KR101993178B1 - Multi-signal repeater and wireless communication system thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이며, 구체적으로는 전파 음영 지역에서의 원활한 무선 통신 서비스를 이용할 수 있고, 무선통신 서비스 사업자의 도움없이도 사용자가 쉽게 설치하여 전파 음영 지역에서의 통신을 가능하게 하는 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-signal repeater and a wireless communication system including the multi-signal repeater. More particularly, the present invention relates to a multi-signal repeater and a wireless communication system including the same, And a wireless communication system including the multi-signal repeater.
무선 통신 서비스와 관련하여 일반적으로 전파 음영 지역이라 함은, 건물 등과 같은 인공 구조물이나 산과 같은 지형적 또는 기타 환경적 요인으로 인해 신호의 세기가 미약하여 무선 통신 기지국과의 통신이 원활하지 않은 지역 또는 불통 지역을 일컫는다. 전파 음영 지역에서의 무선 통신을 위해, 증폭기를 탑재한 중계기가 사용되고 있다. 음영 지역을 해소하여 무선 통신 서비스를 받기 위해서는 통신 서비스 가입자는 해당 통신사에 별도로 요청하여 통신사로부터의 전문가 출장을 요청하여 도움을 받아야 하는 불편함이 따른다. 그렇지 않고, 가입자가 일반적인 중계기를 임의로 설치하여 해당 통신 서비스를 이용하고자 하는 경우, 중계기 내의 증폭기에서 불필요한 모든 주파수 대역의 신호들을 증폭시키게 되고, 가입자의 단말기 측에서는 원활한 통신이 어려운 문제가 있다. 이와 같이 중계기의 설치나 설정이 어려울 뿐만 아니라, 사용자들 각각의 가입 통신사가 다르거나 다른 통신 서비스를 이용하고자 하는 사용자들이 기지국과의 원활한 통신을 위해 해당 통신사들 각각의 설치 전문가가 현장으로 파견되어야 하는 불편함 또는 그로 인한 추가 설치비용 부담이 따르게 된다. 따라서, 이와 같은 불편함이나 문제들을 해결할 수 있는 방안이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.In general, in the case of wireless communication services, a radio-shaded area refers to a region where communication with the radio communication base station is not smooth due to weak signal intensity due to geographical or other environmental factors such as artificial structures such as buildings, mountains, Area. A repeater equipped with an amplifier is used for wireless communication in a radio wave shadow area. In order to solve the shadow area and receive the wireless communication service, the subscriber of the communication service requests separately from the corresponding communication company to request a specialist business trip from the communication company and inconvenience to receive help. Otherwise, if a subscriber wants to install a general repeater to use the communication service, amplifiers in all the unnecessary frequency bands are amplified by the amplifier in the repeater, and there is a problem that communication is difficult on the subscriber's terminal side. In addition to the difficulty in setting up and setting up the repeater, it is difficult for the users who want to use different communication services or the different communication companies of the respective users to communicate with the base station, Inconvenience, or additional installation cost. Therefore, there is a need in the art to solve such inconveniences or problems.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전파 음영 지역의 해소를 위한 중계기의 설치에 있어서 종래의 중계기의 설치나 설정에 있어서의 어려움을 해소하고, 통신사들의 설치 전문가에 의하지 않고서도 설치나 설정이 가능한 새로운 개념의 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to solve the difficulties in installation and setting of a conventional repeater in the installation of a repeater for solving a radio wave shadow area and to provide a new Signal repeater and a wireless communication system including the multi-signal repeater.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 기지국과 이용자 단말기 측과의 통신을 위한 멀티-신호 중계기는, 기지국과 단말기 간에 신호들을 송수신하기 위한 송수신 안테나와, 상기 송수신 안테나에서 수신한 신호들에 대하여 주파수 하향 변환하고, 상기 송수신 안테나를 통해 송신할 신호들을 주파수 상향 변환하는, 업-다운 컨버터와, 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 채널 필터와, 상기 채널 필터를 통과한 신호들의 파워를 디텍팅하여 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키는 파워 디텍팅/스위칭부와, 상기 파워 디텍팅/스위칭부에 의해 오프되지 않은 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터와, 상기 디지털-아날로그 컨버터에 의해 변환된 후 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 상향 변환된 아날로그 신호를 증폭하는 증폭부 - 상기 증폭부에 의해 증폭된 아날로그 신호는 상기 송수신 안테나를 통해 송신됨 - 를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a multi-signal repeater for communication between a base station and a user terminal, comprising: a transmission / reception antenna for transmitting and receiving signals between a base station and a terminal; Down converter for frequency up-converting signals to be transmitted through the transmission / reception antenna and for up-converting signals to be transmitted through the transmission / reception antenna, an analog-to-digital converter for converting the frequency down- A channel filter for passing only signals of a specific channel among the digital signals converted by the analog-to-digital converter; and a detector for detecting the power of the signals having passed through the channel filter, A power detecting / switching unit for causing the power detecting / An amplifier for amplifying the frequency-up-converted analog signal by the up-down converter after being converted by the digital-to-analog converter; And the analog signal is transmitted through the transmission / reception antenna.
일 실시예에 따라, 상기 송수신 안테나는, 소정의 주파수 대역 내의 복수 개의 신호들을 수신하고, 상기 채널 필터는, 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호들 각각에 대하여 선택적으로 필터링가능하도록 복수 개의 필터들을 포함한다.According to one embodiment, the transmitting and receiving antenna receives a plurality of signals in a predetermined frequency band, and the channel filter includes a plurality of filters such that the plurality of signals can be selectively filtered for each of a plurality of signals received through the transmitting and receiving antenna. .
일 실시예에 따라, 상기 멀티-신호 중계기는, 상기 파워 디텍팅/스위칭부와 상기 디지털-아날로그 컨버터 사이에서 상기 파워 디텍팅/스위칭부에 의해 오프되지 않은 신호들에 대하여 파워를 조절하는 게인 컨트롤부를 더 포함한다.According to one embodiment, the multi-signal repeater may include a gain control for regulating power between signals not turned off by the power detecting / switching unit between the power detecting / switching unit and the digital-analog converter .
일 실시예에 따라, 상기 게인 컨트롤부는, 상기 파워 디텍팅/스위칭부에 의해 오프되지 않은 신호들의 파워를 동일하게 조절한다.According to one embodiment, the gain control unit adjusts the powers of the signals not turned off by the power detecting / switching unit equally.
일 실시예에 따라, 상기 채널 필터, 상기 파워 디텍팅/스위칭부, 및 상기 게인 컨트롤부는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현된다.According to one embodiment, the channel filter, the power detection / switching unit, and the gain control unit are implemented by an FPGA (Field Programmable Gate Array).
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 무선 통신 시스템은, 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호들로 무선 통신 서비스를 제공하는 복수 개의 기지국들과, 상기 기지국들 각각에 대하여 무선 통신 서비스를 받는 복수 개의 이용자 단말기들과, 상기 기지국들과 상기 이용자 단말기들 간을 중계하기 위한 멀티-신호 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템으로서, 여기서, 상기 멀티-신호 중계기는, 상기 기지국들과 단말기 간에 신호들을 송수신하기 위한 송수신 안테나와, 상기 송수신 안테나에서 수신한 신호들에 대하여 주파수 하향 변환하고, 상기 송수신 안테나를 통해 송신할 신호들을 주파수 상향 변환하는, 업-다운 컨버터와, 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터와, 상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 채널 필터와, 상기 채널 필터를 통과한 신호들의 파워를 디텍팅하여 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키는 파워 디텍팅/스위칭부와, 상기 파워 디텍팅/스위칭부에 의해 오프되지 않은 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터와, 상기 디지털-아날로그 컨버터에 의해 변환된 후 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 상향 변환된 아날로그 신호를 증폭하는 증폭부 - 상기 증폭부에 의해 증폭된 아날로그 신호는 상기 송수신 안테나를 통해 송신됨 - 를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system including a plurality of base stations for providing wireless communication services with signals of different frequency bands, A wireless communication system including a plurality of user terminals and a multi-signal repeater for relaying between the base stations and the user terminals, wherein the multi-signal repeater is configured to transmit and receive signals between the base stations and the terminal An up-down converter for frequency up-converting signals received from the transmission / reception antenna and frequency-up-converting signals to be transmitted through the transmission / reception antenna; and an up-down converter for down- An analog-to-digital converter for converting the converted signals into a digital signal, A channel filter for passing only signals of a specific channel among the digital signals converted by the analog-to-digital converter, and a controller for detecting the power of the signals having passed through the channel filter to turn off signals having a power not higher than a predetermined level A digital-to-analog converter for converting signals not turned off by the power detecting / switching unit into an analog signal; and a digital-to-analog converter An amplification unit for amplifying the frequency up-converted analog signal, and an analog signal amplified by the amplification unit is transmitted through the transmission / reception antenna.
일 실시예에 따라, 상기 멀티-신호 중계기는, 상기 파워 디텍팅/스위칭부와 상기 디지털-아날로그 컨버터 사이에서 상기 파워 디텍팅/스위칭부에 의해 오프되지 않은 신호들에 대하여 파워를 조절하는 게인 컨트롤부를 더 포함한다.According to one embodiment, the multi-signal repeater may include a gain control for regulating power between signals not turned off by the power detecting / switching unit between the power detecting / switching unit and the digital-analog converter .
본 발명의 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템은 통신사들의 설치 전문가에 의하지 않고서도, 이용자가 단말기를 통해 이용하고자 하는 주파수 대역의 신호들을 이용하여 기지국과 통신할 수 있도록 하여 전파 음영 지역을 해소하는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 멀티-신호 중계기는 일반 가전 제품과 일반 사용자가 간단한 설명서만으로도 쉽게 설치 및 설정할 수 있다.The multi-signal repeater and the wireless communication system including the multi-signal repeater of the present invention allow the user to communicate with the base station using the signals of the frequency band that the user desires to use through the terminal, . In addition, the multi-signal repeater of the present invention can be easily installed and set up by general user and general user with simple instructions.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템을 설명하기 위한 블록도이고,
도 2 내지 도 7은 도 1의 멀티-신호 중계기의 각각의 처리 단계들에서 신호들의 예들을 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a multi-signal repeater and a wireless communication system including the same according to an embodiment of the present invention.
Figs. 2-7 illustrate examples of signals in the respective processing stages of the multi-signal repeater of Fig. 1. Fig.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다. 첨부되는 도면들 및 도면들을 참조한 실시예들은 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 이 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments with reference to the accompanying drawings and the drawings are simplified and exemplified by those skilled in the art in order to facilitate understanding of the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 기지국(BTS1, BTS2, ..., BTSn)과 이용자 단말기(T1, T2, ..., Tm) 측과의 통신을 위한 멀티-신호 중계기(100)는, 송수신 안테나(ANT), 업-다운 컨버터(110), 아날로그-디지털 컨버터(120), 채널 필터(131), 파워 디텍팅/스위칭부(132), 디지털-아날로그 컨버터(140), MCU(150), 및 증폭부(160)를 포함한다. 또한, 상기 멀티-신호 중계기(100)는 파워 디텍팅/스위칭부(132)와 디지털-아날로그 컨버터(140) 사이에 게인 컨트롤부(133)를 더 포함한다.Referring to FIG. 1, a multi-user terminal for communication with a base station (BTS1, BTS2, ..., BTSn) and a user terminal (T1, T2, ..., Tm) The
송수신 안테나(ANT)는 기지국(BTS1, BTS2, ..., BTSn)으로부터 신호들을 수신하거나 이용자 단말기(T1, T2, ..., Tm) 측으로 신호를 송신하거나, 그와는 반대로 단말기(T1, T2, ..., Tm)로부터 신호들을 수신하거나 기지국(BTS1, BTS2, ..., BTSn) 측으로 신호들을 송신하기 위한 안테나이다. 전자는 다운링크(downlink)로 표현되고 후자는 업링크(uplink)로 표현되기도 한다. 여기서, 신호들은 음성, 문자, 영상 등의 다양한 형태일 수 있다. 또한, 본 명세서 내에서 멀티-신호들은 소정의 대역폭 내에서 다양한 중심 주파수들을 갖는 신호들을 의미하는 것으로서 도 2에 일 예가 도시되어 있다.The transmission / reception antenna ANT receives signals from the base stations BTS1, BTS2, ..., BTSn or transmits signals to the user terminals T1, T2, ..., Tm, T2, ..., Tm or transmit signals to the base stations (BTS1, BTS2, ..., BTSn). The former is represented by a downlink and the latter by an uplink. Here, the signals may be in various forms such as voice, text, and the like. Also, in this specification, the multi-signals are signals having various center frequencies within a predetermined bandwidth, and an example is shown in Fig.
업-다운 컨버터(Up-Down Converter)는 송수신 안테나(ANT)에서 수신한 고주파(RF) 대역의 신호들에 대하여 기저대역(baseband) 또는 중간 주파수(IF) 대역의 신호들로 주파수 하향 변환하고, 송수신 안테나(ANT)를 통해 송신할 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 대역의 신호들, 즉 디지털-아날로그 컨버터(140)를 통해 변환된 기저대역 또는 중간 주파수(IF)의 아날로그 신호들을 서비스 주파수 대역, 즉 고주파(RF) 대역의 신호들로 주파수 상향 변환하는 역할을 한다. 본 명세서 전체에서 주파수 하향 변환 또는 주파수 상향 변환이라는 용어는 이와 동일한 의미로 사용되고 있다.The up-down converter frequency downconverts the signals of the RF band received by the transmission / reception antenna ANT to signals of a baseband or intermediate frequency (IF) band, The baseband or intermediate frequency (IF) band signals to be transmitted via the transmission / reception antenna ANT, i.e., baseband or intermediate frequency (IF) analog signals converted through the digital- That is, a frequency up-conversion to signals of a high frequency (RF) band. Throughout this specification, the term frequency down-conversion or frequency up-conversion is used in the same sense.
아날로그-디지털 컨버터(Analog to Digital Converter)(120)는 업-다운 컨버터(110)에 의해 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환한다.The analog-to-
채널 필터(131)는 아날로그-디지털 컨버터(120)에 의해 변환된 디지털 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시킨다. 여기서, 특정 채널의 신호들은 신호의 강도, 즉 파워(단위 : dBm)의 레벨에 상관없이 이용자에 의해 미리 설정된다.The
파워 디텍팅/스위칭부(132)는 채널 필터(131)를 통과한 신호들의 파워(dBm)를 디텍팅하여 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키고, 미리 정해진 레벨보다 높은 파워를 갖는 신호들만을 온시킨다. 도 1에 상세히 도시되어 있지는 않으나, 파워 디텍팅/스위칭부(132)는 채널 필터(131)를 통과한 신호들의 파워를 디텍팅하기 위한 구성요소와, 미리 정해진 레벨과의 비교를 위한 구성요소와 신호들을 온 또는 오프시키기 위한 구성요소들을 별도로 구비할 수도 있다.The power detection /
디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter(140)는 파워 디텍팅/스위칭부(132)의 후단에 위치하여 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되지 않은 신호들만을 아날로그 신호로 변환한다.The digital-to-
증폭부(160)는 디지털-아날로그 컨버터에 의해 변환된 후 업-다운 컨버터에 의해 주파수 상향 변환된 아날로그 신호를 증폭한다. 증폭부(160)에 의해 증폭된 아날로그 신호는 송수신 안테나(ANT)를 통해 송신된다.The
송수신 안테나(ANT)는 소정의 주파수 대역 내의 복수 개의 신호들을 수신하고, 채널 필터(131)는, 송수신 안테나(ANT)를 통해 수신되는 복수 개의 신호들 각각에 대하여 선택적으로 필터링가능하도록 복수 개의 필터들을 포함한다.The transmission and reception antenna ANT receives a plurality of signals in a predetermined frequency band and the
또한, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 멀티-신호 중계기(100)는 게인 컨트롤부(133)를 더 포함하며, 게인 컨트롤부(133)는 파워 디텍팅/스위칭부(132)와 디지털-아날로그 컨버터(140) 사이에 위치하여 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되지 않은 신호들에 대하여 파워(단위 : dBm)를 조절한다. 파워를 조절하는 방법은 다양할 수 있다. 예컨대, 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되지 않은 신호들의 파워를 동일하게 조절할 수 있다. 파워를 동일하게 조절함에 있어서 기준 파워값은 오프되지 않은 신호들 중에서 가장 낮은 파워를 갖는 신호의 파워값일 수도 있고, 가장 낮은 파워를 갖는 신호와 가장 높은 파워를 갖는 신호의 평균값일 수도 있다.As described above, the
무선 통신 환경이나 서비스 주파수 등에 따라 다양하게 적용할 수 있도록 하기 위해, 채널 필터(131), 파워 디텍팅/스위칭부(132), 및 게인 컨트롤부(133)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다.The
채널 필터(131)에 의해 통과될 특정 채널들 및 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프될 신호들의 한계 레벨의 설정은 MCU(150)에 의해 적절하게 설정 및 조절된다.The setting of the threshold levels of the specific channels to be passed by the
도 2 내지 도 7은 각각의 처리 단계들에서 신호들의 예들을 나타낸 도면으로서, 도면들에서 신호들은 주파수 도메인에서 중심 주파수만을 화살표로 간단하게 표시하였다.Figs. 2-7 illustrate examples of signals in the respective processing steps, in which the signals are simply represented by arrows in the frequency domain with only the center frequency.
먼저, 도 2는 도 1에서 기지국들(BTS1, BTS2, ..., BTSn)과의 무선 통신에서 사용되는 통신사(A사, B사, ..., N사) 별 주파수 대역에서의 신호들을 중심주파수로 나타낸 것이다. 도 2에서 각각의 통신사별로 할당된 주파수 범위 내에서 신호들의 개수는 예시된 것이며, 신호의 세기 또한 다소 과장되어 표현된 것임에 유의하여야 할 것이다. 예컨대, A사의 신호들 중에서 채널 필터(131)에 의해 통과될 특정 채널들의 중심 주파수들은 f11, f12, f13, f14, f15이고, B사의 신호들 중에서 채널 필터(131)에 의해 통과될 특정 채널들의 중심 주파수들은 f21, f22, f23, f24, f25이고, C사의 신호들 중에서 채널 필터(131)에 의해 통과될 특정 채널들의 중심 주파수들은 fn1, fn2, fn3, fn4, fn5, fn6이며, 이들은 다른 신호들에 비해 상대적으로 굵은 화살표로 표시되어 있다. 예컨대, 다운링크(downlink)만을 고려하여 보면, A사의 주파수 대역은 2110MHz ~ 2130MHz이고, B사의 주파수 대역은 2130MHz ~ 2150MHz이고, C사의 주파수 대역은 2150 ~ 2170MHz일 수 있고, 도 2에 도시된 예는 이러한 대역 내에서의 중심 주파수들의 예들이다. 이렇듯, 송수신 안테나(ANT)를 통해 복수 개의 신호들을 기지국들로부터 수신하여 증폭시켜 이용자 단말기 측으로 송신하게 된다. 여기서, 도 2에 예시된 신호들을 중계기에서 모두 증폭시켜서 이용자 단말기 측으로 내보내게 되면, 예컨대, 이용자 단말기가 A사에 가입되어 있다는 가정하에 중심주파수가 f13인 대역의 신호를 이용하여 통신 서비스를 받고자 하여도 이용자 단말기 측에서는 상대적으로 신호의 세기(dBm)가 큰 f12 또는 f14를 중심주파수로 하는 대역의 신호만을 수신하게 되므로 통신이 원활하지 않는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 멀티-신호 중계기에서는 특정 채널의 신호들만을 필터링하고 필터링된 이후, 소정의 레벨 이하의 신호들을 오프시킨 후 증폭시켜 이용자 단말기 측으로 송신함으로써, 이를 해결하게 된다.FIG. 2 is a diagram illustrating signals in frequency bands of communication companies (companies A, B,..., N) used in wireless communication with base stations BTS1, BTS2, Center frequency. It should be noted that the number of signals in the frequency range allocated to each communication company is illustrated in FIG. 2, and the intensity of the signal is also somewhat exaggerated. For example, among the signals of the company A, the center frequencies of the specific channels to be passed by the
도 3은 업-다운 컨버터(110)를 통과한 이후의 신호들의 예들을 나타낸 도면으로서, 아날로그-디지털 컨버터(120) 단계 이후의 신호들의 특징도 이와 유사하므로 별도로 도시하지는 않았다. 도시된 바와 같이 신호들은 업-다운 컨버터(110)에 의해 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 대역으로 주파수 하향 변환되고(업링크까지 고려하면 0Hz가 중심에 있게 될 것이나, 편의상 다운링크만을 고려하여 도시됨), 이후, 아날로그-디지털 컨버터(120)를 거치게 된다. 또한, 도 2에 도시된 고주파(RF) 대역의 주파수들(A사의 f11 ~ f15, B사의 f21 ~ f25, N사의 fn1 ~ fn6)은 도 3에 도시된 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 대역의 주파수들과는 실제로 다른 주파수이나 편의상 동일한 부호로 도시하였다.3 is a diagram showing examples of signals after passing through the up-
도 4는 채널 필터(131)를 통과한 이후, 즉 특정 채널의 신호들만을 통과시킨 이후의 신호들의 예들이다. 도시된 바와 같이, A사의 f11 ~ f15, B사의 f21 ~ f25, N사의 fn1 ~ fn6만을 선택하고 나머지 신호들은 모두 채널 필터(131)에 의해 차단된다. 따라서, 채널들을 선택적으로 차단가능하도록 채널 필터(131)는 신호들에 대응되는 필터들을 포함하도록 구성된다.Figure 4 is an example of signals after passing through the
도 5는 파워 디텍팅/스위칭부(132)를 통과한 이후의 신호들의 예들로서, 파워 디텍팅/스위칭부(132)는, 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키게 된다. 도시된 바와 미리 정해진 레벨(SLL) 이하의 파워 레벨인 f11, f15, f25, fn1을 중심주파수로 하는 신호들은 모두 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프된다. 도 5에서 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되는 신호들의 개수 또는 오프되지 않는 신호들의 개수는 복수 개로 되어 있으나, 이와는 다르게, 미리 정해진 레벨(SLL)을 다르게 설정하여 오프되지 않는 신호의 개수가 해당 주파수 대역 내에서 각 통신사별로 하나씩(예컨대, f12, f21, fn3)만 되도록 설정할 수도 있다.5 shows examples of signals after passing through the power detecting / switching
도 6은 게인 컨트롤부(133)를 통과한 이후의 신호들의 예들로서, 도시된 바와 같이, 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되지 않은 신호들에 대하여 파워를 게인 컨트롤부(133)에서 조절한다. 디지털-아날로그 컨버터에 의해 아날로그 신호로 변환된 이후의 신호에 대하여는 주파수 도메인에서의 특징은 유사하므로 별도로 도시하지 않았다.6 shows examples of signals after passing through the
미리 정해진 레벨(SAL)의 파워를 갖도록, 또는 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 오프되지 않은 신호들의 평균값을 갖도록, MCU(150)의 제어하에서 파워 디텍팅/스위칭부(132)에 의해 파워가 조절된다. 이와 같이 게인 컨트롤부(133)에 의해 신호들의 파워 레벨인 대체로 동일하도록 조절된다.
도 7은 업-다운 컨버터(110)를 통과하여 주파수 상향 변환된 이후의 신호들의 예들을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 기저대역 또는 중간 주파수(IF) 대역의 신호들을 업-다운 컨버터(110)에서 해당 서비스 대역인 고주파(RF) 대역의 신호들로 주파수 상향 변환시키며, 이후에 증폭부(160)로 증폭시킨 후 송수신 안테나(ANT)를 통해 송신하게 된다.FIG. 7 shows examples of signals that have been frequency up-converted through the up-
이와 같이, 본 발명의 멀티-신호 중계기(100)는 전파 음영 지역에서 기지국과의 통신을 원활하게 하기 위해 특정 채널의 신호들만을 필터링하고, 필터링된 이후 특정 레벨 이하의 신호들을 배제시킨 상태에서 증폭하여 이용자 단말기 측으로 송신하므로, 이용자 단말기 측에서는 해당 통신사의 주파수 대역을 이용하여 원활하게 통신을 할 수 있게 된다.In this way, the
본 발명의 일 실시예에 따른 멀티-신호 중계기(100)를 포함하여 구축된 무선 통신 시스템의 일 예는 이하와 같다.An example of a wireless communication system including the
본 발명의 멀티-신호 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템은, 각각 서로 다른 주파수 대역의 신호들로 무선 통신 서비스를 제공하는 복수 개의 기지국들과, 상기 기지국들 각각에 대하여 무선 통신 서비스를 제공받는 복수 개의 이용자 단말기들과, 상기 기지국들과 상기 이용자 단말기들 간을 중계하기 위한 멀티-신호 중계기를 포함하는 무선 통신 시스템이며, 여기서의 멀티-신호 중계기는 앞서 도 1을 참조하여 설명된 멀티-신호 중계기(100)이다.A wireless communication system including a multi-signal repeater according to the present invention includes a plurality of base stations for providing wireless communication services with signals of different frequency bands, a plurality of base stations for providing wireless communication services to the base stations, And a multi-signal repeater for relaying between the user terminals and the base stations and the user terminals, wherein the multi-signal repeater is a multi-signal repeater, 100).
또한, 본 발명의 멀티-신호 중계기(100)를 이용한, 기지국과 이용자 단말기 측과의 통신을 위한 멀티-신호 중계 방법은, (a)기지국으로부터 신호들을 수신하는 단계, (b)상기 (a) 단계에서 수신한 신호들을 주파수 하향 변환하는 단계, (c)상기 (b) 단계에서 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 단계, (d)상기 (c) 단계에서 디지털 신호로 변환된 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 단계, (e)상기 (d) 단계에서 통과된 신호들의 파워를 디텍팅하여 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키는 단계, (f)상기 (e) 단계에서 오프되지 않은 신호들의 파워를 조절하는 단계, (g)상기 (f) 단계에서 파워가 조절된 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 단계, (h)상기 (g) 단계에서 아날로그 신호로 변환된 신호들을 주파수 상향 변환하는 단계, (i)상기 (h) 단계에서 주파수 상향 변환된 신호들을 증폭하는 단계, 및 (j)상기 (i) 단계에서 증폭된 신호들을 송신하는 단계를 포함한다.A multi-signal relay method for communication between a base station and a user terminal using a
이상에서 본 발명의 실시예들에 따른 멀티-신호 중계기 및 이를 포함하는 무선 통신 시스템에 관하여 설명하였으며, 본 발명의 범위는 이상의 설명에 의해 정해지는 것이 아니라 이하의 청구항들에 의해 정해지는 것임에 유의하여야 할 것이다.The multi-signal repeater according to embodiments of the present invention and the wireless communication system including the multi-signal repeater have been described above, and the scope of the present invention is not limited by the above description, but is defined by the following claims. .
100 : 멀티-신호 중계기
110 : 업-다운 컨버터
120 : 아날로그-디지털 컨버터
130 : FPGA
131 : 채널 필터
132 : 파워 디텍팅/스위칭부
133 : 게인 컨트롤부
140 : 디지털-아날로그 컨버터
150 : MCU
160 : 증폭부
ANT : 송수신 안테나
BTS1, BTS2, ..., BTSn : 기지국
T1, T2, ..., Tm : 이용자 단말기100: Multi-signal repeater
110: Up-down converter
120: Analog-to-digital converter
130: FPGA
131: Channel filter
132: Power Detecting / Switching Unit
133: Gain control unit
140: Digital-to-Analog Converter
150: MCU
160:
ANT: Transmitting / receiving antenna
BTS1, BTS2, ..., BTSn: Base station
T1, T2, ..., Tm: User terminal
Claims (8)
기지국과 단말기 간에 신호들을 송수신하기 위한 송수신 안테나;
상기 송수신 안테나에서 수신한 신호들에 대하여 주파수 하향 변환하고, 상기 송수신 안테나를 통해 송신할 신호들을 주파수 상향 변환하는, 업-다운 컨버터;
상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터;
상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 채널 필터;
상기 채널 필터를 통과한 신호들의 파워를 디텍팅하여 상기 채널 필터를 통과한 전체 신호들 중 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키고 미리 정해진 레벨을 초과하는 파워를 갖는 신호들만을 통과시키는 파워 디텍팅/스위칭부;
상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들의 파워를 조절하되, 상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들 모두가 상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들의 평균값을 갖도록 조절하는 게인 컨트롤부;
상기 게인 컨트롤부에 의해 파워가 조절된 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터; 및
상기 디지털-아날로그 컨버터에 의해 변환된 후 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 상향 변환된 아날로그 신호를 증폭하는 증폭부 - 상기 증폭부에 의해 증폭된 아날로그 신호는 상기 송수신 안테나를 통해 송신됨 - ;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티-신호 중계기.
A multi-signal repeater for communication between a base station and a user terminal,
A transmitting and receiving antenna for transmitting and receiving signals between the base station and the terminal;
An up-down converter for frequency downconverting signals received from the transmission / reception antenna and frequency up-converting signals to be transmitted through the transmission / reception antenna;
An analog-to-digital converter for converting the frequency down-converted signals by the up-down converter into a digital signal;
A channel filter for passing only signals of a specific channel among the digital signals converted by the analog-to-digital converter;
Detecting a power of signals having passed through the channel filter to turn off signals having a power lower than a predetermined level among all the signals having passed through the channel filter and passing only signals having a power exceeding a predetermined level, Detecting / switching unit;
A gain control unit for adjusting the power of signals passed through the power detection / switching unit such that all of the signals passed through the power detection / switching unit have an average value of the signals passed through the power detection / switching unit;
A digital-to-analog converter for converting the power-adjusted signals into an analog signal by the gain control unit; And
An amplifier for amplifying the frequency-up-converted analog signal by the up-down converter after being converted by the digital-analog converter, and an analog signal amplified by the amplifier is transmitted through the transmission / reception antenna Wherein the multi-signal repeater is a multi-signal repeater.
상기 송수신 안테나는, 소정의 주파수 대역 내의 복수 개의 신호들을 수신하고, 상기 채널 필터는, 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호들 각각에 대하여 선택적으로 필터링가능하도록 복수 개의 필터들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티-신호 중계기.
The method according to claim 1,
Wherein the transmission and reception antenna receives a plurality of signals in a predetermined frequency band and the channel filter includes a plurality of filters so as to be selectively filterable for each of a plurality of signals received through the transmission and reception antenna, Multi-signal repeater.
상기 채널 필터, 상기 파워 디텍팅/스위칭부, 및 상기 게인 컨트롤부는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현되는 것을 특징으로 하는, 멀티-신호 중계기.
The method according to claim 1,
Wherein the channel filter, the power detection / switching unit, and the gain control unit are implemented as FPGAs (Field Programmable Gate Array).
상기 멀티-신호 중계기는,
상기 기지국들과 단말기 간에 신호들을 송수신하기 위한 송수신 안테나;
상기 송수신 안테나에서 수신한 신호들에 대하여 주파수 하향 변환하고, 상기 송수신 안테나를 통해 송신할 신호들을 주파수 상향 변환하는, 업-다운 컨버터;
상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터;
상기 아날로그-디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 채널 필터;
상기 채널 필터를 통과한 신호들의 파워를 디텍팅하여 상기 채널 필터를 통과한 전체 신호들 중 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키고 미리 정해진 레벨을 초과하는 파워를 갖는 신호들만을 통과시키는 파워 디텍팅/스위칭부;
상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들의 파워를 조절하되, 상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들 모두가 상기 파워 디텍팅/스위칭부를 통과한 신호들의 평균값을 갖도록 조절하는 게인 컨트롤부;
상기 게인 컨트롤부에 의해 파워가 조절된 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터; 및
상기 디지털-아날로그 컨버터에 의해 변환된 후 상기 업-다운 컨버터에 의해 주파수 상향 변환된 아날로그 신호를 증폭하는 증폭부 - 상기 증폭부에 의해 증폭된 아날로그 신호는 상기 송수신 안테나를 통해 송신됨 - ;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신 시스템.
A plurality of base stations providing wireless communication services with signals of different frequency bands, a plurality of user terminals receiving wireless communication services with respect to each of the base stations, A wireless communication system comprising a multi-signal repeater for relaying,
The multi-signal repeater comprising:
A transmitting and receiving antenna for transmitting and receiving signals between the base stations and the terminal;
An up-down converter for frequency downconverting signals received from the transmission / reception antenna and frequency up-converting signals to be transmitted through the transmission / reception antenna;
An analog-to-digital converter for converting the frequency down-converted signals by the up-down converter into a digital signal;
A channel filter for passing only signals of a specific channel among the digital signals converted by the analog-to-digital converter;
Detecting a power of signals having passed through the channel filter to turn off signals having a power lower than a predetermined level among all the signals having passed through the channel filter and passing only signals having a power exceeding a predetermined level, Detecting / switching unit;
A gain control unit for adjusting the power of signals passed through the power detection / switching unit such that all of the signals passed through the power detection / switching unit have an average value of the signals passed through the power detection / switching unit;
A digital-to-analog converter for converting the power-adjusted signals into an analog signal by the gain control unit; And
An amplifier for amplifying the frequency-up-converted analog signal by the up-down converter after being converted by the digital-analog converter, and an analog signal amplified by the amplifier is transmitted through the transmission / reception antenna The wireless communication system.
(a)기지국으로부터 신호들을 수신하는 단계;
(b)상기 (a) 단계에서 수신한 신호들을 주파수 하향 변환하는 단계;
(c)상기 (b) 단계에서 주파수 하향 변환된 신호들을 디지털 신호로 변환하는 단계;
(d)상기 (c) 단계에서 디지털 신호로 변환된 신호들 중 특정 채널의 신호들만을 통과시키는 단계;
(e)상기 (d) 단계에서 통과된 신호들의 파워를 디텍팅하여 상기 통과된 전체 신호들 중 미리 정해진 레벨 이하의 파워를 갖는 신호들을 오프시키고 미리 정해진 레벨을 초과하는 파워를 갖는 신호들만을 통과시키는 단계;
(f) 상기 (e) 단계에서 통과된 신호들의 파워를 조절하되, 상기 (e) 단계에서 통과된 신호들 모두가 상기 (e) 단계에서 통과된 신호들의 평균값을 갖도록 조절하는 단계;
(g) 상기 (f) 단계에서 파워가 조절된 신호들을 아날로그 신호로 변환하는 단계;
(h)상기 (g) 단계에서 아날로그 신호로 변환된 신호들을 주파수 상향 변환하는 단계;
(i)상기 (h) 단계에서 주파수 상향 변환된 신호들을 증폭하는 단계; 및
(j)상기 (i) 단계에서 증폭된 신호들을 송신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티-신호 중계 방법.A multi-signal relay method for communication between a base station and a user terminal,
(a) receiving signals from a base station;
(b) frequency downconverting the signals received in step (a);
(c) converting the frequency down-converted signals into digital signals in the step (b);
(d) passing only signals of a specific channel among the signals converted into digital signals in the step (c);
(e) detecting the power of the signals passed in the step (d), turning off signals having a power lower than a predetermined level among all of the passed signals, and passing only signals having a power exceeding a predetermined level ;
(f) adjusting power of signals passed in step (e) such that all of the signals passed in step (e) have an average value of signals passed in step (e);
(g) converting the power-adjusted signals into an analog signal in the step (f);
(h) frequency up-converting signals converted into an analog signal in step (g);
(i) amplifying the frequency up-converted signals in step (h); And
(j) transmitting the amplified signals in step (i).
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- 2019-04-10 KR KR1020190041689A patent/KR101993178B1/en active IP Right Grant
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