KR100526299B1 - 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치 및 그 변환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치 및 그 변환 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이딩 특성, 시간 지연 특성, 도플러 현상뿐만 아니라 경로 손실, 다이버시티 특성, 광대역 특성 등과 같은 전파 환경의 변환과 송수신 거리, 수신 장치의 위치에 따라 수신 신호세기가 달라지는 이동전파 신호를 만들어 내므로서, 실험실과 같은 특정한 위치에서 수신 장치의 이동없이 다양한 전파 환경에 따라 변환된 전파신호를 만들어내는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 전파환경에 따른 전파신호 변환장치는 입력된 초기값에 따라 지연, 도플러, 페이딩 및 경로 손실의 특성 파라미터를 산출하여 그 값을 출력하며, 시스템의 동작에 의해서 측정된 데이타를 분석하고 저장하는 단말기(PC), 상기 단말기에서 전송된 데이타 신호를 각 모듈에 전달하고, 시스템을 전체적으로 제어하는 시스템 제어부, 고주파수(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하고, 이 중간주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하는 RF 신호 처리부, 상기 RF 신호 처리부에서 입력된 중간주파수 신호를 다수개의 신호로 분배하여 각 신호에 대하여 상기 시스템 제어부에서 전달되는 파라미터 특성값에 따라 다양한 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 각각 변환한 후, 변환된 다수개의 신호를 다시 합하는 다중경로 신호 변환부, 상기 다중 경로 신호 변환부에서 입력된 중간 주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하고, 다시 RF 신호로 변환시켜 출력하는 RF 신호 출력부 및, 상기 시스템 제어부의 제어 상태를 표시하는 LCD 모듈을 포함한다.

Description

전파 환경에 따른 전파신호 변환장치 및 그 변환 방법{AN APPARATUS FOR CONVERTING THE PROPAGATION SIGNAL ACCORDING TO THE PROPAGATION AND ITS METHOD }

본 발명은 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치 및 그 변환 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페이딩 특성, 시간 지연 특성, 도플러 현상뿐만 아니라 경로 손실, 다이버시티 특성, 광대역 특성 등과 같은 전파 환경의 변환과 송수신 거리, 수신 장치의 위치에 따라 수신 신호세기가 달라지는 이동전파 신호를 만들어 내므로서, 실험실과 같은 특정한 위치에서 수신 장치의 이동없이 다양한 전파 환경에 따라 변환된 전파신호를 만들어내는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 무선 통신 시스템은 다양한 환경에서 이용하므로 이용하고자 하는 환경에서 최적의 상태를 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위한 종래의 방법은 개발하고자 하는 이동통신 시스템을 모든 환경에서 통신 성능을 확인하기 위한 환경 시험을 수행하였으며, 이에 따른 인력과 예산의 지출이 요구되는 문제점이 있었다. 따라서, 실험실 등에서 수신 장치의 이동없이, 다양한 전파 환경에서의 이동통신 신호를 변환시키는 장치 및 방법이 필요한 실정이다.

그러나, 이 분야와 유사한 종래 기술은 국내 기술은 현재 전무하며, 해외에서는 채널 특성 파라미터를 광대역 시스템에 입력함으로써 광대역 이동통신 시스템의 신호 변환 특성을 파악하는 장치인 광대역 채널 시뮬레이터가 유사하나, 본 발명과 같이 적용하고자 하는 전파 환경에 따라 달라지는 이동전파 신호를 생성할 수 없으며, 단말기에서 데이타 분석 기능 또한 포함되어 있지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이동 통신 시스템의 송수신기간 거리, 지역적 특성 및 수신 장치의 위치에 따라 달라지는 다양한 전파환경에서의 이동통신 신호 변화 현상인 페이딩 현상, 시간지연 현상, 도플러 현상 뿐만아니라 경로 손실, 다이버시티 특성, 광대역 특성 등을 이동전파 신호에 적용함으로써 특정한 위치에서 수신 장치의 이동없이 다양한 전파 환경에 따라 달라지는 이동전파 신호를 변환시키는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 다양한 전파 환경에서 변환되는 신호를 검출하여 데이타를 분석하고 전파 성능을 분석하는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 다양한 전파 환경에서의 실험을 실험실에서만 행할 수 있어 인력과 비용을 줄일 수 있는 신호 변환 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전파환경에 따른 전파신호 변환장치는 입력된 초기값에 따라 지연, 도플러, 페이딩 및 경로 손실의 특성 파라미터를 산출하여 그 값을 출력하며, 시스템의 동작에 의해서 측정된 데이타를 분석하고 저장하는 단말기(PC), 상기 단말기에서 전송된 데이타 신호를 각 모듈에 전달하고, 시스템을 전체적으로 제어하는 시스템 제어부, 고주파수(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하고, 이 중간주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하는 RF 신호 처리부, 상기 RF 신호 처리부에서 입력된 중간주파수 신호를 다수개의 신호로 분배하여 각 신호에 대하여 상기 시스템 제어부에서 전달되는 파라미터 특성값에 따라 다양한 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 각각 변환한 후, 변환된 다수개의 신호를 다시 합하는 다중경로 신호 변환부, 상기 다중 경로 신호 변환부에서 입력된 중간 주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하고, 다시 RF 신호로 변환시켜 출력하는 RF 신호 출력부 및, 상기 시스템 제어부의 제어 상태를 표시하는 LCD 모듈을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 단말기는 상기 RF 신호처리부에서 입력된 신호 및 상기 RF 신호 출력부에서 출력되는 신호를 분석하고, 분석된 데이타를 저장하고, 분석된 데이타를 기초로 하여 전파 성능을 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전파환경에 따른 전파신호 변환장치는 송수신기간 거리, 지역적 특성 및 수신 장치의 위치에 따라 달라지는 다양한 전파환경에서의 이동통신 신호 변화 현상인 페이딩 현상, 시간지연 현상, 도플러 현상을 적용한 전파 신호 변환장치이다. 이는 구동 프로그램에서 산출된 데이타에 의해서 특정의 위치에서와 동일한 신호로 전파 신호를 변환시키게 된다.

구동 프로그램은 다양한 전파 환경에 따라 변하는 이동전파 신호의 레벨 변화 현상을 측정하고 분석하여 프로그램에 의해 적절한 값을 얻어낼 수 있도록 구성되어 있으며, 주파수, 지역적 특성에 따른 전파 환경, 송수신기간 거리 등이 파라미터로 입력된다. 전파 환경에 따라 서로 다른 복수 개의 시간 지연, 도플러 및 페이딩 특성 값들은 구동 프로그램에 의해서 산출되고 산출된 값들은 다중 경로 전파 신호로 변환시킬 수 있게 된다.

한편, 시스템 제어부는 시스템을 제어하는 마이크로 프로세서, 및 지연 데이타, 도플러 데이타 제어를 위한 복수의 시프트 레지스터를 포함하는 데, 상기 마이크로 프로세서는 입력되는 신호를 읽고, 시스템 제어를 위한 데이타를 공급하는 역할을 수행한다. 구체적으로 마이크로 프로세서는 단말기로부터 전달되는 명령신호, 상기 입력레벨 검출부에서 입력되는 입력 신호 레벨, 출력 레벨 검출부에서 입력되는 출력신호 레벨을 읽고, 전파특성을 만들기 위한 지연, 도플러, 페이딩 데이타, 주파수 발생부에서 발생시키는 내부 RF 신호를 제어하기 위한 주파수 선택 데이타, 스위치가 외부 RF 입력 신호와 주파수 발생부에서 입력된 신호 중 하나를 선택하기 위한 스위치 선택 데이타, 경로손실 데이타, 및 시스템 제어부의 제어 상태를 표시하는 LCD 모듈에 LCD 모듈 제어 데이타를 단말기의 명령신호에 따라 적절한 데이타를 각 모듈에 공급하는 역할을 수행한다.

한편, RF 신호처리부는 시스템 제어부의 명령 신호에 따라 특정주파수를 생성하는 주파수 발생부, 상기 입력되는 외부 RF 신호와 상기 주파수 발생부에서 발생된 주파수 신호 중의 하나의 주파수를 선택하는 스위치, 상기 스위치를 통해서 선택된 신호를 중간주파수(IF)로 변환시키는 RF 하향 변환부, 및 상기 중간주파수(IF) 신호로 변환된 신호의 레벨을 검출하여 상기 시스템 제어부로 전송하는 RF 입력 레벨 검출부를 포함한다.

한편, 다중경로 신호변환부는 입력된 중간주파수 신호를 복수개의 다양한 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 변환시키도록 복수개의 경로 신호 생성부를 구비하고 있는 데, 각 경로 신호 생성부는 지연신호 주파수를 생성시켜 입력된 신호를 지연시키는 지연 신호 생성부, 도플러 주파수를 생성시켜 상기 지연 신호 생성부로부터 입력된 신호를 변환시키는 도플러 주파수 생성부, 및 상기 도플러 주파수 생성부에서 입력된 신호의 세기를 감쇠시키는 페이딩부를 포함한다. 페이딩부는 페이딩 특성을 적용하기 위한 것으로서, 수신장치 주위 반사체에 의한 신호세기의 변환을 관찰하여 장애물의 종류에 따른 신호 레벨의 변환량을 장치에 적용하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 세밀한 감쇠 제어가 가능한 감쇠 부품을 이용하여 시스템 제어부에서 디지털 신호로 제어한다. 상기 페이딩부는 송수신장치의 거리차이에 따라 발생되는 경로손실을 적용하는 경로손실부와는 구별된다.

한편, 시간지연 특성은 지연 신호 생성부에 의해서 구현되는 데, 이동통신 시스템이 적용되는 다양한 전파환경에서 수신기에 도달하는 여러 경로파의 도달거리 차이에 따라 달라지는 시간지연 특성을 통계화하여 구동 프로그램에 의해 산출하므로서 지연현상에 따른 신호 변환을 하드웨어 장치에 적용하며, 이를 위하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 래치에 의해 저장된 신호를 원하는 지연 시간에 맞게 출력하고 다시 IF 신호로 변환시키도록 구성된다. 즉, 상기 지연 신호 생성부는 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기, 상기 시스템 제어부의 명령신호에 따라 특정의 지연구동 신호를 발생시키는 지연 신호 발생부, 상기 A/D 변환기를 통해 변환된 디지털 신호를 저장하고 이 디지털 신호를 상기 지연 신호 발생부에서 입력된 지연구동 신호에 의해서 지연시키는 래치, 상기 래치에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A 변환기를 포함하며, 복수개의 지연 신호 생성부가 하나의 군을 형성하여 구동됨으로써 입력 신호를 지연시키도록 구성된다.

이동체의 속도 및 움직이는 방향에 따라 수신 주파수가 달라지는 현상인 도플러 현상은 도플러 주파수 생성부에 의해서 구현되는 데, 도플러 현상에 의해 만들어지는 도플러 주파수는 구동 프로그램에 의해 산출하여 이를 위하여 시스템 제어부의 제어 신호를 통해 주파수를 만드는 주파수 합성기를 이용한다. 즉, 도플러 주파수 생성부는 시스템 제어부의 명령신호에 따라 특정의 고주파수 신호를 생성하는 발진기, 발진기에서 생성된 고주파수 신호를 0도 및 90도 위상 천이된 도플러 주파수로 각각 변환시키는 두개의 디지털 주파수 합성부, 지연 신호 생성부에서 분주되어 입력되는 중간 주파수 신호와 상기 각각의 디지털 주파수 합성부에서 변환된 신호를 각각 곱하는 두개의 혼합기, 및 각 혼합기에서 생성된 2개의 신호를 다시 합하는 결합기를 포함한다.

한편, RF 신호 출력부는 다중경로 신호 변환부에서 출력되는 중간 주파수 신호를 송수신장치의 거리 차로 발생하는 경로 손실치에 대응하도록 신호 세기를 감쇠시키는 경로손실부, 경로 손실부에서 출력되는 중간주파수 신호의 레벨을 검출하는 출력 레벨 검출부, 및 상기 경로 손실부에서 출력되는 중간주파수 신호를 다시 RF신호로 변환시키는 신호 상향 변환부를 포함한다.

본 발명의 전파환경에 따른 전파신호 변환 방법은 단말기에서 지연, 도플러, 페이딩 파라미터 값을 산출하고 산출된 값에 기초하여 RF 신호를 생성하는 단계, 상기 전파 신호를 중간 주파수 신호로 변환시키는 단계, 상기 변환된 중간 주파수 신호를 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 중간 주파수 신호로 변환시키는 단계, 상기 변환된 신호의 레벨을 검출하고, 이 신호를 다시 중간주파수 신호로 변환시키는 단계, 및 상기 단계에서 검출된 신호의 데이타를 분석하고, 분석된 데이타를 저장하고, 분석된 데이타를 기초로 하여 전파 성능을 분석하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

먼저, 외부의 RF 신호 또는 내부의 신호원으로부터 전송된 RF신호가 RF 신호 처리부(104)에 입력된다. RF 신호 처리부(104)는 스위치(106), 주파수 발생부(108), RF 하향 변환부(110) 및 입력레벨 검출부(111)를 포함한다. 시스템 제어부(102)에서 전달되는 명령신호에 따라 주파수 발생부(108)는 특정 주파수를 생성한다. 바람직하게 주파수 발생부(108)는 주로 PLL회로가 사용된다. PLL은 데이타 스트림 내에 속도 조절 정보를 넣어 전송하는 기법으로서, 수신측에서는 수신된 속도조절 정보에 자신의 로컬 클럭을 고정시킴으로써 신호요소를 추출할 수 있다.

스위치(106)는 외부에서 입력된 RF 입력 신호와 주파수 발생부(108)에서 입력된 신호 중 하나를 선택하는 역할을 수행한다. 이동 통신 시스템 개발과 같이 실제 통신이 가능한 신호를 이용해야 하는 경우에는 외부 RF 신호를, 여러 가지 주파수와 전파 환경에 대한 변화 현상을 파악하고 학습하고자 할 경우에는 내부 RF 신호를 이용한다. 스위치의 선택 또한 시스템 제어부에서 입력되는 명령신호에 의해서 제어된다.

스위치(106)에서 선택된 신호는 RF 하향 변환부(110)로 입력된다. RF 하향 변환부(110)에 입력된 신호는 중간주파수(intermediate frequency) 신호로 변환되게 되는데, 바람직한 실시예에서는 140MHz의 중간 주파수로 변환한다. 중간 주파수는 140MHz 이외에 다른 물론 다른 주파수도 선택 가능하지만, 140MHz를 현재 대부분의 이동무선 장치에서 이용하기 때문에 필터, 혼합기 등 관련 부품을 용이하게 구할 수 있으며, 가격도 저렴하기 때문에 140MHz의 중간 주파수로 변환하는 것이 바람직하다.

RF 하향 변환부(110)에서 출력된 신호는 분주되어 하나는 입력 레벨 검출부(111)로 입력되고, 다른 하나는 다중경로 신호 변환부(112)로 입력된다. 입력 레벨 검출부(111)는 입력되는 중간 주파수 신호를 검출한 후 검출 결과를 시스템 제어부로 전달한다.

다음으로, RF 하향 변환부(110)으로부터 출력된 중간 주파수 신호는 다중 경로 신호 변환부(112)로도 입력되는 데, 다중경로 신호 변환부(112)는 복수개의 경로 신호 생성부(114)를 포함한다. 도 1에서는 바람직한 일실시예로서 12개의 경로 신호 생성부를 포함한 구성을 도시하고 있다. 각 경로 신호 생성부(114)는 지연 신호 생성부(116), 도플러 주파수 생성부(118), 및 페이딩부(120)를 각각 포함한다. 다중경로 신호 변환부(112)에 입력된 신호는 각 경로 신호 생성부(114)로 분주되며, 분주된 신호는 각 경로 신호 생성부(114)에서는 각각 별개의 전파 환경에서 경험하는 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 변환되게 된다. 즉, 각 경로 신호 생성부(114)에서는 일상의 전파 환경에서 전파될 때와 동일하게 신호를 변환시키게 된다.

전파 수신장치에 도달하는 이동전파 신호의 다양한 전파 경로 차이로 인하여 발생되는 위상차, 전파 수신장치의 움직임 때문에 수신 주파수와 반송 주파수와의 주파수 차이로 인해 발생되는 수신 전력 스펙트럼의 변환, 각 전파 경로간의 거리 차, 및 장애물의 감쇠 특성의 변환에 따른 신호 세기 변환이 혼합되어 랜덤하게 변하는 전파특성을 각 경로 신호 생성부(114)에서 적용하여, 입력된 중간 주파수 신호를 다양한 전파 환경에 따른 주파수 신호로 변환시키게 된다. 각 경로 신호 생성부(114)에서 변환되는 신호는 실제 전파환경에서 일어나는 다양한 특성을 적용하여 변환됨으로, 실제로 전파 수신장치를 이곳 저곳 이동해 가면서 전파 특성을 측정할 필요없이 본 발명의 전파 환경에 따른 전파 신호 변환장치를 이용하면 손쉽게 실험실내에서도 다양한 전파 환경에서의 전파 특성을 측정, 관찰할 수 있게 된다.

지연신호 생성부(116)는 지연신호를 발생시켜 입력된 신호를 지연시키고, 도플러 주파수 생성부(118)는 도플러 주파수를 발생시켜 입력된 신호의 주파수를 변환시킨다. 페이딩부는 실제 전파 환경에서의 페이딩 현상을 적용하기 위한 부분인 데, 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 RF2420(RFMD사, 미국) 칩을 사용하였다.

한편, 다중 경로 신호 변환부(112)의 각 경로 신호 생성부(114)에서 출력된 신호는 서로 합쳐진 후 RF 신호 출력부(130)의 경로 손실부(131)로 입력된다. RF 신호 출력부(130)는 송신장치와 수신장치의 거리차에 따라 발생되는 경로 손실 치를 적용하여 신호를 세기를 감쇠시키는 경로손실부, 입력되는 신호의 레벨을 검출하여 상기 시스템 제어부로 검출된 값을 전달하는 출력 레벨 검출부(132), 및 입력된 중간 주파수 신호를 다시 RF 신호로 변환시키는 RF 상향 변환부(134)를 포함한다. 출력 레벨 검출부(132)에서 검출된 이동 전파 신호의 레벨은 시스템 제어부(102)로 다시 보내져 디지털 값으로 변환되어 단말기에 데이타 파일로 저장된다. RF 상향 변환부(134)를 통해서 변환된 RF 출력 신호는 본 발명의 외부 단자를 통해 외부로 출력된다.

단말기는 제어부에서 입력되는 데이타를 저장하고, 입력된 데이타를 이용하여 AFD, LCR, 전송율 등의 통신 성능을 분석한다. 또한, 지연, 도플러 현상의 전파 특성을 파악하기 위한 파라미터는 단말기(100)에서 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 제어가 가능하도록 GUI 프로그램을 단말기에 내장된다.

도 2는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 시스템 제어부(102)의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

시스템 제어부(102)는 시스템을 전체적으로 제어하는 역할을 수행하는 데, 마이크로 프로세서(204) 및 복수개의 시프트 레지스트(206, 208, 210, 212)로 구성된다. 마이크로 프로세서는 단말기(100)로부터 전달되는 명령신호, 상기 입력레벨 검출부(111)에서 입력되는 입력 신호 레벨(214), 출력 레벨 검출부(132)에서 입력되는 출력신호 레벨(216)을 읽고, 전파특성을 만들기 위한 지연, 도플러, 페이딩 데이타, 주파수 발생부(108)에서 발생시키는 내부 RF 신호를 제어하기 위한 주파수 선택 데이타(224), 경로손실 데이타(226), 스위치가 외부 RF 입력 신호와 주파수 발생부(108)에서 입력된 신호 중 하나를 선택하도록 스위치 선택 데이타(227), 및 시스템 제어부의 제어 상태를 표시하는 LCD 모듈에 LCD 모듈 제어 데이타(228)를 단말기의 명령신호에 따라 적절한 데이타를 각 모듈에 공급하는 역할을 수행한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 PIC16F877 칩을 사용하였다. 이 칩을 이용한 마이크로프로세서는 단말기와 USB 포트로 제어 및 검출 신호를 주고 받으며, 주파수 선택, 송수신기 위치에 따른 경로손실, 페이딩, 지연 및 도플러 현상 제어를 위한 데이타를 각 부분으로 제공하는 역할을 수행한다.

도 3은 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치의 지연 신호 생성 그룹(116)의 일실시예를 도시하는 구성도이다. 각 지연신호 생성그룹(116)은 각 4개의 지연신호 생성부(300)를 한 그룹으로 하여 연동하여 구동되는 데, 각 지연 신호 생성부(300, 302, 304, 306)는 A/D 변환부(310, 312, 314, 316), 래치(320, 322, 324, 326), D/A 변환부(330 332, 334, 336), 지연 신호 발생부(340 342, 344, 346)를 포함한다.

제 1 지연 신호 생성부에 대해서 설명하면 다음과 같다. 먼저, RF 신호 처리부에서 출력된 중간주파수 아날로그 신호가 A/D 변환부(310)로 입력된다. 입력된 아날로그 신호는 A/D 변환부(310)를 통과하면서 디지털 신호로 변환된다. 디지털 신호로 변환된 신호는 다시 래치(320)에 저장된다. 지연 신호 발생부(340)에서는 데이타가 특정의 지연시간을 갖도록 구동신호를 래치(320)에 송신한다. 지연시간은 시스템 제어부에서 전달되는 명령신호인 지연 데이터(218)에 의해서 조절된다. 지연 신호 발생부(340)에서 발생된 구동신호에 의해서 래치에 저장된 데이타는 지연되게 된다. 그런 후 이 지연된 데이타는 다시 디지털/아날로그 변환부로 입력되어 중간주파수 아날로그 신호로 변환되어 출력되게 된다.

한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 다중경로 신호 변환부(112)는 12 개의 경로 신호 생성부(114)로 구성되어 있고, 각 경로 신호 생성부(114)는 1 개의 지연 신호 생성부(116)를 포함하고 있다. 12 개의 경로 신호 생성부는 4 개씩 3 그룹으로 나누어 3 개의 지연 신호 생성 그룹으로 만든다. 따라서 지연 신호 생성 그룹은 4 개의 경로 신호 생성부를 포함하는 구조를 가진다. 1 개의 지연 신호 생성부에서 0∼200nsec의 시간 지연 폭으로 지연가능하다. 지연 신호 생성 그룹(116)은 4개의 지연 신호 생성부를 한 그룹으로 하여 구동되는 바, 따라서 하나의 지연 신호 생성 그룹(116)을 이루는 전체 4 개의 지연 신호 생성부에서는 최대 800ns까지 지연 시간을 조절할 수 있다. 지연 신호 생성 그룹에서 출력된 아날로그 지연신호는 도플러 주파수 생성부(118)의 입력신호로 제공된다.

한편, 지연 신호 발생부(340)의 구동 신호는 적용하고자 하는 이동통신 신호의 분해능에 맞추어 시스템 제어부(102)에서 제공된다. 즉, 도 3에 도시되는 En 1 신호 및 S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 신호는 시스템 제어부(102)에서 제공되는 신호이다. 예를 들어 신호 분해능이 약 800ns인 CDMA 시스템을 위해서는 800ns의 정수배 간격으로 시스템 제어부(102)로부터 제공받는다. 따라서 지연 신호 생성그룹(116)은 적용하고자 하는 이동통신 신호의 특성에 맞게 지연 시간을 조절할 수 있는 구조를 가지고 있다.

도 4는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치의 도플러 주파수 생성부의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

이동체의 움직임과 방향에 따라 달라지는 도플러 주파수는 수신 장치의 주파수가 변하는 요인이 되어 수신 전력 스펙트럼을 변하게 한다. 만약, 중심 주파수가 1.8GHz이고 이동체가 600km/h의 속도로 송신장치쪽으로 움직인다면 도플러 천이 주파수는 -1 kHz의 범위를 가진다. 따라서 수신장치에서는 1.8GHz-1 kHz의 주파수가 수신 주파수가 되므로 송신 주파수와 -1kHz의 오차가 발생하여 원하는 신호세기를 수신하지 못하게 된다. 이와 같이 도플러 주파수는 매우 작은 값을 가지므로 도플러 주파수 생성부는 매우 정밀한 값을 만들어 낼 수 있어야 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 도플러 주파수 생성부(118)은 시스템 제어부의 명령신호에 따라 특정의 고주파수 신호를 생성하는 발진기(410), 발진기에서 생성된 고주파수 신호를 0도 및 90도 위상 천이된 도플러 주파수로 각각 변환시키는 두개의 디지털 주파수 합성부(406, 408), 지연 신호 생성부에서 분주되어 입력되는 중간 주파수 신호와 상기 각각의 디지털 주파수 합성부(406, 408)에서 변환된 신호를 각각 곱하는 두개의 혼합기(402, 404), 및 각 혼합기(402, 404)에서 생성된 2개의 신호를 다시 합하는 결합기(412)를 포함한다. 즉, 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치의 도플러 주파수 생성부(118)에서는 정밀한 주파수를 만들어 낼 수 있는 디지털 주파수 합성부(Frequency synthesizer, 406, 408)를 이용하여 0도와 90도 위상 천이된 도플러 주파수를 만든다. 이 도플러 주파수를 입력되는 중간주파수 신호와 혼합기(mixer)(402, 404)를 통해 곱함으로써 도플러 천이된 두 개의 중간 주파수 신호(414, 416)를 만들어, 이 두 개의 중간 주파수를 다시 결합기(combiner)(412)를 통해서 합함으로써 실제 도플러 현상을 거친 후와 동일한 중간 주파수 신호를 출력하게 된다. 즉, 0도와 90도 위상 천이된 도플러 중간주파수 신호를 만들어 두 신호를 더함으로써 정확한 도플러 주파수를 가진 중간주파수 신호를 만들어 낼 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 전파신호 변환방법의 일실시예를 도시하는 흐름도이다. 즉, 도 5는 본 발명에 따른 전파신호 변환장치의 GUI 입력에서 전파신호 변환 결과 도출까지의 진행 과정을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.

특정한 위치/지역에서의 전파 환경을 구현하고자 할 때, 구체적인 시뮬레이션 순서를 알아보기로 한다. 먼저, GUI(graphic user interface)를 이용하여 초기값을 단말기에 입력한다. 단말기는 입력 초기값에 따라 구동 프로그램이 수행되어 지연, 도플러, 페이딩 및 경로 손실 등 특성 파라미터를 산출하고, 이 값들은 시스템 제어부의 입력 데이타가 된다. 시스템 제어부에서는 내부 수행 프로그램에 따라 입력 데이타를 이용하여 각 경로 신호 생성부별로 필요한 데이타를 생성한다. 각 경로 신호 생성부에서는 시스템 제어부로부터 받은 데이타에 따라 원하는 동작을 수행하고, 수행된 결과 신호가 RF 상향 변환부를 거쳐 RF 신호로 출력되고, 시스템 제어부에서 RF 신호의 출력 신호 레벨을 검출하여 단말기로 제공한다. 단말기에서는 입력된 데이타의 레벨에 따라 분석 프로그램을 구동하여 통신 성능에 대한 결과치를 내놓는다. 만약 GUI 화면에서 다른 위치/지역에서의 전파 성능 결과치를 얻기 위해서는 상기한 과정을 다시 거치게 된다. 모든 위치/지역에 대한 전파 성능 결과를 얻으면 동작을 마치게 된다.

실시예

대도시에서의 전파 환경을 선택하여 전파 성능에 대한 결과를 얻고자 실험을 실시하였다.

먼저, 단말기의 GUI 화면에서 '대도시'를 선택한다. 선택하면 대도시에 해당되는 값인 '21'이 선택되고, 다른 선택 파라미터인 전파 전파 모델 중 Hata 모델(311)을 선택하면 311 이 시스템 제어부로 제공된다. 시스템 제어부에서 311 이라는 값이 입력되면 Hata 모델이라고 알 수 있다. 송신 장치를 떠난 전파 신호는 수신 장치에 도달하는 동안 전파 환경에 따른 신호 세기의 변화를 일으키며 도달하게 된다. 이와 같이 수신 신호 세기의 변화 현상은 크게 두 가지로 나타낼 수 있다. 즉, 임의의 환경에서 고정되어 있는 수신기에 도달하는 전파의 경로가 변하여 수신 신호 세기가 달라지는 경우와 송수신 장치간의 거리가 달라져 생기는 수신 신호 세기 변화 현상으로 구분한다. 지연, 도플러, 페이딩을 이용한 신호 변화 현상은 첫 번째 경우에 해당하고, 두 번째 경우와 같이 임의의 전파 환경에서 수신 장치가 이동함에 따라 송수신기간 거리가 달라져 수신 신호 세기가 변하는 현상을 경로 손실이라 하며, 전파 모델은 이러한 양을 계산해내는 모델이다. 이러한 모델에는 여러 가지가 있으며, 이 중 Hata 모델은 일본 지역 환경 변화에 따른 신호 세기의 변화량을 예측하는 모델로서 널리 이용되는 모델 중 하나이다.

또한, 수신 장치와 기지국간 거리가 500m이면 500이라는 값을 적는다. 마찬 가지로 기지국 출력이 10W이면 10이라고 적으면 된다. 이러한 값들은 아래 예에서 볼 수 있듯이 순서대로 나열하는 것이 중요하다. 이 값들은 지연, 도플러, 페이딩, 및 경로손실 등을 계산하는 구동 프로그램의 입력값이 되며 순서대로 읽어 내부의 파라미터로 이용한다. 실행 버튼을 누르면 "패스젠(Pathgen)"이라는 이름의 구동 프로그램이 실행된다. 패스젠 프로그램은 상기 GUI 화면에 사용자가 입력한 값을 입력 데이타로 하여 지연, 도플러, 페이딩 및 경로손실 등 전파 특성 파라미터를 산출하는 프로그램으로서 본 발명을 위해 개발하였다. 한편, 상기의 경우에 만들어지는 실행문의 형태는

"Pathgen 21, 311, 500, 10 "

로 나타나면서 구동 프로그램이 실행된다.

구동 프로그램에서는 생성하고자 하는 다중 경로의 수만큼 지연, 도플러, 페이딩과 같은 특성 파라미터를 출력한다. 예로써 전체 다중경로 중 2개 경로만 선택하여 다중경로 신호를 생성하고자 할 때는

예) 0 0 6.3

2.3 49.0 3.2

라는 결과를 얻을 수 있으며, 차례대로 지연, 도플러, 페이딩 값에 해당된다. 단말기에서는 상기 값을 읽어 USB 통신을 이용하여 시스템 제어부로 전송하며, 시스템 제어부에서는 지연 신호 생성부(116)에 지연 값에 따라 4 비트를 제공하며, 도플러 주파수 생성부(118)에는 상기 도플러 주파수에 30MHz 주파수를 더한 주파수를 발생하도록 도플러 데이타를 아래와 같이 생성한다. 아래 데이타는 총 40비트로서 30MHz 주파수를 생성하도록 하는 데이타이다. 즉, 도플러 주파수는 0임을 의미한다.

"00000000 00000110 00000000 00010001 00011011"

페이딩 데이타는 구동 프로그램으로부터 산출된 값을 6비트로 나타내며, 44dB까지 제어가 가능하다. 즉 7.3dB인 경우 이용하는 부품 (RF2420) 특성상 짝수 값을 만들기 때문에 6dB를 제어되며, 2진수로는 000011로 나타난다.

이상의 값을 다중 경로 신호 변환부(112)의 제 1 경로 신호 생성부(114)의 다중 신호 생성을 위한 입력값으로 회로에 제공하면, 이 값에 따른 신호 세기가 변하게 되며, 변환된 신호 세기는 약 7.4dB가 된다.

또한, 나머지 11개의 경로 신호 생성부에서도 제 1 경로 신호 생성부에서와 동일한 방법에 의해서 생성되는 11 개 다중 경로 신호 레벨과 위상이 서로 더해져 새로운 이동전파 신호를 만들어 내도록 구성되어 있다. 전파 환경에 따라 변환된 전파 신호의 레벨은 레벨 검출부(132)에 의해서 검출된 후 시스템 제어부로 보내져 디지털 값으로 변환되어 단말기에 데이타 파일에 저장된다. 또한, 다중 경로 신호 변환부(112)의 중간 주파수 출력 신호는 RF 상향 변환부(134)를 통해서 RF 신호 처리부의 RF 주파수와 동일한 주파수를 가진 신호를 외부 출력단으로 제공하게 된다.

단말기에서는 시뮬레이션이 마칠 때까지 이와 같은 데이타를 저장하고, 이 데이타를 분석하고, 분석된 데이타를 저장하고, 저장된 데이타를 이용하여 AFD, LCR, 전송율 등의 전파 성능을 분석한다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 다양한 전파 환경의 변화에 따라 달라지는 페이딩 특성, 시간 지연 특성, 도플러 현상뿐만 아니라 경로 손실, 다이버시티 특성, 광대역 특성 등을 이동전파 신호에 적용함으로써 특정한 위치에서 수신 장치의 이동없이 다양한 전파 환경에서의 이동전파 신호를 만들어 내는 장치이다. 따라서 지금까지 운용중이거나 운용 예정인 셀룰러 시스템, 중계기, IMT-2000, 초고속 무선 인터넷, 5GHz 대 초고속 무선 접속망 등에 적용하여 전파 환경에 따른 광대역 신호 특성을 분석 가능하므로 시스템 망 재 설계에 이용하거나 새로운 시스템의 개발 시에 최적의 신호 특성을 가진 주파수를 선택하여 개발하는 데 이용가능하다. 이와 같이 모든 범위의 이동 무선 통신 시스템의 개발 및 운용에 적용 가능하므로 저렴한 비용으로 특정 환경에 맞는 최적의 시스템을 개발하거나 신호 특성을 분석하고 전파 신호의 전달 특성 등을 파악하는 데 이용 가능하다는 것이다. 아울러 본 발명 기술을 이용한 이동통신 시스템의 개발은 유사 장비의 수입대체 효과 및 수출의 기회를 확보하며 산업고용 인력의 수요창출과 유사종류의 장비개발과 같은 파생효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

도 2는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 시스템 제어부의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

도 3은 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치의 지연 신호 생성부의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

도 4는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환장치의 도플러 주파수 생성부의 일실시예를 도시하는 구성도이다.

도 5는 본 발명의 전파 환경에 따른 전파신호 변환 장치의 전파신호 변환방법의 일실시예를 도시하는 흐름도이다.

<본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 단말기(PC) 102: 시스템 제어부

104: RF 신호 처리부 106: 스위치

108: 주파수 발생부 110: RF 하향 변환부(down converter)

111: 입력 레벨 검출부

112: 다중경로 신호 변환부 114: 경로신호 생성부

116: 지연 신호 생성 그룹 118: 도플러 주파수 생성부

120: 페이딩부

130: RF 신호 출력부

131: 경로손실부

132: 출력 레벨 검출부 134: RF 상향 변환부(up converter)

202: LCD 모듈 204: 마이크로 프로세서

206, 208, 210, 212: 시프트 레지스트 래치

116, 300, 302, 303, 304: 지연신호 생성부

310, 312, 314, 316: A/D 변환부(아날로그/디지털 변환부)

320, 322, 324, 326: 래치

330, 332, 334, 336: D/A 변환부(디지털/아날로그 변환부)

340, 342, 344, 346: 지연 신호 발생부

402, 404, 412: 혼합기

410: 발진기 406, 408: 디지털 주파수 합성부

Claims (9)

1. 입력된 초기값에 따라 지연, 도플러, 페이딩 및 경로 손실의 특성 파라미터를 산출하여 그 값을 출력하며, 시스템의 동작에 의해서 측정된 데이타를 분석하고 저장하는 단말기(PC),

   상기 단말기에서 전송된 데이타 신호를 각 모듈에 전달하고, 시스템을 전체적으로 제어하는 시스템 제어부,

   고주파수(RF) 신호를 중간주파수(IF) 신호로 변환하고, 이 중간주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하는 RF 신호 처리부,

   상기 RF 신호 처리부에서 입력된 중간주파수 신호를 다수개의 신호로 분배하여 각 신호에 대하여 상기 시스템 제어부에서 전달되는 파라미터 특성값에 따라 다양한 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 각각 변환한 후, 변환된 다수개의 신호를 다시 합하는 다중경로 신호 변환부,

   상기 다중 경로 신호 변환부에서 입력된 중간 주파수 신호를 검출하여 상기 시스템 제어부로 출력하고, 다시 RF 신호로 변환시켜 출력하는 RF 신호 출력부 및,

   상기 시스템 제어부의 제어 상태를 표시하는 LCD 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 단말기는 상기 RF 신호처리부에서 입력된 신호 및 상기 RF 신호 출력부에서 출력되는 신호를 분석하고, 분석된 데이타를 저장하고, 분석된 데이타를 기초로 하여 전파 성능을 분석하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 시스템 제어부는

   시스템을 제어하는 마이크로 프로세서,

   지연 데이타, 도플러 데이타 제어를 위한 복수의 시프트 레지스터를 포함하는 데,

   상기 마이크로 프로세서는 입력되는 신호를 읽고, 시스템 제어를 위한 데이타를 공급하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 RF 신호처리부는

   상기 시스템 제어부의 명령 신호에 따라 특정주파수를 생성하는 주파수 발생부,

   상기 입력되는 외부의 RF 신호와 상기 주파수 발생부에서 발생된 주파수 신호 중의 하나의 주파수를 선택하는 스위치,

   상기 스위치를 통해서 선택된 신호를 중간주파수(IF)로 변환시키는 RF 하향 변환부, 및

   상기 중간주파수(IF) 신호로 변환된 신호의 레벨을 검출하여 상기 시스템 제어부로 전송하는 입력 레벨 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 다중경로 신호변환부는 입력된 중간주파수 신호를 복수개의 다양한 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 신호로 변환시키도록 복수개의 경로 신호 생성부를 구비하고 있는 데,

   각 경로 신호 생성부는

   지연신호를 생성시켜 입력된 신호를 지연시키는 지연 신호 생성부,

   도플러 주파수를 생성시켜 상기 지연 신호 생성부에서 입력된 신호를 변환시키는 도플러 주파수 생성부, 및

   상기 도플러 주파수 생성부에서 입력된 신호의 세기를 감쇠시키는 페이딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 지연 신호 생성부는

   입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기,

   상기 시스템 제어부의 명령신호에 따라 특정의 지연구동 신호를 발생시키는 지연 신호 발생부,

   상기 A/D 변환기를 통해 변환된 디지털 신호를 저장하고, 이 디지털 신호를 상기 지연 신호 발생부에서 입력된 지연구동 신호에 의해서 지연시키는 래치,

   상기 래치에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 D/A 변환기를 포함하며,

   복수개의 지연 신호 생성부가 하나의 군을 형성하여 구동됨으로써 입력 신호를 지연시키는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 도플러 주파수 생성부는

   상기 시스템 제어부의 명령신호에 따라 특정의 고주파수 신호를 생성하는 발진기,

   발진기에서 생성된 고주파수 신호를 0도 및 90도 위상 천이된 도플러 주파수로 각각 변환시키는 두개의 디지털 주파수 합성부,

   상기 지연 신호 생성부에서 분주되어 입력되는 중간 주파수 신호와 상기 각각의 디지털 주파수 합성부에서 변환된 신호를 곱하는 두개의 혼합기, 및

   각 혼합기에서 생성된 2개의 신호를 다시 합하는 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 RF 신호 출력부는

   상기 다중경로 신호 변환부에서 출력되는 중간 주파수 신호를 송수신장치의 거리 차로 발생하는 경로 손실치에 대응하도록 신호 세기를 감쇠시키는 경로손실부,

   상기 경로 손실부에서 출력되는 중간주파수 신호의 레벨을 검출하는 출력 레벨 검출부, 및

   상기 경로 손실부에서 출력되는 중간주파수 신호를 다시 RF신호로 변환시키는 신호 상향 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환장치.
9. 단말기에서 지연, 도플러, 페이딩, 및 경로 손실 파라미터 값을 산출하고 산출된 값에 기초하여 RF 신호를 생성하는 단계,

   상기 전파 신호를 중간 주파수 신호로 변환시키는 단계,

   상기 변환된 중간 주파수 신호를 지연, 도플러, 페이딩 특성을 가진 중간 주파수 신호로 변환시키는 단계,

   상기 변환된 신호에 경로손실 치를 적용하고 변환된 신호의 레벨을 검출하고, 이 신호를 다시 중간주파수 신호로 변환시키는 단계, 및

   상기 단계에서 검출된 신호의 데이타를 분석하고, 분석된 데이타를 저장하고, 분석된 데이타를 기초로 하여 전파 성능을 분석하는 것을 특징으로 하는 전파환경에 따른 전파신호 변환방법.