KR100530585B1 - 호 상태를 보정한 기지국의 송신 정재파비 측정 장치 및그 방법 - Google Patents

Abstract

안테나의 송신 정재파비를 측정하기 위하여 송신기 자체출력을 이용하는 경우, 측정 순간의 호 접속과 호 해제 상태에 따라 출력이 급변하기 때문에 신뢰도 있는 정재파비 측정이 불가능하다. 본 발명은 복수회 측정된 송신 정재파비중 최대값 및 최소값을 배제하고 중첩값에 가중치를 부여하여, 서비스의 중단없이 호 상태가 보정된 송신 정재파비를 측정하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

호 상태를 보정한 기지국의 송신 정재파비 측정 장치 및 그 방법{Apparatus for measuring transmission VSWR amending call state of base station and method thereof}

본 발명은 이동통신 기지국 또는 중계기를 포함하는 통신장비에서 안테나의 송신 정재파비를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 송신 서비스 중단없이 호상태가 보정된 기지국 송신 정재파비를 측정하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 다이버시티 안테나를 포함한 기지국의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 기지국(100)은 다양한 기지국 형태중 다이버시티 안테나를 포함한 기지국을 도시하고 있다. 안테나 다이버 시티는 기지국과 안테나 사이의 전파 전파(RF propagation)의 공간적 또는 시간적 다양한 경로에 의해 도달하는 신호를 구분해서 수신하여 수신 특성을 개선한다. 공간적 의미의 다이버시티는 기본적으로 송수신 안테나를 복수개 설치함으로써 구현되기 때문에 안테나 다이버 시티라고도 한다. 이는 안테나 송신회로 및 수신회로에 적용될 수 있으나, 시스템 구현의 경제성 및 성능개선 효과를 고려해 주로 수신 다이버시티를 먼저 고려한다.

기지국(100)은 크게 송/수신 회로(110)와 다이버시티 수신회로(120)와 제 1 안테나(114)와 제 2 안테나(123)를 포함한다. 도 1에 도시된 기지국에서는 제 1 안테나(114)가 송/수신 모두에 사용되고, 제 2 안테나(123)는 수신에 사용된다. 상기 제 2 안테나는 다이버시티 안테나이며, 다이버시티 경로를 형성하고 안테나 다이버시티에 사용되게 된다.

송/수신 회로(110)는 송신기(도시생략)에서 송신 신호는 고출력 증폭기(high power amplifier)(111)를 통하여 제 1 안테나(114)로 송출되고, 상기 제 1 안테나(114)로 수신된 신호는 저잡음 증폭기(low noise amplifier)(113)를 통해 수신기(도시생략)로 전송된다. 듀플렉서(112)는 제 1 안테나가 송/수신 모두에 사용될 수 있도록 송신회로와 수신회로를 연결하는데 사용된다. 상기 송/수신 회로는 원하는 채널 대역을 선택하기 위한 대역통과 필터 등을 더 포함하고, 상기 듀플렉서 없이 별도의 안테나로 더 추가하는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 도 1 에 도시된 회로에 한정되지 않는다.

수신회로(120)는 제 2 안테나에서 수신된 RF 신호에서 원하는 채널을 선택하는 대역통과 필터(121)와 저잡음 증폭기(122)를 포함한다.

상기 제 1 안테나와 제 2 안테나는 쌍으로 같은 방향 섹터를 구성하며, 기지국 안테나는 복수의 섹터에 대해 송수신하는 구성을 취할 수 있다.

전압 정재파비(voltage standing-wave ratio; VSWR)는 정재파를 갖는 선로 또는 도파관 내의 인접한 파절 및 파복에서 측정한 전압의 비를 의미하거나, 전압 파형의 크기 값의 비교로 진행하는 파의 최대값에 대한 진행파의 최소값을 의미한다. 이하에서는 편의상 정재파비(VSWR)로 칭하기로 한다.

예를 들어, 서로 다른 두 개의 임피던스를 가지고 있는 두 개의 매질에서 진행파는 임피던스 부정합에 의해 진행파와 반사파로 나누어지게 되며, 상기 두 파의 차이가 정재파비가 된다. 반사 계수를 라 하면 정재파비(VSWR)는 이하의 수학식 1과 같이 정의 될 수 있다.

즉, 상기 정재파비가 1이라는 말은 선로 임피던스와 종단 임피던스과 완전 매칭되어 입사파가 모두 통과한다는 의미가 되며, 1보다 커질수록 입사파가 더 많이 반사되는 것이므로, 상기 정재파비는 안테나 이상유무를 체크하는데 중요한 지표가 된다.

도 2는 종래기술에 의하여 제 1 안테나(114)의 송신 정재파비를 측정하는 방법을 도시하고 있다.

송신 안테나의 정재파비를 측정하기 위하여, 송신 회로에 장착된 방향성 커플러(200)와, 상기 방향성 커플러의 순방향 신호와 역방향 신호로부터 정재파비 검출기(300)이 사용된다.

상기 방향성 커플러(200)는 송신 안테나 선로에 장착된다. 상기 측정방법에서는 별도의 발신회로를 사용하지 않고 송신기 자체의 출력 신호를 이용한다. 방향성 커플러(200)은 순방향 포트(201)과 역방향 포트(202)를 포함하며, 각각 순방향, 역방향 신호를 추출할 수 있다. 상기 추출된 전력 신호는 경로(10)과 경로(20)을 통해 정재파비 검출기(300)에 입력되어 정재파비 계산에 이용된다. 상기 반사계수 는 전달 신호 전력(순방향 전력)/반사 신호 전력(역방향 전력)으로부터 산출될 수 있다. 전술한 바와 같이 경로(10)을 통해 검출된 신호로부터 순방향 전력이 측정되고, 경로(20)을 통해 검출된 신호로부터 역방향 전력이 측정된다. 상기 검출기는 일정한 시간 간격을 두고 순방향 전력과 역방향 전력을 측정하게 된다.

그러나, 전술한 송신기는 호 접속과 호 해제 상태에 따라서 36 ~ 45 dBm의 출력 범위가 변동하게 된다. 즉, 송신기의 호 상태에 의해 출력 신호는 큰 차이로 변하게 되므로 전술한 종래 기술에 의해 시간적 간격을 두고 전달 신호 전력과 반사 신호 전력을 측정하여 구해진 정재파비는 신뢰도가 매우 떨어진다. 이러한 문제점은 호 상태가 변화하는 송신기에서 서비스 중단없이 신뢰도 있는 정재파비 측정을 어렵게 하고, 결국 서비스를 중단한 상태에서 송신 안테나를 분리하여 별도 발신 회로를 통한 정재파비 측정을 통해서만 신뢰도를 만족시킬수 있게 된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 서비스를 중단하지 않고, 호 상태가 보정된 기지국의 송신 정재파비를 측정하는 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 본원 발명의 과제를 달성하기 위해, 본 발명에 따른 송신 정재파비를 측정하는 방법은,

(a) 송신기에서 안테나로 출력되는 제 1 전력 신호를 측정하는 단계와;

(b) 안테나로부터 반사되어온 제 2 전력 신호를 측정하는 단계와;

(c) 미리 정해진 횟수만큼, 상기 제 1 전력신호와 제 2 전력신호에 기초하여 정재파비를 측정하는 단계와;

(d) 상기 측정된 정재파비들에 관한 정재파비 데이터를 저장하는 단계와;

(e) 상기 저장된 정재파비 데이터에 기초하여 정재파비의 중첩값을 검출하는 단계와;

(f) 상기 검출된 중첩값에 대응하는 정재파비에 가중치를 부여하는 단계와;

(g) 상기 가중치를 고려하여 상기 정재파비들의 평균치를 산출하는 단계를 포함한다.

여기서 상기 (d) 단계는, 측정된 정재파비중 최대값과 최소값을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 (e) 단계는, 제 1 전력 신호와 제 2 전력 신호의 비에 기초하여 중첩값을 검출할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. (어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다.)

이제 본 발명의 실시예에 따른 송신 정재파비 측정 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신 정재파비 검출기의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 정재파비 검출기는, 제 1 전력 측정부(311), 제 2 전력 측정부(312), 정재파비 산출부(313), 메모리부(320), 최적 정재파비 산출부(330), 제어부(340)을 포함한다.

도 2 에 도시된 바와 같이 방향성 커플러의 규격을 -40 dBm 이라 하고, 출력 전력을 X 라하고, 반사 전력을 X-투과전력이라하면, 순방향 전력은 X - 40dBm, 역방향 전력은 (X-투과전력) ― 40dBm 이 된다. 전달 전력과 반사 전력과의 비는 dB 단위에서 차분으로부터 구할수 있으므로, 출력 전력 X의 값에 상관없이 반사 계수를 구할 수 있다.

상기 제 1 전력 측정부(311)와 제 2 전력 측정부(312)를 통해 각각 순방향 전력 신호와 역방향 전력 신호가 수신된다. 상기 제 1 전력 측정부(311)와 제 2 전력 측정부(322)는 도시된 바와 같이 별개로 구성될 수도 있지만, 단일 전력 측정부가 일정 시간 간격으로 순방향, 역방향 전력 신호를 번갈아 수신함으로써 구현하는 것이 경제적이다.

수신된 순방향 전력과 역방향 전력은 정재파비 산출부에서 전술한 수학식을 이용하여 정재파비가 산출되고, 산출된 정재파비와 함께 메모리부(320)에 저장된다. 제어부(340)은 상기 정재파비 산출부를 제어하여 소정의 횟수동안 반복하여 순방향, 역방향 전력 측정과 정재파비 산출을 반복시키고, 그 결과를 메모리부(320)에 저장된 데이터를 바탕으로 하여 최적 정재파비 산출부(330)에서 신뢰도 높은 정재파비를 출력하게 된다.

이하, 본 발명의 실시예 따른 최적 정재파비 산출의 알고리즘을 도 4를 참조로 하여 더욱 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 최적 정재파비 산출부의 구성을 더욱 상세하게 도시한 기능 블록도이다.

정재파비 산출부에서 산출된 정재파비와 이에 대응하는 제 1 전력과 제 2 전력은 정재파비 데이터로서 메모리부(320)에 순차 저장된다. 제어부(340)에 포함된 카운터부는 소정의 회수(예를 들어, 20회)동안 산출된 정재파비가 저장되면 이를 최대/최소값 소거부(331)로 전송하게끔 한다. 최대/최소값 소거부에서는 전송된 정재파비의 최대값과 최소값을 소거하여 상기의 경우, 18개의 정재파비 데이터를 설정한다.

중첩값 처리부(332)는 상기 18개의 정재파비 데이터중 제 1 전력과 제 2 전력의 차(즉, 반사계수)를 구하여 소수점 0자리로 반올림하여 중첩되는 값을 선정한다. 상기 중첩값 처리부는 전술한 방법외에도 정재파비를 기준으로 중첩값을 선정할 수도 있다.

상기 선정된 중첩값에 대응하는 정재파비는 가중치 산출부(333)에서 적합한 가중치가 부여된다. 상기 가중치는 중첩값의 개수의 함수가 될수도 있으며, 실험에 의한 경험데이터로부터 도출될 수 있다.

상기 가중치가 부여된 정재파비를 포함하는 18개의 정재파비는 평균치 산출부(334)에서 가중치를 고려한 평균치를 산출하게 된다. 상기 산출된 정재파비의 평균치는 최대/최소값이 제외되고 중첩값의 가중치를 부여한 신뢰도 높은 정재파비로서, 송신기의 호상태의 변화를 보정한 정재파비 값이 된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 송신 정재파비 산출 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.

단계(S100, S110)에서는 순방향 전력과 역방향 전력에 각각 대응하는 제 1 전력과 제 2 전력을 순차적으로 측정한다. 단계(120)에서, 상기 측정된 제 1 전력과 제 2 전력을 기초로 하여 정재파비를 측정하여 상기 제 1 전력과 제 2 전력과 함께 메모리부(320)에 저장한다. 단계(S130)에서는 정재파비 측정의 횟수를 검사하여 소정의 횟수(예를 들어, 20회)가 될 때까지 전술한 단계를 반복하게 된다.

20회의 정재파비 측정과 저장이 완료되면, 상기 메모리부(320) 저장된 정재파비 데이터들중 최대값과 최소값이 소거된다(S150). 단계(S160)에서는 최대/최소값이 소거된 정재파비 데이터로부터 중첩값을 검출한다. 상기 중첩값을 산출하는 방법은 전술한 바와 같이 제 1 전력과 제 2 전력의 차의 소수점 0자리 반올림을 한후 행해질 수 있다.

중첩값이 검출되면 중첩값을 갖는 정재파비에는 소정의 가중치가 부여되고(S170), 가중치가 부여된 정재파비와 그 밖의 정재파비들의 가중치가 고려된 평균치가 산출되어 출력 된다(S180).

전술한 구성에 의해, 편차가 심한 최대/최소값은 배제되고 중첩된 값에 대하여 가중치를 부여함으로써, 호상태에 따라 변동하는 송신기 출력에 의한 정재파비의 변화가 보정될 수 있다.

상기에서는 정재파비 데이터를 20회 측정하는 경우를 예로들어 설명하였지만, 송신 안테나의 성능이나 환경에 따라 적절하게 조절할 수 있을 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

전술한 본 발명의 구성에 의한 송신 정재파비 측정 장치 및 측정 방법은 호상태가 변동하더라도 이를 보정하고 서비스 중단없이 정확한 송신 정재파비를 제공하게 된다. 따라서, 상기 산출된 정재파비를 이용하여 송신 안테나의 성능을 높은 신뢰도로써 측정할 수 있는 현저한 효과를 구비한다.

도 1은 다이버시티 안테나를 구비한 기지국의 구조를 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 송신 정재파비를 측정하는 방법을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 송신 정재파비 검출기의 구성을 도시한 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최적 정재파비 산출부의 구체적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 정재파비 측정 흐름을 도시한 흐름도이다.

Claims (8)

1. 호 상태가 보정된 송신 정재파비를 측정하는 방법에 있어서:

   (a) 송신기에서 안테나로 출력되는 제 1 전력 신호를 측정하는 단계와;

   (b) 안테나로부터 반사되어온 제 2 전력 신호를 측정하는 단계와;

   (c) 미리 정해진 횟수만큼, 상기 제 1 전력신호와 제 2 전력신호에 기초하여 정재파비를 측정하는 단계와;

   (d) 상기 측정된 정재파비들에 관한 정재파비 데이터를 저장하는 단계와;

   (e) 상기 저장된 정재파비 데이터에 기초하여 정재파비의 중첩값을 검출하는 단계와;

   (f) 상기 검출된 중첩값에 대응하는 정재파비에 가중치를 부여하는 단계와;

   (g) 측정된 정재파비중 최대값과 최소값을 제거하고 상기 가중치를 고려하여 평균치를 산출하는 단계를 포함하는 송신 정재파비 측정 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 (e) 단계는, 제 1 전력 신호와 제 2 전력 신호의 비에 기초하여 중첩값을 검출하는 송신 정재파비 측정 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제 1 전력 신호와 제 2 전력 신호의 dBm 단위의 차분을 소수점 0 자리로 반올림한 결과가 동일한 값들로부터 상기 중첩값을 선택하는 송신 정재파비 측정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 정재파비 데이터는 측정된 정재파비와 그에 대응하는 제 1 전력과 제 2 전력을 포함하는 송신 정재파비 측정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 가중치는 미리 정해진 실험 데이터로부터 정해지는 송신 정재파비 측정 방법.
7. 기지국의 송신 정재파비를 측정하는 장치에 있어서:

   송신기로부터 안테나로 출력되는 제 1 전력 신호를 측정하는 제 1 전력 측정부와;

   안테나로부터 반사되는 제 2 전력 신호를 측정하는 제 2 전력 측정부와;

   상기 제 1 전력과 제 2 전력에 기초하여 정재파비를 복수회 산출하는 정재파비 산출부와;

   상기 복수회 산출된 정재파비들을 저장하는 메모리부와;

   상기 메모리부에 저장된 정재파비의 중첩값을 검출하는 중첩값 처리부와;

   상기 중첩값에 가중치를 부여하는 가중치 산출부와;

   상기 가중치를 고려하여 상기 측정된 정재파비들의 평균치를 산출하는 평균치 산출부; 및

   상기 복수회 산출된 정재파비들 중에서 최대값과 최소값을 제거하는 최대값/최소값 제거부

   를 포함하는 송신 정재파비 측정 장치.
8. 삭제