KR100480043B1 - 송신 경로 점검 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 송신 경로 점검 장치에 관한 것으로 특히, 송신증폭기의 이득을 점검하여 송신증폭기의 정상 동작 여부를 확인하고 최종 송신 출력에 대한 일정 주파수 대역의 진폭값을 측정하여 최종 송신 출력의 스펙트럼을 분석함으로써 기지국 송신출력을 최적화하도록 함을 목적으로 한다. 이러한 목적의 본 발명은 채널부(210), 주파수 변환부(220), 송신 증폭기(230) 및 송신 필터(240)으로 구성된 기지국 송신 장치에 있어서, 상기 송신 증폭기(230)의 입력 신호과 출력 신호를 각기 샘플링하는 방향성 결합기(250)(260)와, 상기 방향성 결합기(250)(260)에서의 샘플링 신호에서 각기 중간주파수 대역을 추출하여 dBm 단위값의 직류(DC) 신호의 디지털 크기값으로 변환하는 이득 점검부(270)와, 상기 송신 필터(240)에서 샘플링된 최종 송신 출력에서 중간주파수 대역을 추출하고 그 일정 대역마다 중간주파수 신호의 외곽선(envelope)에 대한 평균값을 수치화하는 스펙트럼 분석부(280)와, 상기 이득 점검부(270)에서의 디지털 크기값의 비를 확인하여 상기 송신 증폭기(230)의 동작 상태를 판단하며 상기 스펙트럼 분석부(280)에서의 각각의 주파수 대역에 대한 진폭값을 이전에 입력된 진폭값과 비교하여 상기 송신 필터(240)에서의 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 판단하는 제어부(290)로 구성한다.

Description

송신 경로 점검 장치{TRANSMISSION PATH INSPECTION APPARATUS}
본 발명은 기지국의 송신장치에 관한 것으로 특히, 송신 경로 점검 장치에 관한 것이다.
도1은 종래 기술에서의 송신 장치의 블럭도로서 이에 도시된 바와 같이, 가입자 데이터를 수용하는 채널부(110)와, 이 채널부(110)에서의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 할당된 고주파 대역 신호로 변환하는 주파수 변환부(120)와, 이 주파수 변환부(120)에서의 출력 신호를 증폭하는 송신 증폭기(130)와, 이 송신 증폭기(130)의 출력신호중 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 선택하여 송신 안테나를 통해 공간상으로 방사시키는 송신필터(140)로 구성된다.
이와같은 종래 기술에 대한 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
채널부(110)가 실 가입자를 수용하여 그 가입자들의 데이터를 처리하면 주파수 변환부(120)는 아날로그 신호(저주파신호)로 변환한 후 그 저주파 신호를 할당된 주파수 대역(고주파대역)으로 변환한다.
이때, 주파수 변환부(120)에서의 고주파 신호는 안테나로 방사하기에는 미약한 신호이므로 송신 증폭기(130)에서 원하는 출력 레벨까지 증폭한다.
이에 따라, 송신필터(140)는 대역통과필터로서 송신 증폭기(130)에서의 출력신호중 소정 주파수 대역만을 통과시켜 송신 안테나를 통해 공간상으로 방사하게 된다.
여기서, 송신필터(140)에서의 필터링 대역은 사용자가 원하는 대역폭에 따라 결정되어진다.
한편, 상기와 같은 일련의 과정에서 능동소자는 송신증폭기(130)로서, 기지국 송신 경로상에서 송신 증폭기의 정상 동작 여부를 확인하기 위해서는 기지국 알람 정보를 통해서 송신 증폭기(130)의 상태를 간접적으로 확인한다.
그러나, 기지국을 운용중인 상황에서 송신증폭기의 알람이 발생하지 않더라도 그 송신증폭기에 이상이 있을 수도 있다.
즉, 기지국 운용 상황에서 입력신호에 대해 출력신호의 이득이 정상적으로 나오지 않는 경우가 발생할 수 있어 송신증폭기의 상태를 수시로 확인하는 것이 필요하지만, 종래에는 정상동작여부 확인을 간단한 상태 관리로 확인할 수 밖에 없으므로 송신출력을 최적화할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 송신 최종단에서 방사되는 신호가 실제 어떤 스퓨리어스(spurious) 특성을 가지는지 확인하여 왜곡 파형이나 불요파 등을 제거하여야 하지만, 종래에는 계측기를 연결하지 않은 상태에서는 불가능하다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 송신증폭기의 이득을 점검함으로써 기지국 송신증폭기의 정상 동작 여부를 확인하여 기지국 송신출력을 최적화하도록 한 송신 경로 점검 장치를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스펙트럼 분석 회로를 부가하여 송신 최종단의 스펙트럼을 분석하고 일정 주파수 대역의 진폭값을 측정함으로써 기지국 송신출력을 최적화하기에 적당하도록 함을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 할당된 고주파 대역 신호로 변환된 송신 신호를 증폭하는 송신 증폭기와, 이 송신 증폭기의 출력신호중 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 선택하여 공간상으로 방사시키는 송신필터를 구비하는 기지국 송신 장치에 있어서, 상기 송신 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호를 샘플링하는 방향성 결합기와, 상기 방향성 결합기에서의 각각의 샘플링 신호에서 각각의 중간주파수 대역을 추출하여 dBm 단위값의 직류(DC) 값으로 변환하는 이득 점검부와, 상기 송신 필터에서 최종 송신 출력에서 중간주파수 대역을 추출하고 일정 대역마다 중간주파수 신호의 진폭 평균값을 수치화하는 스펙트럼 분석부와, 상기 이득 점검부에서의 각각의 디지털 크기값을 점검하여 상기 송신 증폭기의 동작 상태를 판단하며 상기 스펙트럼 분석부에서의 각각의 주파수에 대한 진폭값을 이전에 입력된 진폭값과 비교하여 상기 송신 필터에서의 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 판단하는 제어부로 구성함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도2는 본 발명의 실시예를 위한 송신 경로 점검 장치의 블럭도로서 이에 도시한 바와 같이, 가입자 데이터를 수용하는 채널부(210)와, 이 채널부(210)에서의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후 할당된 고주파 대역 신호로 변환하는 주파수 변환부(220)와, 이 주파수 변환부(220)에서의 출력 신호를 증폭하는 송신 증폭기(230)와, 이 송신 증폭기(230)의 출력신호중 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 선택하여 송신 안테나를 통해 공간상으로 방사시키면서 샘플링하는 송신필터(240)와, 상기 송신 증폭기(230)의 입력 신호를 샘플링하는 방향성 결합기(250)와, 상기 송신 증폭기(230)의 출력 신호를 샘플링하는 방향성 결합기(260)와, 상기 방향성 결합기(250)(260)에서의 샘플링 신호를 주파수 변환하여 각기 중간주파수 대역을 추출하고 그 각각의 중간주파수 신호를 dBm 단위값의 직류(DC) 신호로 선형적으로 변환하여 그 직류 신호의 크기값을 디지털 변환하는 이득 점검부(270)와, 상기 송신 필터(240)에서 샘플링된 최종 송신 출력를 주파수 변환하여 중간주파수 대역을 추출하고 그 일정 대역마다 중간주파수 신호의 외곽선(envelope)에 대한 평균값을 수치화하는 스펙트럼 분석부(280)와, 상기 이득 점검부(270)에서의 디지털 크기값의 비를 확인하여 상기 송신 증폭기(230)의 동작 상태를 판단하며 상기 스펙트럼 분석부(280)에서의 원하는 대역내의 각각의 주파수 대역에 대한 진폭값을 이전에 입력된 진폭값과 비교하여 상기 송신 필터(240)에서의 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 판단하는 제어부(290)로 구성한다.
상기 이득 점검부(270)는 송신 증폭기(230)의 입력 샘플 신호와 출력 샘플 신호를 저주파 대역 신호로 각기 변환하는 주파수 혼합기(311)(312)와, 상기 저주파 대역 신호에서 원하는 주파수 대역 외의 불요파를 제거하는 중간주파수 필터(321)(322)와, 이 중간주파수 필터(321)(322)의 출력 신호를 소정 레벨 증폭하는 증폭기(331)(332)와, 이 증폭기(331)(332)에서의 출력 신호에 대해 dBm 단위의 직류(DC) 전압값으로 선형 변환하는 로그(log) 증폭기(341)(342)와, 상기 직류 전압값을 디지털 값으로 변환하여 제어부(290)로 출력하는 아날로그/디지털 변환기(351)(352)로 구성한다.
상기 스펙트럼 분석부(280)는 송신 필터(240)에서의 샘플링 신호에서 불필요한 성분을 제거하는 저역통과필터(410)와, 상기 필터링된 신호를 발진기(460)에서의 발진 신호와 합성하여 중간주파수 대역의 주파수로 변환하는 주파수 혼합기(420)와, 이 주파수 혼합기(420)의 출력신호중 중간주파수 대역을 추출하는 분해대역필터(430)와, 이 분해대역필터(430)에서의 중간주파수 대역에 대해 일정 대역마다 중간주파수 신호의 외곽선(envelope) 레벨을 검출하여 기저대역(baseband) 신호로 변환하는 디텍터(440)와, 상기 기저대역 신호에서 높은 잡음 주파수를 차단하기 위하여 소정 대역 이상을 차단함에 의해 평균 또는 평활된 진폭값을 출력하는 비디오 필터(450)와, 상기 발진기(460)의 발진주파수를 정해진 일정 대역에 대해 차례대로 스윕(sweep)하는 스윕 제너레이터(470)와, 상기 비디오 필터(450)에서 나오는 수치값의 주파수 대역을 점검하여 상기 스윕 제너레이터(470)에서의 주파수 정보를 일치시키면서 각각의 주파수 대역에 대한 진폭값을 수치화하여 저장한 후 제어부(290)로 전송하는 프로세서(480)로 구성한다.
이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 도3 및 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 채널부(210)에서 실 가입자를 수용하고 가입자들의 데이터를 디지털로 처리하면 주파수 변환부(220)는 아날로그 신호로 변환한다.
즉, 주파수 변환부(220)는 채널부(210)에서의 출력 신호를 저주파 신호로 변환한 다음 할당된 고주파 대역으로 변환한다.
이때, 방향성 결합기(250)는 주파수 변환부(220)로부터 송신 증폭기(230)로 입력되는 신호를 샘플링하여 이득 감지부(270)로 인가하게 되며 방향성 결합기(260)는 상기 송신 증폭기(230)에서 증폭된 출력 신호를 샘플링하여 상기 이득 점검부(270)로 인가하게 된다.
이에 따라, 방향성 결합기(250), 송신 증폭기(230), 방향성 결합기(260) 및 송신 필터(240)로 이루어진 송신 경로에서는 송신 증폭기(230)가 주파수 변환부(220)에서의 출력 신호를 소정 레벨 증폭하면 대역통과필터인 송신 필터(240)가 상기 송신 증폭기(230)에서의 출력신호중 소정 주파수 대역만을 통과시켜 송신 안테나를 통해 공간상으로 방사하게 된다.
그리고, 송신 경로를 통해 공간상으로 신호를 방사할 때 이득 점검부(270)는 송신 증폭기(230)의 입력 샘플 신호와 출력 샘플 신호를 입력으로 상기 송신 증폭기(230)의 이득을 점검하여 그 송신 증폭기(230)의 정상 동작 여부를 확인하는데, 이를 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 주파수 혼합기(311)(312)가 송신 증폭기(230)의 입력 샘플 신호와 출력 샘플 신호를 저주파 대역 신호로 각기 변환하면 중간주파수 필터(321)(322)가 상기 저주파 대역 신호에서 원하는 주파수 대역 외의 불요파를 제거하고 증폭기(331)(332)가 소정 레벨 증폭하여 적정 수준의 신호를 로그 증폭기(341)(342)로 각기 출력하게 된다.
이때, 로그(log) 증폭기(341)(342)는 증폭기(331)(332)에서의 중간주파수 신호의 dBm 단위 출력값에 대해 직류(DC) 전압 형태로 선형적으로 변환하면 아날로그/디지털 변환기(351)(352)가 디지털 값으로 변환하여 제어부(290)로 입력시키게 되는데, 상기 디지털 값으로 변환된 신호는 송신 증폭기(230)로 인가되는 신호 레벨과 그 송신 증폭기(230)에서 출력되는 신호 레벨을 갖고 있다.
따라서, 제어부(290)는 입력 데이터를 기준으로 정량화하고 수치화하여 송신 증폭기(230)의 입력 신호와 출력 신호를 절대적인 수치로 산출한 후 입력값과 출력값의 비를 확인하고 그 결과 미리 정해진 이득이 되는지를 판별하여 송신 증폭기(230)의 정상 동작 여부를 확인하게 된다.
만일, 상기 비교 결과에서 미리 정해진 이득이 되지 않는 경우 송신 증폭기(230)의 비정상 동작으로 판단하게 된다.
즉, 상기의 동작을 간략히 설명하면, 송신 증폭기(230)의 입력 신호를 방향성 결합기(230)가 샘플링하고 상기 송신 증폭기(230)의 출력 신호를 방향성 결합기(250)가 샘플링하면 이득 점검부(270)는 고주파 신호(RF)의 주파수 변환, 중간주파수 대역에서의 필터링, 증폭, 중간주파수 신호의 dBm 단위값의 직류(DC) 신호로 선형적으로 변환 그리고, 직류 신호의 크기값을 디지털 변환하는 과정을 통해서 고주파 신호의 세기를 각각의 디지털 값으로 변환하여 제어부(290)로 출력하게 된다.
이에 따라, 제어부(290)는 이득 점검부(270)에서의 디지털 값을 정량화된 값으로 산출하여 실제 출력값을 계산함으로써 송신 증폭기(230)의 동작 상태를 확인하게 된다.
다시 말해서, 이득 점검부(270)에서 송신 증폭기(230)의 알람 상태만이 아닌 실제 신호의 입력과 출력을 점검함으로써 실질적인 신호량을 측정할 수 있다.
이 후, 주기적으로 점검된 송신 증폭기(230)의 이득은 기지국 운용 상태 확인의 기준이 될 수 있도록 제어부(290)에 의해 상위 프로세서로 전달하게 된다.
그런데, 상기에서 하나의 경로만을 예를 들어 설명하였지만, 회로 확장에 따라 여러 경로를 동시에 점검하도록 구성할 수 있다.
또한, 스펙트럼 분석부(280)는 송신 필터(240)에서의 최종 출력 신호의 파형 즉, 실제로 방사되는 신호에 대해 파형의 왜곡 여부, 잡음(spurious) 발생 여부 등 파형의 정상 여부를 분석하게 되는데, 이를 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 송신 필터(240)는 대역통과필터 또는 경우에 따라 채널필터를 포함하며, 송신출력의 샘플링 포트를 제공하도록 구성된다.
우선, 스펙트럼 분석부(280)는 송신 필터(240)에서의 샘플링 신호가 입력되면 저역통과필터(410)가 불필요한 성분을 제거하고 주파수 혼합기(420)가 상기 필터링된 신호를 발진기(460)에서의 발진 신호와 합성하여 중간주파수 대역의 주파수로 변환한 후 분해대역필터(430)로 입력시키게 된다.
이때, 분해대역필터(430)는 측정 신호를 검출하기 위한 대역필터로서, 주파수 혼합기(420)의 출력신호중 중간주파수 대역을 추출하여 디텍터(440)로 출력하게 된다.
따라서, 디텍터(440)가 분해대역필터(430)에서의 중간주파수 대역에 대해 일정 대역마다 중간주파수 신호의 외곽선(envelope) 레벨을 검출하여 기저대역(baseband) 신호로 변환하면 비디오 필터(450)는 높은 잡음 주파수를 차단하기 위하여 소정 대역 이상을 차단함에 의해 평균 또는 평활된 진폭값을 프로세서(480)로 출력하게 된다.
이에 따라, 프로세서(480)는 비디오 필터(450)에서의 진폭값을 수치화하여 저장하게 된다.
그런데, 상기의 과정은 한 주기에 대한 수치이므로 원하는 대역의 전체에 대한 일정 주파수 지점에 대한 수치가 필요하다.
따라서, 프로세서(480)는 비디오 필터(450)에서 나오는 진폭값의 주파수 대역을 점검하여 스윕 제너레이터(470)에서의 주파수 정보를 일치시키면서 상기 비디오 필터(450)에서의 각각의 주파수 대역에 대한 진폭값을 수치화하여 저장하게 된다.
이때, 스윕 제너레이터(470)는 프로세서(480)에서의 주파수 정보에 따라 발진기(460)의 발진주파수를 정해진 일정 대역에 대해 차례대로 스윕(sweep)하게 된다.
이에 따라, 프로세서(480)가 비디오 필터(450)에서의 진폭값을 점검하여 스윕 제너레이터(470)에서의 주파수 정보를 일치시키면서 수치화한 각각의 주파수에 대한 진폭값을 제어부(290)로 전송하면 상기 제어부(290)는 이전에 입력된 주파수 대역에 대한 진폭값과 비교하여 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 확인하게 된다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 송신 경로상의 송신 증폭기의 입출력 이득을 점검하여 그 송신 증폭기의 동작 상태를 판단하고 최종 송신 출력 파형의 진폭값을 이전에 입력된 출력 파형의 진폭값을 비교하여 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 확인하는 동작을 주기적으로 수행함으로써 기지국의 송신출력을 최적화시킬 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 송신 증폭기의 이득 불량에 대한 알람 기능과 송신출력 파형 불량을 주기적으로 확인하여 최종 출력의 이상 상태를 보정할 수 있는 효과가 있다.
도1은 종래의 기지국 송신 장치의 블럭도.
도2는 본 발명의 실시예를 위한 송신 경로 점검 장치의 블럭도.
도3은 도2에서 이득 점검부의 상세 블럭도.
도4는 도2에서 스펙트럼 분석부의 상세 블럭도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *
210 : 채널부 220 : 주파수 변환부
230 : 송신 증폭기 240 : 송신 필터
250,260 : 방향성 결합기 270 : 이득 점검부
280 : 스펙트럼 분석부 290 : 제어부

Claims (3)

  1. 할당된 고주파 대역 신호로 변환된 송신 신호를 증폭하는 송신 증폭기와, 이 송신 증폭기의 출력신호중 미리 설정된 주파수 대역의 신호만을 선택하여 공간상으로 방사시키는 송신필터를 구비하는 기지국 송신 장치에 있어서,
    상기 송신 증폭기의 입력 신호 및 출력 신호를 샘플링하는 방향성 결합기와,
    상기 방향성 결합기에서의 샘플링 신호에 대해 각각 중간주파수 대역을 추출하여 dBm 단위값의 직류(DC) 값으로 변환하는 이득 점검부와,
    상기 송신 필터에서 최종 송신 출력에서 중간주파수 대역을 추출하고 일정 대역마다 중간주파수 신호의 진폭 평균값을 수치화하는 스펙트럼 분석부와,
    상기 이득 점검부에서의 각각의 디지털 크기값을 비교하여 상기 송신 증폭기의 동작 상태를 판단하며 상기 스펙트럼 분석부에서의 각 주파수에 대한 진폭값을 이전에 입력된 진폭값과 비교하여 상기 송신 필터에서의 최종 송신 출력 파형의 이상 유무를 판단하는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 송신 경로 점검 장치.
  2. 제1항에 있어서, 이득 점검부는 송신 증폭기의 입력 샘플 신호와 출력 샘플 신호를 저주파 대역 신호로 각기 변환하는 제1,제2 주파수 혼합기와, 상기 각각의 저주파 대역 신호에서 원하는 중간주파수 대역 외의 불요파를 제거하는 제1,제2 대역필터와, 상기 각각의 중간주파수 신호를 dBm 단위의 직류(DC) 전압값으로 선형 변환하는 제1,제2 로그(log) 증폭기를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 송신 경로 점검 장치.
  3. 제1항에 있어서, 스펙트럼 분석부는 최종 송신 출력에 대한 샘플링 신호중 불필요한 성분을 제거하는 저역통과필터와, 상기 필터링된 신호를 발진 주파수와 합성하여 주파수 대역을 변환하는 주파수 혼합기와, 이 주파수 혼합기의 출력신호중 중간주파수 대역을 추출하는 분해대역필터와, 이 분해대역필터에서의 중간주파수 대역에 대해 일정 대역마다 중간주파수 신호의 외곽선(envelope) 레벨을 검출하는 디텍터와, 이 디텍터의 출력 신호중 소정 대역 이상을 차단하여 평균 진폭값을 출력하는 비디오 필터와, 상기 발진주파수를 정해진 일정 대역에 대해 차례대로 스윕(sweep)하는 스윕 제너레이터(sweep generator)와, 상기 비디오 필터에서의 진폭값의 주파수 대역을 점검하여 상기 스윕 제너레이터에서의 주파수 정보를 일치시키면서 각각의 주파수 대역에 대한 진폭값을 수치화하여 제어부로 전송하는 프로세서를 구비하여 구성함을 특징으로 하는 송신 경로 점검 장치.
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