KR100450958B1 - 차단없는 호 서비스를 위한 다중 섹터/다중 주파수할당을지원하는 기지국 시스템 - Google Patents

차단없는 호 서비스를 위한 다중 섹터/다중 주파수할당을지원하는 기지국 시스템 Download PDF

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Abstract

다중 섹터/다중 주파수할당(FA)을 지원하는 기지국 시스템에서 어느 한 보드에 고장이 발생할 시 호가 끊기거나 전체 용량이 영향을 받지 않도록 시스템 운영에 만전을 기하도록 하기 위한 것이다. 이러한 본 발명은 주파수 상향/하향 변환기의 송신과 수신을 분리하여 각각의 보드에 모든 FA를 수용하고 어느 한 보드에 고장이 발생할 시 동일한 기능을 수행하는 여분의 보드를 자동으로 스위칭하여 이 보드를 동작시킴으로써 소프트/하드 리던던시(soft/hard-redundancy) 방식으로 어떤 경로상에 문제가 발생하더라 호가 끊기지 않고 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 한다.

Description

차단없는 호 서비스를 위한 다중 섹터/다중 주파수할당을 지원하는 기지국 시스템 {BASE STATION SYSTEM SUPPORTING MULTI-SECTOR/MULTI-FA FOR CALL SERVICE SEAMLESS}
본 발명은 이동 통신시스템의 기지국에 관한 것으로, 특히 다중 섹터/다중 주파수할당을 지원하는 기지국 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)와 같은 이동 통신시스템의 기지국은 사용자 용량을 증대하고 주파수를 효율적으로 사용하기 위하여 다중 섹터(multi-sector)와 다중 주파수할당(multi-FA(Frequency Assignment))을 지원하는 형태로 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 기지국 시스템의 구성을 보여주는 도면으로, 이 기지국 시스템은 다중 섹터/다중 FA를 지원하는 형태로 구성되고 안테나 다이버시티(diversity) 효과를 제공하는 예에 따른 것이다. 여기서, 상기 기지국 시스템은 6섹터/4FA를 지원하는 것으로 가정한다. 그러나 설명의 편의를 위해 도면에서는 상기 기지국 시스템이 하나의 섹터와 4FA를 지원하는 것으로 도시하고 있음에 유의하여야 한다.
상기 도 1을 참조하면, 제1 수신 안테나(Rx Ant. 1)를 통해 수신된 신호는 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter) 11에 의해 대역통과필터링된다. 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 13은 상기 대역통과필터 11에 의해 대역통과필터링된 신호를 저잡음 증폭한다. 디바이더(divider) 15는 상기 저잡음증폭기 13에 의한 저잡음 증폭 신호를 4FA 각각에 대한 신호들로서 분리한다. 즉, 상기 디바이더 15에 의해 분리된 신호들은 각각 FA1용 주파수 상향/하향 변환기 보드 21, FA2용 주파수 상향/하향 변환기 보드 22, FA3용 주파수 상향/하향 변환기 보드 23, FA4용주파수 상향/하향 변환기 보드 24로 인가된다.
제2 수신 안테나(Rx Ant. 2)를 통해 수신된 신호는 대역통과필터(BPF) 12에 의해 대역통과필터링된다. 저잡음증폭기(LNA) 14는 상기 대역통과필터 12에 의해 대역통과필터링된 신호를 저잡음 증폭한다. 디바이더(divider) 16은 상기 저잡음증폭기 13에 의한 저잡음 증폭 신호를 4FA 각각에 대한 신호들로서 분리한다. 즉, 상기 디바이더 16에 의해 분리된 신호들은 각각 FA1용 주파수 상향/하향 변환기 보드 21, FA2용 주파수 상향/하향 변환기 보드 22, FA3용 주파수 상향/하향 변환기 보드 23, FA4용 주파수 상향/하향 변환기 보드 24로 인가된다.
주파수 상향/하향 변환기(Up/Down-Converter) 20은 4개의 FA 각각에 대한 주파수 상향/하향 변환기 보드들 21∼24로 이루어진다. 각 보드들은 제1 수신 안테나를 통해 수신된 후 처리된 신호를 하향 변환하기 위한 제1 하향 변환기들(21a,22a,23a,24a)과, 제2 수신 안테나를 통해 수신된 후 처리된 신호를 하향 변환하기 위한 제2 하향 변환기들(21b,22b,23b,24b)과, 송신하기 위한 신호를 상향 주파수 변환하기 위한 상향 변환기들(21c,22c,23c,24c)로 이루어진다.
컴바이너(combiner) 31은 주파수 상향/하향 변환기 20, 즉 4개의 주파수 상향/하향 변환기 보드들 21∼24로부터의 상향 변환된 4가지의 주파수 신호들을 입력하여 컴바이닝한 후 출력한다. 디바이더(divider) 32는 상기 컴바이너 31에 의해 컴바이닝된 신호를 4개의 전력증폭기(PA: Power Amplifier)들 33∼36 각각으로 입력되도록 하기 위해 4가지의 신호들로서 분리한다. 상기 전력증폭기들 33∼36 각각은 4가지의 FA 각각에 대응한다. 컴바이너 37은 상기 전력증폭기들 33∼36의 출력신호들을 컴바이닝한 후 출력한다. 대역통과필터 38은 상기 컴바이너 37에 의해 컴바이닝된 신호를 대역통과필터링한 후 출력한다. 상기 대역통과필터 38의 출력 신호는 송신 안테나(Tx Ant.)를 통해 송신된다.
전술한 도 1에 도시된 바와 같은 기지국 시스템(UMTS에서는 "Node B"라 불리움)에서 보드(board) 이상 시 자동으로 절체가 필요한 부분은 전력증폭기들 33∼36 및 주파수 상향/하향 변환기 보드들 21∼24이다. 상기와 같은 기지국 시스템의 섹터와 FA의 수가 적으면 여분의 보드에 의한 하드 리던던시(hard-redundancy) 방식을 취하고, 섹터와 FA의 수가 증가하면 보드 수에 대한 부담으로 전력증폭기만 로드분산(load sharing)에 의한 소프트 리던던시(soft-redundancy) 방식을 취하고 있다. 이때 주파수 상향/하향 변환기 보드들 21∼24중 어느 하나가 고장이 나면 그에 해당되는 섹터의 FA는 사용을 하지 못하게 되는 문제점이 있다. 즉, 종래 기술의 문제점은 FA별로 한 개의 주파수 상향/하향 변환기들에 송신과 수신 경로가 설계되어있기 때문에 보드 고장 시 하나의 FA는 무용지물이 된다는 것이다.
이와 같이 종래 기술에 따른 기지국 시스템은 다중 섹터와 다중 FA를 구성하기 위하여 각각의 보드에 의하여 동작이 되나 그 중 어느 한 보드의 고장 시 호가 끊겨 전체 용량에 영향을 주게 된다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 다중 섹터/다중 FA를 지원하는 기지국 시스템에서 어느 한 보드의 고장이 발생하더라도 호가 끊기는 현상을 제거하는 송수신 장치를제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 섹터/다중 FA를 지원하는 기지국 시스템에서 어느 한 보드의 고장에 의해 전체 용량이 영향을 받지 않도록 하는 송수신 장치를 제공함에 있다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 다중 섹터/다중 FA를 지원하는 기지국 시스템에서 어느 한 보드에 고장이 발생할 시 동일한 기능을 수행하는 여분의 보드로 자동으로 스위칭(switching)되어 정상 동작을 유지함으로써 호가 끊기거나 전체 용량이 영향을 받지 않도록 시스템 운영에 만전을 기하도록 하기 위한 것으로, 주파수 상향/하향 변환기의 송신과 수신을 분리하여 각각의 보드에 모든 FA를 수용하고 여분의 보드를 동작시킴으로써 소프트/하드 리던던시(soft/hard-redundancy) 방식으로 어떤 경로상에 문제가 발생하더라 호가 끊기지 않고 시스템이 정상적으로 동작할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명에 따른 이동통신 기지국 시스템의 수신 장치는 적어도 하나 이상의 신호 수신부를 포함한다. 하향 주파수 변환기는 상기 신호 수신부에 대응하는 하향 변환기 보드와 리던던시 하향 변환기 보드를 포함하고, 상기 신호 수신부를 통한 입력 신호를 상기 하향 변환기 보드 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드중에서 선택된 어느 한 보드에 의해 하향 주파수 변환한다. 스위칭부는 상기 신호 수신부와 상기 하향 주파수 변환기의 사이에 접속되고, 상기 하향 변환기 보드가 정상일 때 상기 하향 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속하고 상기 하향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 리던던시 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속한다.
본 발명에 따른 이동통신 기지국 시스템의 송신 장치는 상향 주파수 변환기를 포함한다. 상기 상향 주파수 변환기는 상향 변환기 보드와 리던던시 상향 변환기 보드를 포함하고, 송신을 위한 신호를 상기 상향 변환기 보드 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드중에서 선택된 어느 한 보드에 의해 상향 주파수 변환한다. 스위칭부는 상기 상향 변환기 보드가 정상일 때 상기 송신을 위한 신호가 상기 상향 변환기 보드에 제공되도록 스위칭되고, 상기 상향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 송신을 위한 신호가 상기 리던던시 상향 변환기 보드에 제공되도록 스위칭된다.
전술한 바와 같은 내용은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자는 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다.
본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술될 것이다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 동일한 목적들을 달성하기 위하여 다른 구조들을 변경하거나 설계하는 기초로서 발명의 개시된 개념 및 구체적인 실시예가 용이하게 사용될 수도 있다는 사실을 인식하여야 한다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 또한 발명과 균등한 구조들이 본 발명의 가장 넓은 형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 사실을 인식하여야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 기지국 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 도 2에 도시된 하향 주파수 변환기의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 도면.
도 4는 도 2에 도시된 상향 주파수 변환기의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 수신경로상에서의 스위칭 제어 동작을 보다 구체적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 송신경로상에서의 스위칭 제어 동작을 보다 구체적으로 보여주는 도면.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여설명될 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 통신 기지국 시스템의 구성을 보여주는 도면으로, 이 기지국 시스템은 다중 섹터/다중 FA를 지원하는 형태로 구성되고 안테나 다이버시티(diversity) 효과를 제공하는 예에 따른 것이다. 여기서, 상기 기지국 시스템은 6섹터/4FA를 지원하고, 하나의 섹터는 4개의 FA로 구성되고 각각은 안테나 다이버시티 효과를 위한 2개의 수신경로와 하나의 송신경로로 구성된다. 설명의 편의를 위해 도면에서는 상기 기지국 시스템이 하나의 섹터만을 지원하는 것으로 도시하고 있음에 유의하여야 한다. 각각의 송수신경로는 보드의 동작 이상 시에도 정상동작이 되도록 하기 위하여 전력증폭기는 소프트 리던던시(soft-redundancy) 방식으로 구현하고, 상향/하향 변환기 보드(Up/Down-Converter board)는 하드 리던던시(hard-redundancy) 방식으로 구현하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 수신경로상의 구성을 설명하기로 한다.
제1 수신 안테나(Rx Ant. 1)를 통해 수신된 신호는 대역통과필터(BPF: Band Pass Filter) 11에 의해 대역통과필터링된다. 저잡음증폭기(LNA: Low Noise Amplifier) 13은 상기 대역통과필터 11에 의해 대역통과필터링된 신호를 저잡음 증폭한다. 제2 수신 안테나(Rx Ant. 2)를 통해 수신된 신호는 대역통과필터(BPF) 12에 의해 대역통과필터링된다. 저잡음증폭기(LNA) 14는 상기 대역통과필터 12에 의해 대역통과필터링된 신호를 저잡음 증폭한다. 상기 제1 수신 안테나, 대역통과필터 11, LNA 13은 제1 신호 수신부를 구성하고, 상기 제2 수신 안테나, 대역통과필터 12, LNA 14는 제2 신호 수신부를 구성한다.
스위칭(switching)부 100은 상기 LNA들 13,14와 하향 주파수 변환기(Down-Converter) 200의 사이에 접속된다. 상기 스위칭부 100은 제1 수신경로(제1 신호 수신부)상의 신호인 상기 LNA 13으로부터의 신호와 제2 수신경로(제2 신호 수신부)상의 신호인 상기 LNA 14로부터의 신호를 입력한다.
상기 하향 주파수 변환기 200은 수신경로의 개수보다 하나 많은 수의 보드들 210,220,230으로 이루어진다. 하향 변환기 보드 210은 상기 제1 수신경로(Rx1)에 대응하고, 하향 변환기 보드 220은 상기 제2 수신경로(Rx2)에 대응하고, 하향 변환기 보드 230은 리던던시(Redundancy)이다. 상기 각 하향 변환기 보드들 210,220,230은 하나의 디바이더와 4개의 FA용 하향 변환 처리를 위한 4개의 변환기들을 포함한다. 일 예로, 하향 변환기 보드 210은 디바이더 202와 4개의 FA용 변환기들 211∼214로 이루어진다.
즉, 상기 스위칭부 100은 제1 수신경로상의 신호와 제2수신경로상의 신호를 입력하고, 그 입력된 신호를 해당하는 경로에 대응하는 하향 주파수 변환기 200의 해당 보드로 출력한다. 정상적인 경우, 상기 스위칭부 100은 제1 수신경로상의 신호인 상기 LNA 13으로부터의 신호를 하향 변환기 보드 210으로 출력하고, 제2 수신경로상의 신호인 상기 LNA 14로부터의 신호를 하향 변환기 보드 220으로 출력한다. 그러나 어느 한 하향 변환기 보드가 고장인 경우에는 그 고장난 보드를 대신하여 리던던시의 하향 변환기 보드 230으로 해당 수신경로의 신호가 제공되도록 한다.
다음에, 상기 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 송신경로상의 구성을 설명하기로 한다.
상향 주파수 변환기(Up-Converter) 300은 하나의 상향 변환기 보드 310과 리던던시의 상향 변환기 보드 320으로 이루어진다. 상기 리던던시 상향 변환기 보드 320은 상기 상향 변환기 보드 310에 고장이 발생하는 경우에도 상기 상향 변환기 보드 310을 대신하여 정상적인 동작이 수행되도록 하기 위한 것이다. 각 상향 변환기 보드들은 주파수 상향 변환 처리를 위한 4개의 변환기들과 상기 4개의 변환기들의 출력들은 컴바이닝한 후 출력하기 위한 4:1 컴바이너(combiner)로 이루어진다. 일 예로, 상향 변환기 보드 310은 4개의 변환기들 311∼314와 하나의 4:1 컴바이너 302로 이루어진다.
스위칭부 400은 2:1 스위치로서 동작하고, 상기 상향 변환기 보드들 310,320과 디바이더 32의 사이에 접속된다. 상기 스위칭부 400은 정상적인 경우는 상기 상향 변환기 보드 310으로부터의 송신 신호를 상기 디바이더 32로 출력하도록 스위칭된다. 반면에, 상기 상향 변환기 보드 310에 고장이 발생한 경우에 상기 스위칭부 400은 상기 상향 변환기 보드 320으로부터의 송신 신호를 상기 디바이더 32로 출력하도록 스위칭된다.
디바이더(divider) 32는 상기 스위칭부 400으로부터의 신호를 4개의 전력증폭기(PA: Power Amplifier)들 33∼36 각각으로 입력되도록 하기 위해 4가지의 신호들로서 분리한다. 상기 전력증폭기들 33∼36 각각은 4가지의 FA 각각에 대응한다. 컴바이너 37은 상기 전력증폭기들 33∼36의 출력 신호들을 컴바이닝한 후 출력한다. 대역통과필터 38은 상기 컴바이너 37에 의해 컴바이닝된 신호를 대역통과필터링한 후 출력한다. 상기 대역통과필터 38의 출력 신호는 송신 안테나(Tx Ant.)를 통해 송신된다.
도 3은 도 2에 도시된 하향 주파수 변환기 200의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 도면이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기 하향 주파수 변환기 200은 제1 하향 변환기 보드 210, 제2 하향 변환기 보드 220, 제3 하향 변환기 보드 230으로 이루어진다. 스위칭부 100은 LNA들 13,14와 상기 하향 변환기 보드들 210,220,230의 사이에 접속된다. 상기 스위칭부 100은 LNA 13으로부터의 수신 신호를 하향 변환기 보드 210 또는 리던던시 하향 변환기 보드 230으로 제공하도록 스위칭되고, LNA 14로부터의 수신 신호를 하향 변환기 보드 220 또는 리던던시 하향 변환기 보드 230으로 제공하도록 스위칭된다. 상기 스위칭부 100의 보다 구체적인 구성 및 동작은 후술될 도 5에서 상세하게 설명될 것이다.
상기 제1 하향 변환기 보드 210은 디바이더 202와 4개의 변환기들 211∼214를 포함한다. 상기 디바이더 202는 상기 스위칭부 100으로부터의 신호를 4개의 FA 각각을 위한 4개의 신호들로서 분리하여 출력한다. 제1 변환기 211은 FA1을 위한 것으로, 상기 디바이더 202로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제2 변환기 212는 FA2를 위한 것으로, 상기 디바이더 202로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제3 변환기 213은 FA3을 위한 것으로, 상기 디바이더 202로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제4 변환기 214는 FA4를 위한 것으로, 상기 디바이더 202로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다.
상기 제2 하향 변환기 보드 220은 디바이더 204와 4개의 변환기들 221∼224를 포함한다. 상기 디바이더 204는 상기 스위칭부 100으로부터의 신호를 4개의 FA 각각을 위한 4개의 신호들로서 분리하여 출력한다. 제1 변환기 221은 FA1을 위한 것으로, 상기 디바이더 204로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제2 변환기 222는 FA2를 위한 것으로, 상기 디바이더 204로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제3 변환기 223은 FA3을 위한 것으로, 상기 디바이더 204로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제4 변환기 224는 FA4를 위한 것으로, 상기 디바이더 204로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다.
상기 제3 하향 변환기 보드 230은 디바이더 206과 4개의 변환기들 231∼234를 포함한다. 상기 디바이더 206은 상기 스위칭부 100으로부터의 신호를 4개의 FA 각각을 위한 4개의 신호들로서 분리하여 출력한다. 제1 변환기 231은 FA1을 위한 것으로, 상기 디바이더 206으로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제2 변환기 232는 FA2를 위한 것으로, 상기 디바이더 206으로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제3 변환기 233은 FA3을 위한 것으로, 상기 디바이더 206으로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다. 제4 변환기 234는 FA4를 위한 것으로, 상기 디바이더 206으로부터의 신호를 하향 주파수 변환한다.
도 4는 도 2에 도시된 상향 주파수 변환기 300의 구성을 보다 구체적으로 보여주는 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 상기 상향 주파수 변환기(Up-Converter) 300은 상향 변환기 보드 310과, 리던던시 상향 변환기 보드 320을 포함한다. 스위칭부 400은 상기 상향 변환기 보드들 310,320과 디바이더 32의 사이에 접속된다. 상기 스위칭부 400은 상기 상향 변환기 보드들 310,320중의 어느 한 보드에 의해 상향 변환된 송신 신호를 상기 디바이더 32로 제공하도록 스위칭된다. 상기 상향 변환기 보드 310이 정상적인 경우, 상기 스위칭부 100은 상기 상향 변환기 보드 310으로부터의 신호를 상기 디바이더 32로 제공하도록 스위칭된다. 상기 상향 변환기 보드 310이 정상적이지 않은 경우, 상기 스위칭부 100은 리던던시의 상향 변환기 보드 320으로부터의 신호를 상기 디바이더 32로 제공하도록 스위칭된다. 이러한 스위칭부 400의 보다 구체적인 구성 및 동작은 후술될 도 6과 관련하여 상세하게 설명될 것이다.
상기 상향 변환기 보드 310은 4개의 FA 각각에 대한 송신 신호를 상향 변환 처리하기 위한 변환기들 311∼314와, 상기 변환기들 311∼314의 출력 신호를 컴바이닝하여 출력하기 위한 컴바이너 302를 포함한다. 상기 변환기 311은 FA1에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 312는 FA2에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 313은 FA3에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 314는 FA4에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다.
상기 리던던시 상향 변환기 보드 320은 4개의 FA 각각에 대한 송신 신호를상향 변환 처리하기 위한 변환기들 321∼324와, 상기 변환기들 321∼324의 출력 신호를 컴바이닝하여 출력하기 위한 컴바이너 304를 포함한다. 상기 변환기 321은 FA1에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 322는 FA2에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 323은 FA3에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다. 상기 변환기 324는 FA4에 대한 송신 신호를 상향 변환하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 수신경로상에서의 스위칭 제어 동작을 보다 구체적으로 보여주는 도면이다.
상기 도 5에서, 제1 스위치 110, 제2 스위치 120 및 논리합게이트 130은 스위칭부 100을 구성하는 요소들이다. 상기 스위치들 110,120은 각각 하나의 입력 단자와 두 개의 출력 단자들을 구비하는 SPDT(Single Pole Double Throw) 스위치로 구현된다. 상기 제1 스위치 110의 입력 단자는 LNA 13의 출력 단자에 접속된다. 상기 제1 스위치 110의 제1 출력 단자(L)는 하향 변환기 보드 210의 입력 단자인 디바이더 202의 입력 단자에 접속되고, 상기 제1 스위치 110의 제2 출력 단자(H)는 리던던시의 하향 변환기 보드 230의 입력 단자인 디바이더 206의 입력 단자에 접속된다. 상기 제2 스위치 120의 제1 출력 단자(L)는 하향 변환기 보드 220의 입력 단자인 디바이더 204의 입력 단자에 접속되고, 상기 제2 스위치 120의 제2 출력 단자(H)는 리던던시의 하향 변환기 보드 230의 입력 단자인 디바이더 206의 입력 단자에 접속된다.
상기 제1 스위치 110 및 제2 스위치 120의 스위칭 동작은 각각 하향 변환기보드 210 및 하향 변환기 보드 220에 대한 진단 모니터링(DM: Diagnostic Monitoring)신호에 의해 제어된다. 상기 DM 신호는 각 보드의 상태를 진단하기 위한 모니터링 신호로서, 해당하는 보드가 정상인지 비정상인지 여부에 따라 그 DM 신호의 레벨은 달라진다. 각 보드별로 DM 신호를 발생하고 그 발생 결과에 따른 처리의 예로서, 기지국 장비의 전면판에 설치되어 있는 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)의 점등을 해당하는 보드로부터 발생된 DM 신호에 따라 제어하는 예를 들 수 있다. 이러한 DM 신호의 발생 동작은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 공지의 사실이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 하향 변환기 보드 210이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 제1 스위치 110의 입력 단자와 제1 출력 단자(L)가 서로 연결된다. 이에 따라 LNA 13과 하향 변환기 보드 210간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 210이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 제1 스위치 110의 입력 단자와 제2 출력 단자(H)가 서로 연결된다. 이에 따라 LNA 13과 리던던시의 하향 변환기 보드 230간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 220이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 제2 스위치 120의 입력 단자와 제1 출력 단자(L)가 서로 연결된다. 이에 따라 LNA 14와 하향 변환기 보드 220간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 220이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 제2 스위치 120의 입력 단자와 제2 출력 단자(H)가 서로 연결된다. 이에 따라 LNA 14와 리던던시의 하향 변환기 보드 230간의 수신 경로가 형성된다.
논리합게이트 130은 제1 입력단자, 제2 입력단자 및 출력단자를 구비한다. 상기 논리합게이트 130의 제1 입력단자는 하향 변환기 보드 210에 대한 DM 신호를 입력하기 위한 것이고, 상기 논리합게이트 130의 제2 입력단자는 하향 변환기 보드 220에 대한 DM 신호를 입력하기 위한 것이다. 상기 논리합게이트 130은 상기 하향 변환기 보드들 210,220중의 적어도 한 보드가 비정상임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호가 인가되는 경우 "H"레벨의 인에이블신호(ENABLE)를 출력함으로써 상기 리던던시 하향 변환기 보드 230을 활성화시킨다. 즉, 상기 논리합게이트 130은 상기 하향 변환기 보드들 210,220중의 적어도 어느 한 보드가 비정상인 것으로 진단되는 경우 비정상인 것으로 진단된 보드를 상기 리던던시 하향 변환기 보드 230이 대신하도록 한다.
상기 하향 변환기 보드 210 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드 230과 도시하지 않은 채널 카드의 사이에는 스위칭부 240이 접속되고, 상기 하향 변환기 보드 220 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드 230과 도시하지 않은 채널 카드의 사이에는 스위칭부 250이 접속된다. 여기서, 채널 카드(Channel Card)란 복수의 채널들을 구비하는 기지국에서 각 채널들의 신호를 변조 및 복조하는 등의 처리를 위해 구비되는 공지의 구성요소이다. 그러므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 스위칭부들 240 및 250은 각각 FA의 수에 대응하는 2개의 입력단자들과 1개의 출력단자를 구비하는 DPST(Double Pole Single Throw) 스위치들로 이루어진다. 상기 스위칭부들 240,250의 DPST 스위치의 입력단자들은 각각 상기 하향 변환기 보드 210 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드 230의 해당하는 FA의 출력단자에접속되고, 상기 스위칭부들 240,250의 DPST 스위치의 출력단자는 채널카드에 접속된다. 상기 스위칭부 240의 각 DPST 스위치들 및 상기 스위칭부 250의 각 DPST 스위치들의 스위칭 동작은 각각 하향 변환기 보드 210 및 하향 변환기 보드 220에 대한 DM 신호에 의해 제어된다.
상기 하향 변환기 보드 210이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 240의 각 DPST 스위치의 제1 입력단자와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 하향 변환기 보드 210과 채널카드간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 210이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 240의 각 DPST 스위치의 제2 입력단자와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 리던던시 하향 변환기 보드 230과 채널카드간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 220이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 250의 각 DPST 스위치의 제1 입력단자와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 하향 변환기 보드 220과 채널카드간의 수신 경로가 형성된다. 상기 하향 변환기 보드 220이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 250의 각 DPST 스위치의 제2 입력단자와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 리던던시 하향 변환기 보드 230과 채널카드간의 수신 경로가 형성된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 송신경로상의 스위칭 제어 동작을 보다 구체적으로 보여주는 도면이다.
상기 도 6에서, 상향 변환기 보드 310 및 리던던시 상향 변환기 보드 320과도시하지 않은 채널 카드의 사이에는 스위칭부 410이 접속된다. 상기 스위칭부 410은 FA의 수에 대응하는 1개의 입력단자와 2개의 출력단자들을 구비하는 SPDT 스위치들로 이루어진다. 상기 스위칭부 410의 SPDT 스위치들의 각 입력단자는 채널카드에 접속되고, 출력단자들은 각각 상기 상향 변환기 보드 310 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드 320의 해당하는 FA의 출력단자에 접속된다. 상기 스위칭부 410의 각 SPDT 스위치들의 스위칭 동작은 상기 상향 변환기 보드 310에 대한 DM 신호에 의해 제어된다. 상기 리던던시 상향 변환기 보드 320은 상기 상향 변환기 보드 310의 정상 여부를 나타내는 DM 신호에 의해 제어된다. 즉, 상기 리던던시 상향 변환기 보드 320은 상기 상향 변환기 보드 310이 비정상임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 활성화된다. 상기 "H"레벨의 DM 신호는 상기 리던던시 상향 변호나기 보드 320를 활성화시키기 위한 인에이블신호(ENABLE)이다.
상기 상향 변환기 보드 310이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 410의 각 SPDT 스위치의 입력단자와 제1 출력단자가 서로 연결된다. 이에 따라 채널카드와 상기 상향 변환기 보드 310의 해당하는 FA간의 송신 경로가 형성된다. 상기 상향 변환기 보드 310이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 410의 각 SPDT 스위치의 입력단자와 제2 출력단자가 서로 연결된다. 이에 따라 채널카드와 상기 리던던시 상향 변환기 보드 320의 송신 경로가 형성된다.
상기 상향 변환기 보드 310 또는 리던던시의 상향 변환기 보드 320과 디바이더 32를 통한 전력증폭기들(PAs: Power Amplifiers) 33∼36의 사이에는 스위칭부400이 접속된다. 상기 스위칭부 400은 2개의 입력단자들과 하나의 출력단자를 구비하는 DPST 스위치로서 구현된다. 상기 스위칭부 400의 제1 입력단자는 상기 상향 변환기 보드 310의 디바이더 302의 출력단자에 접속되고, 상기 스위칭부 400의 제2 입력단자는 상기 리던던시의 상향 변환기 보드 320의 디바이더 304의 출력단자에 접속된다.
상기 스위칭부 400의 스위칭 동작은 상기 상향 변환기 보드 310에 대한 DM신호에 의해 제어된다. 상기 상향 변환기 보드 310이 정상(Normal)임을 나타내는 "L"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 400의 제1 입력 단자(L)와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 상기 상향 변환기 보드 310과 전력증폭기들 33∼36간의 송신 경로가 형성된다. 상기 상향 변환기 보드 310이 비정상(Abnormal)임을 나타내는 "H"레벨의 DM 신호에 응답하여 상기 스위칭부 400의 제2 입력 단자(H)와 출력 단자가 서로 연결된다. 이에 따라 상기 리던던시의 상향 변환기 보드 320과 전력증폭기들 33∼36간의 송신 경로가 형성된다.
전술한 바와 같이, 기지국의 2개의 각 수신경로상에서 각 안테나들을 통해 수신된 신호들은 대역통과필터들 11,12와 LNA 13,14를 거쳐 3개의 하향 주파수 변환기 보드들(1개의 리던던시 보드 포함) 210,220,230에 연결된 2:3 스위칭부 100으로 제공된다 각 하향 주파수 변환기 보드들 210,220,230은 1:4 디바이더에 의하여 수신된 신호들을 FA별로 분리한다.
이와 달리, 기지국의 송신경로의 신호는 2개의 상향 주파수 변환기 보드들(1개의 리던던시 보드 포함) 310,320에서 2:1 스위칭부 400으로 보내지는데 이때 각각의 상향 주파수 변환기 보드들은 FA별 송신을 위한 신호를 4:1 컴바이너에 의해 컴바이닝하여 출력한다. 하드 리던던시(hard-redundancy) 방식에 의하여 동작된 신호는 1:4 디바이더 32를 거쳐 로드 분산(load sharing)의 소프트 리던던시(soft-redundancy) 방식의 전력증폭기들(Linear Power Amplifiers) 33∼36에 의해 증폭된 후 4:1 컴바이너 37, 대역통과필터 38 및 안테나를 통해 송신된다. 이와 같은 구성은 기지국의 송수신경로상의 어떠한 보드에서도 동작 이상 시 호의 끊김없이 정상 동작이 수행될 수 있음을 보여 준다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 본 발명의 구체적인 구체적인 실시 예는 다중 섹터/다중 FA를 지원하도록 설계된 이동통신 기지국 시스템에 적용되는 예에 대해서만 설명하였지만, 하나의 섹터/하나의 FA만을 지원, 즉 다중 섹터/다중 FA를 지원하지 않는 경우에도 동일하게 적용될 수 있을 것이다. 즉, 전술한 도 2에 도시된 바와 같이 주파수 하향(상향) 변환기가 수신(송신) 경로의 수에 대응하는 하향(상향) 변환기 보드와 리던던시 하향(상향) 변환기 보드로 구현되는 경우에는 본 발명의 실시예에 따른 동작은 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 시스템의 기지국은 고장없이 기구적으로 간편하게 설계함으로써 효율적인 통신 서비스를 유지함을 그 목적으로 하고 있다. 이러한 본 발명은 기지국 시스템에서 어느 한 보드의 고장으로 인한 정상동작이 불가능하여 호가 끊겨 전체 용량에 영향을 주는 상황이 발생하여도 여분의 보드로 자동으로 스위칭되어 정상동작을 유지함으로써 기존의 방식보다 시스템 운영을 효율적으로 유지할 수 있다는 효과가 있다.
참고적으로, 도 1에 도시된 종래 기술을 살펴보면 상향/하향 주파수 변환기 보드 20을 별도의 리던던시 보드(redundancy board)없이 FA별로 구분을 하였으므로, 보드의 동작 이상 시 1개의 FA 는 사용이 불가능함은 물론이고 정상동작 시에도 1개의 보드에 2개의 수신경로와 1개의 송신경로가 혼재되어 있어 성능에 영향을 줄 수 있다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결함은 물론이고 각각의 상향/하향 주파수 변환기 보드내에 컴바이너와 디바이더를 설치함으로써 종래의 기술보다 기구적으로도 훨씬 간편하게 처리할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (21)

  1. 이동통신 기지국 시스템의 수신 장치에 있어서,
    적어도 하나 이상의 신호 수신부와,
    상기 신호 수신부에 대응하는 하향 변환기 보드와 리던던시 하향 변환기 보드를 포함하고, 상기 신호 수신부를 통한 입력 신호를 상기 하향 변환기 보드 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드중에서 선택된 어느 한 보드에 의해 하향 주파수 변환하기 위한 하향 주파수 변환기와,
    상기 신호 수신부와 상기 하향 주파수 변환기의 사이에 접속되고, 상기 하향 변환기 보드가 정상일 때 상기 하향 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속하고 상기 하향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 리던던시 햐향 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 상기 수신 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 각 하향 변환기 보드는,
    상기 신호 수신부를 통한 입력 신호를 미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수만큼 분리하여 출력하는 디바이더와,
    상기 설정된 다중 FA에 대응하며 상기 디바이더의 출력들을 해당하는 각 FA에 대해 하향 주파수 변환하여 출력하는 변환기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 수신 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 하향 변환기 보드와 상기 리던던시 하향 변환기 보드의 출력단에 접속되며 상기 하향 변환기 보드의 정상 여부에 따라 상기 하향 변환기 보드 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드중의 어느 한 보드로부터의 하향 주파수 변환된 신호를 선택적으로 출력하는 스위치를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 수신 장치.
  7. 이동통신 기지국 시스템의 송신 장치에 있어서,
    상향 변환기 보드와 리던던시 상향 변환기 보드를 포함하고, 송신을 위한 신호를 상기 상향 변환기 보드 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드를 통해 각각 상향 주파수 변환하여 출력하는 상향 주파수 변환기와,
    상기 상향 변환기 보드가 정상일 때 상기 상향 변환기 보드에 의해 상향 주파수 변환된 신호를 스위칭 출력하고, 상기 상향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 리던던시 상향 변환기 보드에 의해 상향 주파수 변환된 신호를 스위칭 출력하는 스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 상기 송신 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각 상향 변환기 보드는,
    미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수에 대응하며 상기 송신을 위한 신호를 상향 주파수 변환하는 변환기들과,
    상기 변환기들의 출력을 컴바이닝하여 상기 스위칭부로 출력하는 컴바이너를 포함함을 특징으로 하는 상기 송신 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 상향 변환기 보드의 정상 여부에 따라 상기 상향 변환기 보드 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드중 어느 한 보드의 출력단에 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위치를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 송신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수에 해당하는 전력증폭기들과,
    상기 스위치의 출력을 상기 전력증폭기들의 입력으로 분리하여 제공하는 디바이더와,
    상기 전력증폭기들의 출력들을 컴바이닝하여 출력하는 컴바이너와,
    상기 컴바이너의 출력을 대역통과필터링하는 대역통과필터와,
    상기 대역통과필터에 의해 필터링된 신호를 송신하기 위한 송신 안테나를 포함함을 특징으로 하는 상기 송신 장치.
  11. 삭제
  12. 이동통신 기지국 시스템에 있어서:
    수신단과, 송신단을 포함하고;
    상기 수신단은;
    적어도 하나 이상의 신호 수신부와,
    상기 신호 수신부에 대응하는 하향 변환기 보드와 리던던시 하향 변환기 보드를 포함하고, 상기 신호 수신부를 통한 입력 신호를 상기 하향 변환기 보드 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드중에서 선택된 어느 한 보드에 의해 하향 주파수 변환하기 위한 하향 주파수 변환기와,
    상기 신호 수신부와 상기 하향 주파수 변환기의 사이에 접속되고, 상기 하향 변환기 보드가 정상일 때 상기 하향 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속하고 상기 하향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 리던던시 변환기 보드를 상기 신호 수신부에 접속하는 제1 스위칭부를 포함하고;
    상기 송신단은;
    상향 변환기 보드와 리던던시 상향 변환기 보드를 포함하고, 송신을 위한 신호를 상기 상향 변환기 보드 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드중에서 선택된 어느 한 보드에 의해 상향 주파수 변환하기 위한 상향 주파수 변환기와,
    상기 상향 변환기 보드가 정상일 때 상기 송신을 위한 신호가 상기 상향 변환기 보드에 제공되도록 스위칭되고, 상기 상향 변환기 보드가 비정상일 때 상기 송신을 위한 신호가 상기 리던던시 상향 변환기 보드에 제공되도록 스위칭되는 제2스위칭부를 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서, 상기 각 하향 변환기 보드는,
    상기 신호 수신부를 통한 입력 신호를 미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수만큼 분리하여 출력하는 디바이더와,
    상기 설정된 다중 FA에 대응하며 상기 디바이더의 출력들을 해당하는 각 FA에 대해 하향 주파수 변환하여 출력하는 변환기들을 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서, 상기 하향 변환기 보드와 상기 리던던시 하향 변환기 보드의 출력단에 접속되며 상기 하향 변환기 보드의 정상 여부에 따라 상기 하향 변환기 보드 및 상기 리던던시 하향 변환기 보드중의 어느 한 보드로부터의 하향 주파수 변환된 신호를 선택적으로 출력하는 스위치를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 각 상향 변환기 보드는,
    미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수에 대응하며 상기 송신을 위한 신호를 상향 주파수 변환하는 변환기들과,
    상기 변환기들의 출력을 컴바이닝하여 상기 제2 스위칭부로 출력하는 컴바이너를 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  19. 제12항에 있어서, 상기 상향 변환기 보드의 정상 여부에 따라 상기 상향 변환기 보드 및 상기 리던던시 상향 변환기 보드중 어느 한 보드의 출력단에 선택적으로 연결되도록 스위칭되는 스위치를 더 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    미리 설정된 다중 주파수할당(FA) 수에 해당하는 전력증폭기들과,
    상기 스위치의 출력을 상기 전력증폭기들의 입력으로 분리하여 제공하는 디바이더와,
    상기 전력증폭기들의 출력들을 컴바이닝하여 출력하는 컴바이너와,
    상기 컴바이너의 출력을 대역통과필터링하는 대역통과필터와,
    상기 대역통과필터에 의해 필터링된 신호를 송신하기 위한 송신 안테나를 포함함을 특징으로 하는 상기 기지국 시스템.
  21. 삭제
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