[Murata Application Guide] #6 Base Station(RRH/Repeater) 알아보기
- 작성자 : 최고관리자
- 등록일 : 23-10-04 08:25
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먼저 RRH 와 Repeater Application을 설명하기 앞서 기지국에 대해 알아보겠습니다.
일반적으로 기지국이라고 하면 왼쪽에 보이는 그림과 같이 거대한 철탑의 이미지를 보편적으로 생각하실 수 있는데, 우측 하단에 보시는 바와 같이 일반적인 건물에 설치된 안테나 더미들 혹은 단일의 안테나도 작은 기지국이 될 수 있습니다.
기지국의 정의를 살펴보면 “셀 상에서 이동체와 교환국 사이의 중계 역할을 한다” 라고 되어있는데, 간단하게 정리하자면 기지국은 우리가 핸드폰과 같은 단말기의 무선통신 서비스를 위해 필요한 무선통신 설비이고, 각 설비가 송수신 할 수 있는 범위를 “셀”이라는 단위로 나뉘어집니다.
기지국의 서비스 지역에 따라 나눠지는 “셀”은 기지국의 송신 세기나 범위, 서비스를 이용할 수 있는 유저들의 명수에 따라서 기준이 나뉘게 됩니다. 그 중에서도 Macro Cell(마크로셀)과 Small Cell(스몰셀)에 대해서 들어본 분도 있을 것 같은데요, 1000명 이상의 서비스를 구현할 수 있는 큰 기지국을 Macro Cell로 구분을 하고 그 이외의 기지국들은 모두 Small Cell로 구분합니다. Small Cell 중에서도 인원수 및 송신 거리에 따라서 Micro/Femto/Pico 등으로 나뉘어 지는데 모두 Small Cell에 포함되는 소형 기지국 입니다.
그럼 지금부터 기지국에서 송수신을 담당하는 RRH와 기지국의 전파가 닫지 않는 곳을 도와주는 Repeater에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
RRH는 Remote Radio Head의 약어로 기지국에 달려있는 무선신호의 송수신기 역할이라고 보시면 됩니다. 통상적으로는 RRH와 안테나가 합쳐져 있는 형태를 RRA라고 하는데 이는 Remote Radio Antenna의 약어입니다. RRH/RRA의 경우 광통신 네트워크로 유선연결 되어있고 RRH 내부의 광트랜시버를 통해서 유선신호를 무선 신호로 변환한 뒤 유저들에게 LTE나 5G 신호를 송신 혹은 수신하는 어플리케이션입니다.
(*광트래시버에 대한 내용이 궁금하시다면 이전 Application Guide를 참조 부탁드립니다! ????)
Repeater는 기지국, 즉 RRH/RRA로부터 송신된 신호를 증폭해주는 기기입니다. 아무래도 기지국에서 송신된 전파들은 고주파 신호이기 때문에 멀리 이동하면 이동할 수록 신호의 세기가 작아지게 됩니다. 따라서 이러한 신호들을 다시 한번 증폭시킴으로써 기지국의 전파가 닿지 않는 지역에서도 통신이 원활하게 만들어주는 기기를 Repeater라고 합니다.
그렇다면 최근에는 왜 기지국과 RRH/Repeater등의 애플리케이션들에 주목하는 걸까요?
많은 이유들이 있겠지만 기지국(RRH/Repeater)시장의 성장성의 첫번째 이유는 국내 5G 통신 방식의 개선과 관련된 내용입니다. 현재 국내의 통신사들이 처음 5G 통신을 위한 인프라를 구축할 때 NSA(Non-Stand Alone) 방식으로 5G 인프라를 구축해 놓았습니다. NSA 방식의 경우 기존의 LTE망에 5G 통신라인을 추가한 방식으로 속도가 빠르다는 정점도 있지만, 5G의 장점 중 하나인 저지연 성능을 제공하기 어렵다는 큰 단점 때문에 5G 전용의 SA(Stand Alone) 타입의 기지국 신설에 더욱 많은 투자가 이루어질 것이라고 합니다.
두번째로는 진정한 5G 통신이라 할 수 있는 mmwave 주파수 대역의 대중화입니다. 5G 통신의 주파수는 3.5Ghz 대역과 mmwave라고 불리는 28Ghz 대역 두가지 주파수 대역을 5G 통신이라 하는데, 현재 저희가 이용하고 있는 5G 통신은 3.5Ghz 대역만을 사용하고 있습니다. 하지만 실질적인 빠른 5G 통신을 위해서는 mmwave(28Ghz) 대역의 5G 인프라가 구축이 되어야만 합니다. 다만 mmwave 통신의 경우 초고주파 대역을 이용한 통신이기 때문에 직진성이 높고 속도가 빠르지만, 파장이 짧아 도달거리가 짧고 회절각도가 작아서 빌딩 같은 장애물들을 잘 통과하지 못하는 단점들이 존재합니다. 그렇기 때문에 앞으로 원활한 mmwave 통신의 사용화를 위해서는 더 많은 small cell 기지국들과 Repeater들이 필요하기 때문에 RRH 시장과 Repeater 시장의 성장이 기대되고 있습니다.
그럼 전반적인 시장 설명에 대한 내용은 이것으로 마치고, RRH/Repeater 기기에는 어떠한 무라타 제품들이 사용되고 있는지 알려드리겠습니다!
RRH회로는 “Voltage/RF”의 2가지 파트로 구분할 수 있습니다.
Voltage part는 외부DC전원을 내부로 공급해주는 part로 각 IC나 PA 등에 맞는 정격전압으로converting하는 역할을 합니다. 전압에 의한 온도변화감지를 위한 thermistor, 전원 노이즈 대응을 위한 Acoustic noise대응 capacitor와 MLCC, noise억제를 위한 Power inductor가 사용됩니다. 특히, 출력이 높은 PA의 전원부에는 고성능 capacitor인 GQM MLCC의 수요가 있고, AP와 같은 IC의 전원부에는 노이즈 대응을 위한 PAC(Polymer Aluminum Capacitor)와 3단자 MLCC인 NFM의 수요가 있습니다.
RF part는 Cellular 무선통신이 이루어지는 part로 최대 100W의 신호를 내보내기 위해 3가지의 Amplifier를 사용합니다. IC에서 나오는 송신신호의 선형적으로 신호를 증폭시키는 Gain amplifier, 송신신호의 출력을 높이는 drive용 Power amplifier, 최대출력을 낼 수 있는 Doherty amplifier가 있습니다. Doherty amplifier 내부회로에는 고용량, 고신뢰성의 Si-capacitor의 수요가 있습니다. 그 외에 RF성능을 체크하기 위한 RF switch connector와 RF신호라인에 사용되는 MLCC와 RF inductor, 신호를 filtering해주는 RF filter의 수요가 있습니다.
Repeater회로는 “Voltage/IF/RF(Donor/Remote)”의 3가지 파트로 구분할 수 있습니다.
Voltage part는 외부DC전압을 각 IC나 상품에 맞는 정격전압으로 공급하는 part로, 전압에 의한 온도변화감지를 위한 thermistor, 노이즈 대응을 위한 Acoustic noise대응 capacitor와 MLCC, 노이즈 억제를 위한 power inductor의 수요가 있습니다.
RF part는 Cellular무선통신이 이루어지는 회로part로 통신 대상에 따라 Donor와 Remote로 나눠집니다. 기지국통신 RF part는 Donor, 단말통신 RF part는 Remote라고 합니다. 두 RF part의 회로구성은 동일한 구성이지만 송수신 주파수는 서로 반대입니다. Remote쪽 신호주파수는 송신주파수와 수신주파수가 서로 바뀌어 통신합니다.
RF part에는 RF신호라인에 사용되는 capacitor와 inductor의 수요가 있고, RF성능 측정을 위한 ANT switch connector, 신호 분기용인 switch와 coupler가 있고, 신호를 filtering해주는 RF filter의 수요가 있습니다. 다만, donor측 duplexer는 기존제품으로 대응이 가능하나, remote측 duplexer는 주파수가 바뀌어 있기 때문에 내전력대응이 가능한 제품이 필요합니다.
IF part는 고주파인 RF신호를 Mixer를 통해 주파수를 200MHz내외로 낮춘 신호인 IF신호의 회로part입니다. Mixer에는 oscillator 혹은 crystal의 수요와 신호라인에 사용되는 MLCC와 노이즈 억제용 Power inductor의 수요가 있습니다.
지금까지 RRH/Repeater Application에 대해서 알아보았습니다! 다음에 더욱 알찬 정보로 다시 찾아오겠습니다!
* 출처
- 한국무라타전자 매거진, https://koreamuratablog.tistory.com
- 무라타, https://murata.com
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