KR100321481B1 - Image FA hopping generator using RF coupling method for CDMA cellular system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 코드분할다중 접속(CDMA)방식을 사용하는 이동통신 서비스 제공에 있어서, CDMA이동통신 시스템상에서 FA(Frequency Assignment)가 상이한 기지국과 기지국사이의 경계지역을 통과할 때, 통화를 지속적으로 유지시켜 주기위한 가상주파수 변환 발생기에 관한 것으로, 이러한 가상주파수 변환 발생기는 기지국 안테나로부터 방사한 CDMA신호원 (FA)을 자유공간상에서 수신하는 수신안테나; 상기 수신안테나로부터 수신된 신호를 IF신호로 변환하는 제1 주파수변환부; 상기 수신안테나와 상기 제1 주파수변환부사이의 임피던스를 매칭하는 제1 서큘레이터; 상기 제1 주파수변환부로부터 출력되는 IF신호를 소정의 대역폭만을 갖는 FA신호로 변환하는 제2 주파수 변환부; 상기 제2 주파수 변환부로부터 출력되는 FA신호를 고출력 FA신호로 증폭하는 고출력증폭부; 상기 고출력증폭부로부터 출력된 고출력 FA신호를 휴대폰으로 송신하는 송신안테나; 및 상기 고출력증폭부와 상기 송신안테나사이의 임피던스 매칭과 피드백을 방지하기 위하여 상기 고출력증폭부와 상기 송신안테나 사이에 제2 서큘레이터를 포함함을 특징으로 한다.The present invention is to provide a mobile communication service using a digital code division multiple access (CDMA) method, when a FA (Frequency Assignment) in the CDMA mobile communication system passes through the boundary area between the different base stations and base stations continuously A virtual frequency conversion generator for maintaining the above, The virtual frequency conversion generator comprises a receiving antenna for receiving a CDMA signal source (FA) radiated from a base station antenna in free space; A first frequency converter converting the signal received from the reception antenna into an IF signal; A first circulator matching an impedance between the reception antenna and the first frequency converter; A second frequency converter converting the IF signal output from the first frequency converter into an FA signal having only a predetermined bandwidth; A high output amplifier amplifying the FA signal output from the second frequency converter into a high output FA signal; A transmission antenna for transmitting a high power FA signal output from the high power amplifier to a mobile phone; And a second circulator between the high power amplifier and the transmission antenna to prevent impedance matching and feedback between the high power amplifier and the transmission antenna.
Description
본 발명은 이동통신에 관한 것으로, 특히 CDMA기지국으로부터 송출되어지는CDMA신호를 이용하여 다수의 CDMA신호(FA:Frequency Assignment)를 발생하여 휴대폰 통화자가 FA차이가 나는 기지국과 기지국사이를 지나며 통화시 통화를 지속시켜주는 역할을 하는 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to mobile communications. In particular, a plurality of CDMA signals (FA) are generated using CDMA signals transmitted from a CDMA base station, so that cellular phone callers pass between a base station having a FA difference and a base station. It's about equipment that plays a role.
일반적으로 이동통신 시스템은 가입단말기의 이동성을 보장할 수 있어야 한다. 상기 이동성을 보장하기 위해서는 위치등록 기술과 핸드오프 기술이 필요하다.In general, the mobile communication system should be able to guarantee the mobility of the subscriber station. Location registration technology and handoff technology are required to ensure the mobility.
핸드오프(Hand Off)란 이동국이 현재의 서비스를 제공하고 있는 기지국 또는 섹터의 서비스권역을 벗어나 다른 기지국 또는 섹터의 서비스권역으로 진입하여도 계속적으로 통화가 유지될 수 있도록 새로 진입한 기지국내의 채널로 전환시켜주는 처리과정으로 사용자의 이동성을 보장해주는 것을 말한다.Hand Off means a channel in a newly entered base station so that a mobile station can continue to maintain a call even if it leaves the service area of the base station or sector that provides the current service and enters the service area of another base station or sector. It is a process that converts the data to the user's mobility.
도 1에 도시된 바와 같이 기지국이 커버(cover)하는 셀 영역은 서로 겹쳐있다. 따라서 핸드오프는 기지국의 결정에 의해 더 나은 수신 감도를 가진 쪽으로 일어난다. 핸드오프시 아주 짧은 순간(150ms) 동안 채널이 절단되며, 새로운 셀에 이용가능한 채널이 없으면 핸드오프가 지연되거나 호가 절단된다. 이러한 핸드오프가 발생하게 되는 조건으로는 이동국과 기지국간의 신호 수신 강도, 비트에러율(Bit Error Rate), 이동국과 기지국 간의 거리, 기지국의 서비스 반경 등이 있다. 기지국의 서비스 반경은 시스템 용량 뿐만 아니라, 핸드오프와도 밀접한 관계가 있다.As shown in FIG. 1, cell areas covered by the base station overlap with each other. Thus, handoff takes place with better reception sensitivity by the base station's decision. The channel is disconnected for a very short moment (150 ms) during handoff, and the handoff is delayed or the call is disconnected if no channel is available for the new cell. The conditions under which such a handoff occurs include signal reception strength between the mobile station and the base station, bit error rate, distance between the mobile station and the base station, and a service radius of the base station. The service radius of the base station is closely related to the handoff as well as the system capacity.
즉, 통화중인 이동국이 CDMA신호원이 다수인 기지국에서 FA가 적은 기지국의 서비스권역으로 진입할 경우 통화를 지속시켜주기 위해서 CDMA신호원이 다수인 기지국의 FA를 FA가 적은 기지국에도 가상으로 FA를 발생시켜줄수있도록 가상주파구변환 발생기(FA발생기)가 필요하다.In other words, when a mobile station in a call enters the service area of a base station with few FAs from a base station with many CDMA signal sources, the FA of the base station with many CDMA signal sources is virtually applied to a base station with few FAs to continue the call. A virtual frequency conversion generator (FA generator) is needed to generate it.
도 2와 도 3은 FA발생기에 대한 일반적인 회로블록도의 일예를 도시한 것이다. 기지국 트랜시버 출력단으로부터 출력되는 입력 신호를 RF케이블을 통해 커플링하여 주파수를 1차 체배하여 필터링한후, 그 세기를 증폭한다. 그리고 나서 상기 증폭된 신호를 2차 체배한 후 생성된 FA를 발생시킨다.2 and 3 show an example of a general circuit block diagram for a FA generator. The input signal output from the base station transceiver output is coupled through an RF cable to multiply and filter the frequency, and then amplify its strength. Then, FA is generated after multiplying the amplified signal.
상기 방식은 기존의 CDMA 베이스 밴드 주파수인 4.95MHz를 이용하거나 CDMA800, CDMA1800 주파수대를 지향성 커플러(Directional coupler) 혹은 스플리터(spliter), 디바이더(divider)를 사용하여 기지국 내부에서 각 섹터별로 케이블을 포설하여 CDMA신호원을 취득하여 공중선계에 방사하는 방식이었다. 이러한 방식은 설치시공비면이나 설치공간에 많은 제약을 받았다.The above method uses CDMA baseband frequency 4.95MHz or CDMA800 and CDMA1800 frequency bands by using a directional coupler, a splitter, and a divider to install cables for each sector in the base station. Acquiring a signal source and radiating it to the aerial system. This method has been constrained by the installation cost and installation space.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 기지국 안테나로부터 방사한 CDMA신호원(FA)을 안테나를 통해 수신하여 다른 FA를 생성하는 이동전화망에서의 가상주파수 변환 발생기를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a virtual frequency conversion generator in a mobile telephone network that receives another CDMA signal source (FA) radiated from a base station antenna through an antenna to generate another FA.
도 1은 핸드오프를 설명하기 위한 기지국의 위치관계를 도시한 것이다.1 shows the positional relationship of a base station for explaining handoff.
도 2는 고정형 주파수 발생기를 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a fixed frequency generator.
도 3은 변환형 주파수 발생기를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a conversion frequency generator.
도 4는 본 발명에 의한 공간파 유기를 이용한 가상 주파수 변환 발생기를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram showing a virtual frequency conversion generator using the spatial wave induced by the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 공간파 유기를 이용한 가상 주파수 변환 발생기를 섹터별로 적용한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram in which a virtual frequency conversion generator using the spatial wave induced shown in FIG. 4 is applied for each sector.
도 6은 CDMA신호를 코드도메인(CODE DOMAIN)으로 본 화면이다.6 is a screen view of a CDMA signal in CODE DOMAIN.
도 7은 CDMA의 한 채널(FA)에 관한 출력 값이다.7 is an output value for one channel FA of CDMA.
도 8은 통화가 이루어지고 있는 상황에서의 데이터 전송율울 전반적으로 보여주고 있는 그림이다.8 is a diagram showing the overall data transmission rate in the situation where the call is made.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 공간파 유기를 이용한 이동전화망에서의 가상주파수 변환 발생기는 기지국 안테나로부터 방사한 CDMA신호원 (FA)을 자유공간상에서 수신하는 수신안테나; 상기 수신안테나로부터 수신된 신호를 IF신호로 변환하는 제1 주파수변환부; 상기 수신안테나와 상기 제1 주파수변환부사이의 임피던스를 매칭하는 제1 서큘레이터; 상기 제1 주파수변환부로부터 출력되는 IF신호를 소정의 대역폭만을 갖는 FA신호로 변환하는 제2 주파수 변환부; 상기 제2 주파수 변환부로부터 출력되는 FA신호를 고출력 FA신호로 증폭하는 고출력증폭부; 상기 고출력증폭부로부터 출력된 고출력 FA신호를 휴대폰으로 송신하는 송신안테나; 및 상기 고출력증폭부와 상기 송신안테나사이의 임피던스 매칭과 피드백을 방지하기 위하여 상기 고출력증폭부와 상기 송신안테나 사이에 제2 서큘레이터를 포함하고, 상기 기지국으로부터 송출되어지는 CDMA신호를 이용하여 다수의 CDMA신호 (FA:Frequency Assignment)를 발생하여 휴대폰 통화자가 FA신호차이가 나는 기지국과 기지국사이를 지나며 통화시 통화를 지속시켜줌을 특징으로 한다.The virtual frequency conversion generator in the mobile telephone network using the spatial wave induced by the present invention for solving the above technical problem is a reception antenna for receiving a CDMA signal source (FA) radiated from a base station antenna in free space; A first frequency converter converting the signal received from the reception antenna into an IF signal; A first circulator matching an impedance between the reception antenna and the first frequency converter; A second frequency converter converting the IF signal output from the first frequency converter into an FA signal having only a predetermined bandwidth; A high output amplifier amplifying the FA signal output from the second frequency converter into a high output FA signal; A transmission antenna for transmitting a high power FA signal output from the high power amplifier to a mobile phone; And a second circulator between the high power amplifier and the transmission antenna to prevent impedance matching and feedback between the high power amplifier and the transmission antenna, and using a plurality of CDMA signals transmitted from the base station. It generates a CDMA signal (FA: Frequency Assignment) so that the cellular phone caller passes between the base station and the base station with the FA signal difference and continues the call during the call.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 의한 공간파 유기를 이용한 가상 주파수 변환 발생기의 일실시예를 도시한 블록도로서, 수신안테나(41), 제1 서큘레이터(42), 제1 주파수변환부(43), 제2 주파수 변환부(44), 고출력증폭부(45), 제2 서큘레이터(46) 및 송신안테나(47)로 이루어진다.4 is a block diagram showing an embodiment of a virtual frequency conversion generator using the spatial wave induced by the present invention, the receiving antenna 41, the first circulator 42, the first frequency converter 43, It consists of two frequency converters 44, a high output amplifier 45, a second circulator 46 and a transmission antenna 47.
수신안테나(41)는 기지국 안테나(40)로부터 방사한 CDMA신호원(FA)을 자유공간상에서 수신한다.The reception antenna 41 receives the CDMA signal source FA radiated from the base station antenna 40 in free space.
제1 서큘레이터(42)는 수신안테나(41)와 제1 주파수변환부(43)의 제1 저잡음증폭기(431)사이의 임피던스를 매칭한다.The first circulator 42 matches an impedance between the reception antenna 41 and the first low noise amplifier 431 of the first frequency converter 43.
제1 주파수변환부(43)는 수신안테나(41)로부터 수신된 신호를 IF 주파수로 변환한다. 또한, 제1 주파수변환부(43)는 수신안테나(40)로부터 수신된 FA신호를 소정의 세기를 갖는 FA신호로 증폭하는 제1 저잡음증폭기(431)와 제1 저잡음증폭기(431)로부터 출력된 FA신호를 로컬신호와 혼합하여 IF신호로 변환하는 제1 혼합기(432)와 제1 혼합기(432)로부터 출력되는 IF신호 대역중 소정 대역만을 통과시키는 대역통과필터(433)와 대역통과필터(433)로부터 출력되는 IF신호를 증폭하는 제2 저잡음증폭기(434)로 이루어진다. 여기서, 대역통과필터(433)는 표면탄성파필터임이 바람직하다.The first frequency converter 43 converts a signal received from the reception antenna 41 into an IF frequency. In addition, the first frequency converter 43 outputs from the first low noise amplifier 431 and the first low noise amplifier 431 to amplify the FA signal received from the reception antenna 40 into a FA signal having a predetermined intensity. A band pass filter 433 and a band pass filter 433 which pass only a predetermined band of the IF signal bands output from the first mixer 432 and the first mixer 432 by mixing FA signals with local signals and converting them into IF signals. A second low noise amplifier 434 for amplifying the IF signal output from Here, the band pass filter 433 is preferably a surface acoustic wave filter.
제2 주파수 변환부(44)는 제1 주파수변환부(43)로부터 출력되는 IF신호를 FA신호로 변환한다. 또한, 제2 주파수 변환부(44)는 제1 주파수변환부(43)로부터 출력되는 IF신호와 로컬신호를 혼합하여 소정의 FA신호로 변환하는 제2 혼합기(441)와 제2 혼합기(441)로부터 출력된 FA신호를 증폭하는 제3 저잡음증폭기(442)와 제3 저잡음증폭기(442)로부터 증폭된 FA신호의 출력값을 조정하는 감쇠기(443)로 이루어진다.The second frequency converter 44 converts the IF signal output from the first frequency converter 43 into a FA signal. In addition, the second frequency converter 44 combines the IF signal and the local signal output from the first frequency converter 43 and converts the second mixer 441 and the second mixer 441 into a predetermined FA signal. And a third low noise amplifier 442 for amplifying the FA signal output from the attenuator 443 and an attenuator 443 for adjusting the output value of the FA signal amplified from the third low noise amplifier 442.
고출력증폭부(45)는 제2 주파수 변환부(44)로부터 출력되는 FA신호를 고출력 FA신호로 증폭한다.The high output amplifier 45 amplifies the FA signal output from the second frequency converter 44 into a high output FA signal.
제2 서큘레이터(46)는 고출력증폭부(45)와 송신안테나(47)사이의 임피던스 매칭과 피드백을 방지한다.The second circulator 46 prevents impedance matching and feedback between the high power amplifier 45 and the transmission antenna 47.
송신안테나(47)는 제2 서큘레이터(46)로부터 출력된 고출력 FA신호를 송신한다.The transmission antenna 47 transmits the high output FA signal output from the second circulator 46.
도 5a 내지 도 5b는 도 4에 도시된 공간파 유기를 이용한 가상 주파수 변환 발생기를 섹터별로 적용한 블록도이다.5A through 5B are block diagrams in which a virtual frequency conversion generator using the spatial wave induced shown in FIG. 4 is applied to each sector.
표 1과 표 2는 도 5b와 같이 공간파 유기를 이용한 가상 주파수 변환 발생기를 섹터별로 설치할시, 가장 기술적으로 중요한 요소인 타 섹터 FA신호의 억압특성 및 자기 FA P/N(Pseudo Noise)수신값에 대한 이론값과 실제값의 범위를 나타낸 것이다.Table 1 and Table 2 show the suppression characteristics and other FA P / N (Pseudo Noise) received values of other sector FA signals which are the most technically important factors when installing a virtual frequency conversion generator using spatial wave induced by sector as shown in FIG. 5B. It shows the range of theoretical and actual values.
표 2에서 값의 차이를 보이는 이유는 기지국 송신안테나 하단에 수신안테나를 설치하여 사이드로브 에너지를 받기 때문이다. Tilting을 하면 ±7dBm 정도 가변이 되고, 타 섹터 FA신호는 -70dBm까지 억압시킬 수 있다.The reason for the difference in the values in Table 2 is that the reception antenna is installed at the bottom of the base station transmission antenna to receive side lobe energy. By tilting, it becomes variable about ± 7dBm and other sector FA signal can be suppressed to -70dBm.
도 6은 CDMA신호를 코드도메인(CODE DOMAIN)으로 본 화면으로서, 현재 기지국의 이동국 접속상황을 파악할 수 있다. 이 코드도메인 화면은 파일럿 채널, 동기 채널, 페이징 채널, 트랙픽채널로 이루어져 있으며 파일럿 채널은 이동국으로 하여금 CDMA순방향 채널을 위한 타이밍을 획득하도록 한다. 즉 이동국에게 주변의 기지국으로부터 오는 신호의 세기를 비교할 수 있는 수단을 제공하여 핸드오프를 결정하도록 한다. SYNC CHANNEL은 동기채널로서 단말기에게 동기신호를 보냄으로해서 단말기와 절대시간을 맞추도록한다. PAGING CHANNEL은 시스템파라미터등과 같은 제어정보를 알려주며, 특정이동국을 호출하는데 사용된다. 도 6에서는 핸드오프를 원활히 하기 위한 장치이므로 PILOT CHANNEL의 출력값이 가장 높게 나타나 있다.FIG. 6 is a screen view of a CDMA signal in CODE DOMAIN, and it is possible to grasp the mobile station connection status of the current base station. This code domain screen consists of a pilot channel, a synchronization channel, a paging channel, and a traffic channel, which allow the mobile station to acquire timing for the CDMA forward channel. That is, the mobile station is provided with means for comparing the strengths of signals from neighboring base stations to determine the handoff. SYNC CHANNEL is a synchronization channel that sends a synchronization signal to the terminal so that the absolute time is synchronized with the terminal. PAGING CHANNEL informs control information such as system parameters and is used to call a specific mobile station. In Figure 6, since the device for smooth handoff, the output value of the pilot channel is the highest.
도 7은 CDMA의 한 채널(FA)에 관한 출력 값이다.7 is an output value for one channel FA of CDMA.
도 8은 통화가 이루어지고 있는 상황에서의 데이터 전송율울 전반적으로 보여주고 있는 그림이다.8 is a diagram showing the overall data transmission rate in the situation where the call is made.
본 발명에 의하면, CDMA신호원을 자유공간상에서 커플링함으로써 기지국 장비로부터 독립성을 확보하여 설치 시공면이나 설치공간의 제약성을 탈피할 수 있다.According to the present invention, by coupling the CDMA signal source in a free space, independence from the base station equipment can be secured, thereby eliminating the constraints of the installation surface and the installation space.
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