에 거리를 둘 필요가 있는 경우에는, 상기 셀룰라 송수신부(30)와, 변복조부(32) 및 마이크로파(M/W) 송수신부(34) 각각을 별개의 모듈로 제작하거나 또는 어느 하나만을 별개로 하여 총 2개의 모듈로 제작하고, 각 모듈을 동축 케이블에 의해 연결할 수도 있다.In a preferred embodiment of the present invention, these radio signal relays 22, 24 are manufactured as one piece. However, when it is necessary to keep the distance between the cellular transmission and reception antenna and the microwave transmission and reception antenna due to geographic requirements, the cellular transmission and
도 3은 도 2의 셀룰라 송수신부(30)를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the
기지국으로부터 방사된 셀룰라 신호는 안테나(42)를 통해서 입력된다. 상기 셀룰라 신호는 869∼894 MHz 또는 1.84∼1.87 MHz의 범위 내에 있으며, 본 중계장치를 사용하는 통신 사업자에 따라 구체적인 범위는 정해진다. 저잡음 증폭기(44)는 상기 셀룰라 신호를 증폭하여 셀룰라 입력 신호(CS_IN)로서 변복조부(32)에 출력한다. 전력 증폭기(46)는 변복조부(32)로부터 입력되는 셀룰라 출력 신호(CD_OUT)를 받아들여 증폭한다. 증폭된 신호는 안테나(48)를 통해 방사되어 기지국에 도달하게 된다. 상기 방사되는 셀룰라 신호는 824∼849 MHz 또는 1.75∼1.78 MHz의 범위 내에 있으며, 마찬가지로 통신 사업자에 따라 구체적인 범위는 정해진다. 한편, 송신용 및 수신용 안테나(42, 48)는 셀룰라 기지국용 레벨의 안테나들이 사용될 수 있다. 이러한 안테나들은 가격이 저렴하기 때문에, 본 실시예에 있어서 송신용과 수신용을 별개로 사용한다. 그렇지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 다이플렉서(Diplexer)를 사용하고 하나의 안테나만을 사용할 수도 있다.The cellular signal radiated from the base station is input through the
도 4는 도 2의 변복조부(32)를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating the modulation and
셀룰라 송수신부(30)로부터 입력된 셀룰라 입력 신호(CS_IN)는 커플러(50)에 의해 감시 제어 신호와 혼합된 후 고주파 출력 신호(RF_OUT)로 출력된다. 마이크로프로세서(52)는 전송되는 신호의 감쇠 정도를 나타내는 감시 제어 신호를 발생하여 출력한다. 변조기(54)는 발진기(제2)에서 출력되는 주파수를 사용하여 감시 제어 신호를 변조한다. 본 실시예에 있어서 상기 변조기(54)에서 사용되는 변조기법은 2진 위상편이키잉(BPSK) 변조인데, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 4진 위상편이키잉(QPSK) 변조 등 다른 변조기법이 사용될 수도 있다.The cellular input signal CS_IN input from the
상기 발진기(56)는 OCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)와, 분주기 및 PLL을 사용하여 구성되며, OCXO에 의해 발진된 주파수를 분주하고 록킹(Locking)함으로써, 감시 제어 신호를 전송하기 위한 부반송파를 생성한다. 상기 부반송파는 셀룰라 신호(CS_IN)의 대역 하단보다 1∼4 MHz 정도 낮은 값을 가지는 주파수를 가진다. 그렇지만, 이 값은 단지 예시적인 값에 불과하며 정부의 주파수 배분 정책, 사업자의 상황 및 감시 제어 신호의 대역폭에 따라 달라질 수 있다.The
한편, 대역통과필터(60)는 M/W 송수신부(34)로부터 입력되는 고주파 입력 신호(RF_IN)를 받아들여 필터링을 행한다. 필터링된 신호는 증폭기(62)에 의해 증폭된다. 증폭된 신호는 혼합기(64)를 거치면서 베이스밴드 신호를 포함하는 신호로 변환된 후, 가변이득 증폭기(66)에 의해 이득이 조절된다. 대역통과필터(68)는 증폭된 베이스밴드 신호 중에서 감시 제어 신호를 배제시키고 셀룰라 신호만을 추출한다. 혼합기(70) 및 대역통과필터(74)는 셀룰라 신호의 주파수 대역을 발진기(72)에서 출력되는 신호의 주파수만큼 높여서, 통상의 셀룰라 서비스 신호와 같은 주파수 대역을 갖도록 복원하고, 대역이 복원된 신호를 셀룰라 출력 신호(CS_OUT)로서 셀룰라 송수신부(30)로 출력한다. 상기 발진기(72)로도 OCXO를 사용하는 발진기가 사용된다.On the other hand, the
한편, 가변이득 증폭기(66)에서 출력되는 신호는 저역통과필터(76)에도 공급된다. 상기 저역통과필터(76)는 베이스밴드 신호 중에서 감시 제어 신호만을 추출한다. 증폭기(78)는 상기 감시 제어 신호를 증폭하고, 저역통과필터(80)는 증폭기에서 유입된 잡음을 제거하기 위해 다시 저역통과 필터링을 행한다. 이와같이 필터링된 신호는 복조기(82)에서 BPSK 또는 QPSK 복조되어, 대국의 마이크로프로세서에서 전송한 감시 제어 신호로 정확히 재생되게 된다.On the other hand, the signal output from the
아울러, 복조기(82)는 복조된 감시 제어 신호의 크기를 사전에 실험적으로 구해져 내부 메모리에 저장되어 있는 예측치와 비교함으로써, 신호의 감쇠 정도를 판단할 수 있다. 이러한 신호 감쇠 정도에 따라, 복조기(82)는 가변이득 증폭기(66)의 이득을 조정한다. 한편, 이와는 별도로 복조기(82)는 신호의 감쇠 정도를 마이크로프로세서(52)에 출력하여, 마이크로프로세서(52)가 대국의 마이크로프로세서(52)에 전송신호의 이득을 증감해줄 것을 요구할 수도 있다.In addition, the
한편, 도 4에서 저역통과필터(84)는 복조기(82)에서 복조된 감시 제어 신호를 필터링하여 전압제어발진기(VCO: 86)용 제어전압을 형성한다. 전압제어발진기(86)는 상기 제어전압에 따라 가변되는 주파수를 출력한다. 전압제어발진기(86)의 출력 신호는 혼합기(88) 및 대역통과필터(89)를 경유하여 혼합기(64)에 입력된다. 이에 따라, 저역통과필터(84)와 전압제어발진기(86)를 포함하는 루프는 PLL 회로를 구성하게 된다. 이러한 PLL 회로에 의해, 마이크로파대 신호를 주고 받는 두 중계장치에 있어서 후술하는 고주파 발진기(Dielectric Resonance Oscillator: DRO)의 주파수 편차가 제거되며, 두 중계장치간에 전송된 신호의 복조에는 OCXO의 주파수 편차만이 영향을 주게 된다.Meanwhile, in FIG. 4, the
한편, 본 실시예에 있어서 변복조부(32)의 마이크로프로세서(52)는 LAN이나 모뎀을 통해 기지국과 연결되어 망관리 신호를 교환할 수도 있다. 상기 망관리 신호의 예로서, 중계장치의 장비상태 신호를 들 수 있다. 도시되지 않았지만, 본 발명의 중계장치에 있어서 셀룰라 송수신부(30) 및 M/W 송수신부(34)는 자체적인 마이크로프로세서와 수개의 센서들을 구비하고 있다. 상기 센서들은 장치의 문이 열렸는지 여부, 냉각팬의 동작 여부, 주변 온도, 증폭기의 동작 여부 등을 탐지하여, 상기 마이크로프로세서에 보고하게 된다. 이러한 보고 내용은 변복조부(32)의 마이크로프로세서(52)에 통지되고, 마이크로프로세서(52)는 상기 통지 내용 따라 대국이나 기지국으로 상기 통지 내용을 전송하게 된다. 도 4에서 신호(NMS_I/O)는 이와 같이 입출력되는 망관리 신호를 나타내는 것이다.On the other hand, in the present embodiment, the
이와 같이, 셀룰라 송수신부(30) 및 M/W 송수신부(34)의 마이크로프로세서들과 변복조부(32)의 마이크로프로세서(52)간에 전송되는 망관리 신호와, 본 발명의 중계장치와 기지국간에 전송되는 망관리 신호는 주파수편이키잉(Frequency Shift Keying: FSK)에 의해 변조되어 교환된다.As such, the network management signal transmitted between the microprocessors of the
도 5는 도 2의 M/W 송수신부(34)를 도시한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating the M /
혼합기(92)에는 변복조부(32)로부터 서비스 신호와 감시 제어 신호가 혼합된 고주파 입력 신호(RF_IN)가 입력된다. 고주파 발진기들(94, 108)로는 유전체 공진 발진기(Dielectric Resonance Oscillator: DRO)가 사용된다. 이러한 고주파 발진기들(94, 108)은 18 GHz, 23 GHz 또는 38 GHz 근처의 주파수를 발진하는데, 본 실시예에서는 23 GHz 근처의 발진 주파수가 사용된다. 이 발진 주파수는 서비스 대역 신호와 마이크로파 대역 신호간의 변복조에 사용된다.The
혼합기(92) 및 대역통과필터(96)는, 고주파 발진기(94)의 발진 주파수를 사용하여, 서비스 대역의 고주파 입력 신호(RF_IN)의 주파수 대역을 마이크로파 대역으로 높이게 된다. 전력 증폭기(98)는 대역통과필터(96)에서 출력되는 고주파 신호를 증폭시킨다. 도파관 필터(Waveguide Filter, WG filter: 100)는 전력 증폭기(98)로부터의 증폭된 고주파 신호가 보다 정교하게 21.6∼22.2 GHz의 대역폭을 갖도록 필터링한다. 도파관 필터(100)에서 필터링된 신호는 서큘레이터(110)를 거친 후 안테나(112)에 의해 전파 음영 지역 내에 위치하고 있는 대국으로 복사된다.The
한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 상기 도파관 필터(100) 대신에 마이크로파 모놀리딕 집직회로(MMIC)가 사용될 수 있다. 이러한 경우, MMIC는 신호 손실이 그리 크지 않을 것이 요구된다.Meanwhile, in another embodiment of the present invention, a microwave monolithic integrated circuit (MMIC) may be used instead of the waveguide filter 100. In this case, the MMIC requires that the signal loss is not very large.
상기 서큘레이터(110)는 도파관 필터(100)에서 출력되는 신호는 안테나(112)로만 진행하고, 안테나(112)에 수신된 신호는 도파관 필터(102)로만 진행하도록 신호 경로를 조절한다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 서큘레이터(110) 및 두 개의 도파관 필터들(100, 102)은 하나의 다이플렉서(Diplexer)에 의해 대체될 수도 있다.The
한편, 대국으로부터 송신된 신호는 안테나(112)를 통해 받아들여져 도파관 필터(102)에 의해 필터링되는데, 본 실시예에 있어서 상기 도파관 필터(102)의 통과 대역폭은 22.8∼23.4 GHz이다. 필터링된 신호는 저잡음 증폭기(104)에 의해 증폭된다. 증폭된 신호는 혼합기(106)에 의해 고주파 발진기(108)의 출력주파수와 곱해진 후, 고주파 입력 신호(RF_IN)로서 변복조부(32)로 출력된다. 그리고 상술한 바와 같이, 상기 고주파 입력 신호(RF_IN)는 변복조부(32)의 대역통과필터(60)에 의해 필터링되어 서비스 대역 근처의 주파수 대역을 가지게 된다. 한편, 도 4의 상기 대역통과필터(60)는 도 5의 M/W 송수신부(34) 내에서 혼합기 (106) 후단에 위치할 수도 있다.On the other hand, the signal transmitted from the power station is received through the
한편, 위에서 기술한 바와 같이, M/W 송수신부(34)에도 별도의 마이크로프로세서가 내장되어 있어서, 시스템 파라미터를 설정하고 시스템의 동작을 감시하게 된다. 또한 이 마이크로프로세서는 변복조부(32)의 마이크로프로세서(52)와 통신을 함으로써 원격 망 관리 및 설정을 가능하게 한다. 마이크로프로세서는 변복조부(32)로부터 명령을 받아서 저잡음 증폭기(104)의 증폭률을 설정하기도 한다.On the other hand, as described above, the M /
위에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 무선신호 중계장치는 2대가 쌍을 이루어 동작을 하게 된다. 그런데, 서비스 안정성을 위해 각각의 위치에 2대 이상의 중계장치를 설치하고 이중 한 대씩만 동작하도록 하고, 장치에 중대한 하자가 발생한 경우 자동으로 절체되게 할 수도 있다. 이때 장치의 1:1 절체는 망관리 신호를 토대로 마이크로프로세서(52)가 결정하게 된다.As described above, the wireless signal relay of the present invention operates in pairs. However, in order to ensure service stability, two or more relay devices may be installed at each location, and only one of them may be operated, and may be automatically switched in the event of a serious defect in the device. At this time, the 1: 1 switching of the device is determined by the
한편, 본 명세서에 있어서 감시 제어 신호에 대해 혼동이 발생할 수 있는 부분에서는 제1 감시 제어 신호와 제2 감시 제어 신호로 구분하여 표기하였는데, 제1 감시 제어 신호는 각 중계장치에서 대국으로 전송되는 신호이고 제2 감시 제어 신호는 대국으로부터 받아들여지는 신호를 말한다. 혼동이 생기지 않을 수 있는 부분에서는 간결함을 위해 양자를 감시 제어 신호라 표기하였다.Meanwhile, in the present specification, where the confusion may occur with respect to the supervisory control signal, the first supervisory control signal and the second supervisory control signal are separately indicated, and the first supervisory control signal is a signal transmitted from each relay to a power station. And the second supervisory control signal refers to a signal received from a large power. In areas where confusion may not occur, both are labeled as supervisory control signals for the sake of brevity.
상술한 바와 같이, 본 발명의 무선신호 중계장치는 셀룰라 통신 시스템의 전파 음영 지역에서 사업자가 별도의 기지국을 건설할 필요가 없이 셀룰라 통신 신호를 중계할 수 있게 해준다. 특히, 본 발명의 장치는 기지국 설비에 비해 구조가 간단하고 크기가 작기 때문에, 통신 사업자로 하여금 설치 비용 및 서비스 원가를 낮추게 해주는 효과가 있다.As described above, the radio signal relay device of the present invention enables the operator to relay cellular communication signals in the radio shadow area of the cellular communication system without having to construct a separate base station. In particular, the apparatus of the present invention has a simple structure and a small size compared to the base station equipment, thereby reducing the installation cost and the service cost of the service provider.
또한, 본 발명의 중계장치들간의 감시 제어 신호 교환에 의해 신호의 세기를 조절할 수 있기 때문에, 중계손실을 일정하게 유지할 수 있다. 이처럼 신호의 세기를 적응적으로 조절할 수 있다는 점은 통화 접속율 및 유지율을 높이는데 큰 도움을 줄 수 있다. 특히 코드분할다중접속(CDMA) 방식의 셀룰라 전화망에 채용되는 경우, 단말기가 프레임 에러율(Frame Error Rate)을 토대로 기지국에 출력을 높여줄 것을 요구하는 빈도를 줄일 수 있기 때문에, 기지국의 데이터 처리 부담을 줄이고 시스템 안정성을 높여준다.In addition, since the intensity of the signal can be adjusted by the supervisory control signal exchange between the relay devices of the present invention, the relay loss can be kept constant. This adaptive control of signal strength can greatly help to increase call coverage and retention. In particular, in the case of the CDMA cellular telephone network, the frequency of the terminal requiring the base station to increase the output based on the frame error rate can be reduced, thereby reducing the data processing burden of the base station. Reduce system reliability.
아울러, 이와 같은 무선신호 중계장치는 전파 음영 지역뿐만 아니라 통신 수요가 적은 지역에서 활용될 수도 있어 통신 사업자의 망 구축 및 유지 비용이 크게 절감될 수 있다.In addition, such a radio signal relay device may be utilized in areas where communication demand is low as well as in the radio shadow area, the network construction and maintenance costs of the telecommunication operators can be greatly reduced.
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