KR100269343B1 - 이동통신시스템에서 원거리 증폭기의 상태감지시스템 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 원거리 증폭기의 상태감지시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기지국으로부터 각 원거리 증폭기로 제공되는 직류전원의 전류 소모량을 이용하여 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지할 수 있는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템은 각각의 통신용 안테나에 연결된 다수의 원거리 증폭기와, 상기 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지하는 상태 관리부로 구성되어, 상기 상태 관리부가 각각의 원거리 증폭기의 동작 상태의 감지를 상기 각 원거리 증폭기와 상기 상태 관리부 사이에 연결된 하나의 전원 공급선을 이용하여 실시하므로서 전체 시스템의 구성이 간단해지면서 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지를 더욱 신뢰성 있게 실시 할 수 있는 효과가 있다.
［색인어］
이동 통신 시스템, 원거리 증폭기

Description

이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템 및 방법
본 발명은 이동 통신 시스템에서 기지국에 연결된 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 원거리 증폭기의 동작 상태 감지 시스템의 연결 구성을 보다 간단하면서도 감지 동작의 신뢰성을 높일 수 있는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이동 통신 시스템은 각 기지국으로부터 가까운 거리에 필요에 따라 원거리 증폭기(Tower Top Amplifier)를 설치한다. 이러한 원거리 증폭기를 설치하는 이유는 기지국의 외부 안테나에서 옥내 수신단의 증폭기까지 케이블 손실이 있기 때문에 이에 따른 기지국의 성능(예를 들면, 수신강도)의 열화를 방지하기 위함이다. 이때 일반적인 통계에 따르면 50m당 케이블 손실이 약 3dB이다.
따라서, 이동 통신 사업자들은 원거리 증폭기르 설치함으로써 기지국의 수신 감도, 셀 서비스 영역 및 가입자의 수용 용량을 증대시키고, 통화 서비스의 음영 지역을 축소시킬 뿐만 아니라 이동 단말기의 배터리 사용 시간도 증가시키는 효과를 얻을 수 있어 원거리 증폭기의 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
그러므로, 기지국은 각각의 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지하여 이상 여부를 확인하는 것은 매우 중요한 일이라 할 수 있다.
도 1은 일반적인 기지국과 원거리 증폭기의 연결 관계를 보인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 다수의 원거리 증폭기(1a ~ 1n)는 옥외에 설치된 기지국 안테나(AT1 ~ ATn) 가까이에 설치된다.
기지국(5)은 모든 원거리 증폭기(1a ~ 1n)로 직류 전원을 각각의 전원 공급선(P1 ~ Pn)을 이용하여 제공하며, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)는 외부에 노출된 상태에서 자체적으로 동작 상태를 감지하여 정상 상태 또는 비정상 상태로 구분되는 감지 결과를 기지국(5)으로 각각 전송한다.
예를 들어, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)중 임의의 원거리 증폭기가 비정상 동작 상태일 경우, 해당 원거리 증폭기가 경보 신호를 발생한다. 이러한 경보신호는 소정 주기 단위로 멀티플랙서(multiplexer)(2)로 각각 전달된다.
또한, 정상 상태에 있는 원거리 증폭기도 자신의 상태를 소정 주기 단위로 멀티플랙서(2)로 각각 전달한다.
멀티플랙서(2)는 정상 상태 및 비정상 상태인 원거리 증폭기에서 제공되는 신호를 모아서 하나의 신호선(SO)을 통하여 디멀티플랙서(demultiplexer)(4)로 전송한다.
여기서, 멀티플랙서(2)는 원거리 증폭기(1a ~ 1n)와 가까운 거리의 옥외에 설치되며, 입력되는 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)에 대한 경보 신호를 적당한 신호로 변조하여 기지국(5)에 구비된 디멀티플랙서(4)로 전달한다.
이때, 디멀티플랙서(4)를 사용하여 전송된 신호를 변조하는 이유는 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)에서 멀티플랙서(2)로 신호를 전송할 경우에는 각각의 신호라인 (S1 ~ Sn)을 이용하지만, 멀티플랙서(2)에서 기지국(5) 으로 신호를 전송할 경우에는 한 개의 신호선(SO)을 이용하여 전송하기 위함이다.
멀티플랙서(2)로부터 디멀티플랙서(4)로 전달된 변조신호는 디멀티플랙서(4)에서 다시 원래의 신호로 복조되므로써 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 동작 상태는 기지국(5)으로 전달된다. 이러한 디멀티플랙서(4)는 일반적으로 기지국(5)과 가까이 있거나, 기지국(5) 내부에 설치된다.
그러나, 상기와 같은 일반적인 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템에는 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)와 기지국(5) 간에 전원 공급선(P1 ~ Pn)이 각각 연결되어 있고, 멀티플랙서(2)와 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n) 간에도 신호선(S1 ~ Sn)이 각각 연결되어 있다. 따라서, 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 숫자가 증가할수록 전체 시스템의 구성이 복잡해진다.
또한, 멀티플랙서(2)의 설치는 기지국(5)의 외부에 설치되기 때문에 기상 악조걱 등의 이유로 고장이 발생할 수도 있다. 따라서, 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 동작 상태를 전달받은 멀티플랙서와 디멀티플랙서의 동작 상태도 각각 확인되어야 하는데, 이를 실행하기 위해서는 별도의 장비가 추가되어야 하므로 전체적인 시스템 오버헤드가 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 기지국으로부터 각 원거리 증폭기로 제공되는 전원 공급선의 전력 소모량을 이용하여 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지할 수 있는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템은 각각의 통신용 안테나에 연결된 다수의 원거리 증폭기(Tower Top Amplifier)와, 상기 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지하는 상태 관리부로 구성되어,상기 상태 관리부가 각각의 원거리 증폭기의 동작 상태의 감지를 상기 각 원거리 증폭기와 상기 상태 관리부 사이에 연결된 하나의 전원 공급선을 이용하여 실시한다.
바람직하게 상기 원거리 증폭기는 각 전원 공급선을 통하여 기지국에서 상기 각 원거리 증폭기로 제공되는 직류 전원의 전류 소모량을 측정하고 이 측정값을 비교하여 동작 상태를 감시하며, 입력 신호를 90°3dB 결합기를 사용하여 분배하고, 분배된 신호를 각각 증폭하며 다시 상기 90°3dB 결합기를 사용하여 한 신호로 만들게 된다.
또한, 상기 각 원거리 증폭기는 수신한 무선 주파수 신호에 포함된 잡음 성분의 증폭을 최대한 억제하면서 전체 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 포함하여 구성되며, 상기 저잡음 증폭기의 입력단과 수신용 안테나 사이에는 수신한 무선 주파수 신호의 불필요한 대역을 제거하는 대역 통과 필터가 구비되고, 출력단에는 외부로부터 입력되는 낙뢰를 방지하면서, 입력신호에서 DC 전원과 무선 주파수 성분을 분리하는 바이어스 티가 구비된다.
그리고, 상기 저잡은 증폭기의 양단에는 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 구비되어 상기 기지국으로부터 직류 전원이 공급되면 연동으로 온(ON)되고, 상기 전원이 공급되지 않거나 또는 원거리 증폭기 내부의 저잡음 증폭기가 고장이 났을 경우 연동으로 오프(OFF)되게 된다.
또한, 상기 상테 관리부는 상기 원거리 증폭기로 제공되는 직류 전원의 일정 구간의 전위차를 검출하여 전류 소모량을 판단하는 윈도우 검파부와, 상기 윈도우 검파부의 판단 결과가 해당 원거리 증폭기의 이상 상태를 나타내면 경보 신호를 발생시키는 경보 발생부로 구성된다.
이상과 같은 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따르면, 이 동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지방법은 다수의 원거리 증폭기로 각각 공급되는 전력의 소모량을 이용하여 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지한다.
도 1은 일반적인 기지국과 원거리 증폭기의 연결관계를 보인 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 기지국과 원거리 증폭기의 연결관계를 보인 블록 구성도.
도3은 본 발명에 따른 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템의 블록 구성도.
도 4는 도 3에 보인 윈도우 검파기의 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11. 15 : 대역 통과 필터 12. 16 : 저잡음 증폭기
13. 14 : 바이어스 티 17 : 경보 발생부
18 : 윈도우 검파부
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부되 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기지국과 원거리 증폭기의 연결 관계를 보인 블록 구성도 이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 원거리 증폭기의 동작 상태 감지 시스템은 각각의 통신용 안테나(AT1 ~ ATn)에 연결된 다수의 원거리 증폭기(Tower Top Amplifier)(1a ~ 1n)로 이루어진 신호 증폭부(100)와, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 동작 상태를 감지하는 상태 관리부(200)로 구성된다.
여기서, 각 원거리 증폭기의 신호 증폭부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 자신의 수신용 안테나를 통하여 수신한 무선 주파수 신호의 불필요한 대역을 제거하는 대역 통과 필터(11)와, 대역 통과 필터(11)에서 출력된 신호에 포함된 잡음 성분의 증폭을 최대한 억제하면서 전체 출력신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(12)와, 외부로부터 입력되는 낙뢰(surge)를 방지하면서, 입력신호에서 DC 전원과 무선 주파수 성분을 분리하는 바이어스 티(bias tee)(13)와, 저잡음 증폭기(12)의 양단에 구비되어, 기지국으로부터 직류 전원이 공급되면 연동으로 온(On)되고, 전원이 공급되지 않거나, 저잡음 증폭기(12)가 고장일 때 연동으로 오프(Off)되는 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)로 구성된다.
한편, 상태 관리부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 외부로부터 입력되는 낙뢰(surge)를 방지하면서, 입력신호에서 DC 전원과 무선 주파수 성분을 분리하는 바이어스 티(bias tee)(14)와, 바이어스 티(14)에서 출력되는 주파수 신호의 불필요한 대역을 제거하는 대역 통과 필터(15)와, 대역 통과 필터(15)의 출력 신호에 포함된 잡음 성분의 증폭을 최대한 억제하면서 전체 출력 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(16)와, 신호 증폭부(100)로 제공되는 직류 전원을 검출하여 전류 소모량을 판단하는 윈도우 검파부(18)와, 윈도우 검파부(18)의 판단결과가 해당 원거리 증폭기의 이상 상태를 나타내면 경보신호를 발생시키는 경보 발생부(17)로 구성된다.
여기서, 저잡음 증폭부(16)의 출력신호는 기지국의 수신단으로 제공되어 일반적인 신호처리과정을 수행한다.
또한, 도 2에 도시된 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)는 자체적으로 동작 상태를 감시하여 외부로 알리는 기능이 불필요하기 때문에 이런 기능을 수행하는 소자가 구성되어 있지 않으므로 보다 신뢰성 있게 상태를 감지 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원거리 증폭기의 동작 상태 감지 과정에 대하여 설명한다.
각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)는 각 수신용 안테나(AT1 ~ ATn)를 통하여 수신된 무선 주파수 신호를 자체적으로 구비된 90°3dB 결합기(Coupler)를 사용하여 분배한다. 이어, 분배된 신호를 각각 증폭하고, 다시 90°3dB 결합기를 사용하여 하나의 신호를 만들어 출력한다.
따라서, 입력되는 무선 주파수 신호는 원거리 증폭기(1a ~ 1n)내에서 두 개의 경로를 갖게 되는데, 만일 두 개의 경로가 모두 페일(Fail)이면, 원거리 증폭기(1a ~ 1n)를 거치지 않고 직접 바이어스 티(13)로 전송된다.
이때, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)를 구동시키는 직류 전원은 기지국(5)에 있는 바이어스 티(14)를 사용하여 하나의 전원 공급선(S1 ~ Sn)을 통해 각각 공급되며, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)는 직류 전원을 수신하여 신호 증폭부(100)의 바이어스 티(13)와, 저잡음 증폭기(12) 및 스위티(SW1, SW2)로 공급한다. 이때, 재1 및 제2 스위치(SW1, SW2)는 제2 스위치(SW2)의 입력단자(a1)에 직류가 공급되면 그 접점이 a0 ~ b0 및 a0 ~ c0으로 되어 연동으로 오프(Off)된다.
따라서, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 신호 증폭부(100)에서 저잡음 증폭기(12)의 내부에 구비된 무선 주파수 소자(RF Device)는 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 정상 상태와 비정상 상태에서 소모하는 전류 소모량이 다르다. 이때, 소모되는 전류 소모량을 상태 관리부(200)내에서 측정하면 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 정상 상태 또는 비정상 상태로 확인되는 동작 상태를 용이하게 감지 할 수 있다.
이때 소모되는 전력의 소모량 측정은 직류 전원과 바이어스 티(14) 사이에 매우 작은 저항(RO)(본 발명의 실시 예에서는 0.1Ω 이나 1Ω 정도)을 직렬로 연결하여 저항(RO) 양단의 전위차(V1)로부터 알 수 있다.
즉, 음의 법칙인 V=I×R 식을 만족하므로, 소모되는 전류가 임계치 보다 커질수록 저항(RO) 양단 사이의 전위차(V1)는 커진다. 반면, 소모 전류가 임계치 보다 적어질수록 저항(RO) 양단의 전위차(V1)는 적어지므로, 이때의 전위차 값을 환산하여 전류 소모량을 측정할 수 있다.
따라서, 원거리 증폭기(1a ~ 1n)가 정상적으로 동작하는 전류의 범위와 일치하는 직렬 저항(RO)의 양단에 걸리는 전압의 범위를 감지하여 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 동작 상태를 감지할 수 있게 된다. 이때 직력 저항(RO)의 양단에 걸리는 전압은 윈도우 검파기(18)를 사용하여 측정한다.
본 발명의 실시 예에서는 윈도우 검파기(18)의 구성을 도 4에 보인바와 같이 두 개의 전압 비교기로 구성시켰다.
이하에서 윈도우 검파기(18)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
만일, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)로 입력되는 직류 전압이 (R2 × 5)/(R1 + R2) 보다 작으면, OP-AMP(C)의 출력 전압은 5(V)가 되고, 입력 전압이 (R2 × 5)/(R1 + R2) 보다 크면, OP-AMP(C)의 출력 전압은 0(V)이 된다.
또한 이와는 반대로, 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)로 입력되는 직류 전압이 (R2 × 5)/(R5 +R6) 보다 작으면, OP-AMP(D)의 출력 전압은 0(V)이 되고, 입력 전압이 (R2 × 5)/(R5 +R6) 보다 크면 OP-AMP(D)의 출력 전압은 5(V)가 된다. 이러한 두 특성을 갖는 두 개의 전압 비교기의 출력을 다이오드(D1,D2)를 사용하여 결합하면, 최종 출력 전압은 다음과 같다.
(R6 × 5)/(R5 +R6) ≤ 입력 ≤ (R2 × 5)/(R1 +R2) : 출력 전압 = 0(V)
(R6 × 5)/(R5 +R6) ≥ 입력, 또는 입력 ≥ (R2 × 5)/(R1 +R2)
: 출력 전압 = 5(V)
따라서, 임의의 입력 전압이 어떤 특정한 전압 범위 내에 있는지의 여부를 알 수 있으므로 각 원거리 증폭기(1a ~ 1n)의 동작 상태가 정상 상태인지 비정상 상태인지를 용이하게 감지할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 각 원거리 증폭기와 기지국간에 하나의 전원공급선이 각각 연결된 상태에서 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지할 수 있다.
따라서, 각 원거리 증폭기의 내부에서 자체적으로 동작 상태를 감지하기 위한 소자와, 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 모아서 기지국으로 전송 및 수신하기 위한 멀티플랙서 및 디멀티플렉서가 필요하지 않기 때문에 종래 기술에 비해 전체 시스템의 구성이 간단해지면서 원거리 증폭기의 동작 상태의 감지는 더욱 신뢰성 있게 실시 할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (10)

  1. 다수의 원거리 증폭기로 각각 공급되는 직류 전원의 전류 소모량을 검출하는 단계와, 상기 검출된 전류 소모량을 임계값과 비교하는 단계와, 상기 전류 소모량이 임계값이내이면 정상 상태로 판단하고 임계값 이외이면 비정상 상태로 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 소모량은 상기 원거리 증폭기로 각각 공급되는 직류 전원의 일정 구간의 전위차를 측정하여 검출함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 방법.
  3. 각각의 통신용 안테나에 연결된 다수의 원거리 증폭기와, 상기 각 원거리 증폭기의 동작 상태를 감지하는 상태 관리부로 구성되어, 상기 상태 관리부가 각각의 원거리 증폭기의 동작 상태의 감지를 상기 각 원거리 증폭기와 상기 상태 관리부 사이에 연결된 하나의 전원 공급선을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 원거리 증폭기는 각 전원 공급선을 통하여 기지국에서 상기 원거리 증폭기로 제공되는 직류 전원의 전류 소모량을 이용하여 동작 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 원거리 증폭기는 수신한 무선 주파수 신호에 포함된 잡음 성분의 증폭을 최대한 억제하면서 전체 출력 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기의 입력단과 수신용 안테나 사이에는 수신한 무선 주파수 신호의 불필요한 대역을 제거하는 대역 통과 필터를 더 포함함을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기의 출력단에는 외부로부터 입력되는 낙뢰를 방지하면서, 입력신호에서 DC 전원과 무선 주파수 성분을 분리하는 바이어스 티를 추가적으로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 저잡음 증폭기의 양단에는 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 구비되어 상기 기지국으로부터 직류 전원이 공급되면 연동으로 온(ON)되고, 상기 전원이 공급되지 않거나 또는 원거리 증폭기 내부의 저잡음 증폭기가 고장이 났을 경우 연동으로 오프(OFF)되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 원거리 증폭기는 입력 신호를 90°3dB 결합기를 사용하여 분배하고, 분배된 신호를 각각 증폭하여 다시 상기 90°3dB 결합기를 사용하여 한 신호로 만드는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서, 상기 상태 관리부는 상기 원거리 증폭기로 제공되는 직류 전원의 일정 구간의 전위차를 검출하여 전류 소모량을 판단하는 윈도우 검파부와, 상기 윈도우 검파부의 판단 결과가 해당 원거리 증폭기의 이상 상태를 나타내면 경보 신호를 발생시키는 경보 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 원거리 증폭기의 상태 감지 시스템.
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