KR100668106B1 - 기지국 시스템의 시간지연 보정장치 - Google Patents

기지국 시스템의 시간지연 보정장치 Download PDF

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Abstract

기지국과 광중계기간의 광케이블로 인한 시간지연을 가변적으로 보정하여 콜드롭 현상을 제거하고, 중간 주파수 방식이 아닌 무선주파수 신호를 직접 지연 설정함으로써, 중간주파수 변환으로 인한 주파수 편차가 발생하지 않는 간단한 구조를 갖는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치가 제공된다. 기지국 시스템의 시간지연 보정장치는, 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터를 처리하고, 사용자가 수동으로 지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하며, 상위 기지국과 서로 통신하기 위한 제어통신 유닛; 및 무선주파수 신호에 대한 송신 및 수신을 담당하며, 선주파수 신호에 대해 가변적으로 직접 지연을 설정하는 무선주파수 유닛을 포함하되, 시간지연 보정장치는 기지국의 베이스 트랜스시버 서브시스템과 광도너에 각각 연결 설치되고, 기지국의 광도너가 중계기를 통해 안테나로 방사하도록 설치됨으로써, 광케이블에서 발생하는 지연을 기지국에서 중계기 커버리지(Coverage)와 동일한 지연을 갖도록 조절함으로써, 기지국 커버리지와 중계기 커버리지를 동일한 조건으로 만들어주는 것을 특징으로 하한다.
기지국, 광중계기, 기지국 시스템, 시간지연 보정장치, 지연, TMD, 콜드롭

Description

기지국 시스템의 시간지연 보정장치 {TIME MATCHING DEVICE OF BASE STATION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치를 기지국 시스템에 설치하여 적용하는 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 설명하기 위한 무선주파수 유닛의 블록도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에서 지연을 가변할 수 있도록 구성하는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기지국
20 : 중계기
본 발명은 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에 관한 것이다.
이동 통신망은 열차, 선박 및 자동차 등 이동체 상호간 또는 이동체와 이동체, 외부와의 통신을 위한 네트워크를 말하고, 이동체 위치의 추적과 기지국의 설정, 경로설정 등의 이동체를 대상으로 하여 여러 가지 기능이 요구되고 있다. 그런데, 무선접속 네트워크는 기지국과 중계기 위주로 이루어지고 있는 바, 그 중 기지국 장비로는 크게 무선주파수(Radio Frequency: RF)부와 기저대역부로 나누어진다. 이때, 여러 기지국의 기저대역부를 한 곳에 통합하고, 상기 RF부는 원격장치(Remote Unit)로 원격에 위치해 놓으며, 각 원격장치와 중앙 기지국 사이는 광케이블로 연결함으로써 관리와 유지보수가 용이해질 수 있다.
현재 개인 이동통신 시스템에서, 베이스 트랜스시버 서브시스템(BTS)과 기지국 콘트롤러(BSC) 사이의 통신이 이루어지고 있다. 종래의 시간지연 보정장치(Time Matching Device: TMD)는 크게 콘트롤 유닛, 로컬 모듈 및 송신(TX)/수신(RX) 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave: SAW) 모듈 등으로 구성된다. 여기서, 상기 콘트롤 유닛은 지연을 변환하기 위한 장치이고, 상기 로컬 모듈은 무선주파수를 중간주파수로 변환하거나 또는 중간주파수를 무선주파수로 변환하는 모듈이며, 송신(TX)/수신(RX) SAW 모듈은 송신(TX) 및 수신(RX)시 지연을 제공해주기 위한 모듈이다.
이와 같이 구성되는 종래의 시간지연 보정장치는, 기지국에서 무선주파수 신호, 즉, 869㎒∼881㎒와 890㎒∼894㎒의 무선주파수 신호를 받아서, 상기 로컬 모듈에서 중간주파수인 70㎒로 변환하여 SAW 모듈을 이용하여 상기 무선주파수 신호에 지연을 주고, 다시 로컬 모듈에서 무선주파수 신호로 변환하여 일정한 손실을 보상한 다음에 무선주파수 신호를 전송하도록 되어 있다.
종래의 시간지연 보정장치는, 지연의 가변이 불가하고, 중간주파수 방식의 사용(예를 들면, 위상동기루프(PLL) 사용)으로 인해 회로가 불안정하며, 회로 구성이 송신부(TX), 수신부(RX), 위상동기루프(PLL), 콘트롤러 및 릴레이 등으로 되어 있어 복잡한 구성을 하고 있다. 또한, 이득(GAIN) 조정을 수동으로 조작해야 하고, 외부로부터 10㎒의 클럭 주파수를 상기 위상동기루프(PLL) 공급용으로 입력받고, 4 + 11㎒의 밴드를 사용하며 내부의 열로 인한 소자의 열화가 빠르게 일어난다는 등의 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기지국과 광중계기간의 광케이블로 인한 시간지연을 가변적으로 보정하여 콜드롭 현상을 제거함으로써 통화품질을 향상시킬 수 있는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 중간 주파수 방식이 아닌 무선주파수 신호를 직접 지연 설정함으로써, 중간주파수 변환으로 인한 주파수 편차가 발생하지 않는 간단한 구조를 갖는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 지연을 원격으로 설정할 수 있게 함으로써 유지보수가 용이한 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치는, 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에 있어서, 상기 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터를 처리하고, 사용자가 수동으로 상기 기지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하며, 상위 기지국과 서로 통신하기 위한 제어통신 유닛; 및 무선주파수 신호에 대한 송신 및 수신을 담당하며, 상기 무선주파수 신호에 대해 가변적으로 직접 지연을 설정하는 무선주파수 유닛을 포함하되, 상기 시간지연 보정장치는 상기 기지국의 베이스 트랜스시버 서브시스템과 광도너에 각각 연결 설치되고, 상기 기지국의 광도너가 중계기를 통해 안테나로 방사하도록 설치됨으로써, 광케이블에서 발생하는 지연을 상기 기지국에서 중계기 커버리지와 동일한 지연을 갖도록 조절함으로써, 기지국 커버리지와 중계기 커버리지를 동일한 조건으로 만들어주는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제어통신 유닛은, 상기 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터 처리, 상위 기지국에서 전송되는 시스템 관련 정보를 처리하는 디지털 프로세싱 블록; 사용자가 수동으로 상기 기지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하기 위한 디스플레이 및 키 블록; 및 상기 상위 기지국의 노드 분배기와 직렬 포트를 이용하여 서로 통신하기 위한 직렬통신 블록을 포함하고, 상기 무선주파수 유닛은 송신부(TX), 제1 수신부(RX0), 및 제2 수신부(RX1)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 송신부는, 표면 탄성파(Surface Acoustic Wave: SAW) 필터의 특성에 대응하여 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 5㎲ SAW 모듈; 송신(TX) 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 10㎲ SAW 모듈; TX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 15㎲ SAW 모듈; TX 출력 제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 TX 감쇠기(ATT) 모듈; 및 TX 출력의 파워를 검출하여 시스템의 출력을 원격감시하는 파워 검출기를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 수신부 및 제2 수신부는 각각, 수신(RX) 패스상의 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 5㎲ SAW 모듈; RX 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 10㎲ SAW 모듈; RX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 15㎲ SAW 모듈; 및 RX 출력제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 RX 감쇠기(ATT) 모듈를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는, 광중계기가 연결된 기지국에 설치되어 모 기지국과 광중계기간 광케이블로 인한 지연(Delay)과 섹터(Sector)와 섹터 간의 지연을 줄임으로써 콜드롭(Call Drop) 현상을 줄이고, 이에 따라 통화품질을 개선할 수 있는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치를 기지국 시스템에 설치하여 적용하는 시스템 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치는, 제어통신 유닛 및 무선주파수 유닛을 포함한다.
제어통신 유닛은 상기 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터를 처리하고, 사용자가 수동으로 상기 기지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하며, 상위 기지국(10)과 서로 통신하게 된다.
무선주파수 유닛은 무선주파수 신호에 대한 송신 및 수신을 담당하며, 상기 무선주파수 신호에 대해 가변적으로 직접 지연을 설정하게 된다.
또한, 상기 시간지연 보정장치는 상기 기지국(10)의 베이스 트랜스시버 서브시스템과 광도너에 각각 연결 설치되고, 상기 기지국(10)의 광도너가 중계기(20)를 통해 안테나로 방사하도록 설치됨으로써, 광케이블에서 발생하는 지연을 상기 기지국에서 중계기 커버리지와 동일한 지연을 갖도록 조절함으로써, 기지국 커버리지와 중계기 커버리지를 동일한 조건으로 만들어준다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치는, 광중계기(20)가 연결된 기지국(10)에 설치하고, 광케이블에서 발생하는 지연, 즉, 1㎞/6CHip = 4.998㎲를 모 기지국에서 광중계기 커버리지(Coverage)와 동일한 조건으로 만들어 줌으로써, 모 기지국과 광중계기 간의 콜드롭 현상을 해소하여 원활한 서비스 및 깨끗한 통화품질을 만들기 위한 장치인 것이다.
상기 기지국(10)은 안테나에서 저잡음 증폭기(LNA)와 선형전력 증폭기(LPA)를 통해 제어통신 유닛과 무선주파수 유닛으로 된 시간지연 보정장치(TMD)가 연결 설치되고, 이 시간지연 보정장치(TMD)는 베이스 트랜스시버 서브시스템(BTS)과 광도너(Optic Donor)에 각각 연결 설치되며, 상기 광도너는 중계기(20)를 통해 안테나로 방사하도록 설치됨으로써, 기지국(10) 커버리지와 중계기(20) 커버리지를 동일한 조건으로 만들어주게 된다.
상기 베이스 트랜스시버 서브시스템(Base Transceiver Subsystem: BTS) 내의 포워드 패스(Forward Path)의 경우, 상향 변환기(Up Converter)와 선형전력 증폭기(LPA) 전단 사이에 연결되고, 리버스 패스(Reverse Path)의 경우는 저잡음 증폭기(LNA) 후단과 하향 변환기(Down Converter) 사이에 연결되어, 기지국(10)에서 직접 받은 신호(포워드 패스)와 가입자 단말기에서 수신된 신호(리버스 패스)를 일정한 거리에 있는 광 중계기(20) 사이에서 받은 신호 사이의 광케이블 연결로 인한 지연 발생을 줄일 수 있도록, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치(TMD)가 기지국(10) 내에 설치된다.
따라서, 본 발명의 실시예는 무선주파수 방식에서 중간주파수 방식으로의 변환없이 기지국(10)에서 받은 25㎒ 전대역(869㎒∼894㎒)을 그대로 지연을 주어 주파수 편차없이 광중계기(20)간 및 섹터간의 콜드롭 문제없이 통화할 수 있도록 구성된다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치(TMD)는 지연의 변환을 5㎲ 단위로 변환할 수 있고(도 2 참조), 이득의 변환을 자동으로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치(TMD)는 상태의 감시를 원격으로 할 수 있도록 네트워크 관리 시스템(Network Manager System: NMS)의 소프트웨어를 내장하여 보다 편리하게 유지 관리할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치를 설명하기 위한 무선주파수 유닛의 블록도로서, 도 1에 도시된 시간지연 보정장치는 제어통신 유닛과 무선주파수 유닛으로 구성되는 바, 상기 제어통신 유닛은 디지털 프로세싱 블록, 디스플레이 및 키 블록, 및 직렬통신 블록으로 구성된다.
상기 디지털 프로세싱 블록은 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터 처리, 상위 기지국에서 보내어지는 시스템 관련정보 등을 처리하는 부분이다. 상기 디스플레이 및 키 블록은 사용자가 수동으로 시스템의 전반적인 사항들을 확인하고자 할 때 용이하도록 하며, 푸쉬 버튼키(온라인, 업, 다운, 셋, 클리어)를 조작하여 디스플레이 확인이 가능하고, 상위와의 통신 상태는 폴링(Polling) 발광다이오드 점등 여부로 확인이 가능하다. 그리고, 직렬통신 블록은 상위 기지국의 노드 분배기와 RS-232C를 이용하여 서로 통신할 수 있는 부분이다.
상기 무선주파수 유닛은 송신부(TX), 제1 수신부(RX0) 및 제2 수신부(RX1)로 구성된다. 상기 송신부(TX)는 SAW 필터의 특성상 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 5㎲ SAW 모듈(1), TX 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 10㎲ SAW 모듈(2), TX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 15㎲ SAW 모듈(3), TX 출력제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 TX 감쇠기(ATT) 모듈(4) 및, TX 출력의 파워를 검출하여 시스템의 출력을 원격감시하는 파워 검출기(5)로 구성된다.
상기 SAW 모듈은 입출력의 커플러와, 이 커플러 이에 2개의 증폭기와 5㎲(또는 10㎲, 15㎲)로 구성되고, 상기 감쇠기 모듈(4)은 입출력의 커플러, 다수의 감쇠기와 다수의 증폭기로 구성된다.
상기 제1 수신부(RX0) 및 제2 수신부(RX1)는 RX 패스상의 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 5㎲ SAW 모듈(6), RX 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 10㎲ SAW 모듈(7), RX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 15㎲ SAW 모듈(8), RX 출력제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 RX 감쇠기(ATT) 모듈(9)로 구성된다.
상기 SAW 모듈은 입출력의 커플러와, 이 커플러 사이에 2개의 증폭기와 5㎲(또는 10㎲, 15㎲)로 구성되어 있고, 상기 감쇠기 모듈(4)은 다수의 감쇠기와 다수의 증폭기로 구성된다.
이상과 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치는 기지국과 광 중계기간의 광케이블로 인한 시간지연으로 가입자가 통화시 콜드롭되는 것을 없애기 위해서, 이미 발생한 지연만큼 기지국에도 지연을 주어 통화품질을 유지할 수 있게 된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시간지연 보정장치(TMD)는 기지국(10)에 설치되는 바, 상기 시간지연 보정장치(TMD)를 기지국(10)내 상향 변환기(Up Converter)에서 전송되는 신호를 무선주파수 유닛의 송신 입력단자(TX IN)에 연결하고, 송신 출력단자(TX OUT)에서 출력된 신호는 기지국(10)의 선형전력 증폭기(LPA) 입력단과 연결하게 된다.
기지국(10)의 안테나를 통해 수신된 신호를 저잡음 증폭기(LNA)에서 증폭한 신호는 시간지연 보정장치(TMD)의 수신 입력단자(RX0/RX1 IN)에 연결되고, 수신 출력단자(RX0/RX1 OUT)에서 출력된 신호는 기지국(10)의 하향 변환기(Down Converter)의 입력단에 연결하게 된다. 이는 광케이블을 연결하고 시간지연 보정장치(TMD)를 설정하기 전의 신호레벨과 동일할 수 있도록 케이블 손실분의 해당하는 이득을 설정하여 종래의 신호레벨과 동일한지를 확인한다.
또한, 각각 섹터에 연결된 광중계기(20)의 시간지연을 확인하고, 포워드 패스의 지연을 중앙처리장치에서 설정하고, 이와 동일하게 리버스 패스의 지연도 포워드 패스와 같도록 설정한다. 모든 설정이 끝나면 광중계기(20)가 설치된 지역에서 통화를 통해 통화품질을 확인한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에서 지연을 가변할 수 있도록 구성하는 것을 나타내는 도면으로서, 도 2에 도시된 시간지연 보정장치는 5㎲ 단위로 구성되어 설명했지만, 기술적 요지가 벗어나지 않는 범위 내에서 0.5㎲ 단위로 지연을 가변할 수 있도록 구성할 수도 있다.
도 3은 순차적으로 패드(PAD), 감쇠기(ATT) 및 릴레이, 증폭기(AMP), 0.5㎲, 1㎲, 2㎲, 4㎲, 4㎲, 10㎲ 및 드라이버 모듈(DRV)로 되어 있고, 도 4는 순차적으로 15㎲, 증폭기(AMP), 감쇠기(ATT) 2개, 증폭기(AMP), 패드(PAD), 증폭기(AMP), 릴레이 및 드라이버 모듈(DRV)로 구성된다. 그리고, 그 밑으로는 지연 데이터가 각기 기재되어 있다.
본 발명의 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기지국 시스템 내에 구비되는 모듈의 간소화로 비용을 줄일 수 있고, 기존의 중간주파수 변환으로 인한 주파수 편차가 없으며, 또한 각 지연을 5㎲ 단위로 최대 40㎲까지 가변적으로 설정할 수 있기 때문에 실제 지연을 최대한 줄여서 원활한 통화를 할 수 있고, 원격감시가 가능하므로 유지 보수가 용이하다.

Claims (4)

  1. 기지국 시스템의 시간지연 보정장치에 있어서,
    상기 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터를 처리하고, 사용자가 수동으로 상기 기지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하며, 상위 기지국과 서로 통신하기 위한 제어통신 유닛; 및
    무선주파수 신호에 대한 송신 및 수신을 담당하며, 상기 무선주파수 신호에 대해 가변적으로 직접 지연을 설정하는 무선주파수 유닛
    을 포함하되,
    상기 시간지연 보정장치는 상기 기지국의 베이스 트랜스시버 서브시스템(BTS)과 광도너(Optical Donor)에 각각 연결 설치되고, 상기 기지국의 광도너가 중계기를 통해 안테나로 방사하도록 설치됨으로써, 광케이블에서 발생하는 지연을 상기 기지국에서 중계기 커버리지(Coverage)와 동일한 지연을 갖도록 조절함으로써, 기지국 커버리지와 중계기 커버리지를 동일한 조건으로 만들어주는 것을 특징으로 하는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어통신 유닛은, 상기 기지국 시스템의 상태 및 제어와 관련된 데이터 처리, 상위 기지국에서 전송되는 시스템 관련 정보를 처리하는 디지털 프로세싱 블록; 사용자가 수동으로 상기 기지국 시스템의 전반적인 사항들을 확인하기 위한 디스플레이 및 키 블록; 및 상기 상위 기지국의 노드 분배기와 직렬 포트를 이용하여 서로 통신하기 위한 직렬통신 블록을 포함하고,
    상기 무선주파수 유닛은 송신부(TX), 제1 수신부(RX0), 및 제2 수신부(RX1)를 포함하는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 송신부는,
    표면 탄성파(Surface Acoustic Wave: SAW) 필터의 특성에 대응하여 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 5㎲ SAW 모듈;
    송신(TX) 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 10㎲ SAW 모듈;
    TX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 TX 15㎲ SAW 모듈;
    TX 출력 제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 TX 감쇠기(ATT) 모듈; 및
    TX 출력의 파워를 검출하여 시스템의 출력을 원격감시하는 파워 검출기
    를 포함하는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 수신부 및 제2 수신부는 각각,
    수신(RX) 패스상의 5㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 5㎲ SAW 모듈;
    RX 패스상의 10㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 10㎲ SAW 모듈;
    RX 패스상의 15㎲ 지연값을 가지고 이득이 0㏈인 RX 15㎲ SAW 모듈; 및
    RX 출력제어 및 파워를 샘플링할 수 있도록 10㏈ 샘플 포트를 제공하는 RX 감쇠기(ATT) 모듈
    을 포함하는 기지국 시스템의 시간지연 보정장치.
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