KR100711678B1

KR100711678B1 - 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈

Info

Publication number: KR100711678B1
Application number: KR1020050079850A
Authority: KR
Inventors: 최수영
Original assignee: 엘지노텔 주식회사
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2007-04-30
Also published as: KR20070027914A

Abstract

본 발명은 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈에 관한 것으로, 특히 트랜시버 모듈내의 로컬(Local) 신호부와 RSSI(Received Signal Strength Indication) 회로부를 사용하여 별도의 부가 장치 없이 간단하게 회로를 추가하여 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 수 있으며 정재파비가 기준값을 초과할시 운용자에게 긴급하게 알람을 전송하여 알려주는 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 트랜시버 모듈에 간단한 회로를 추가함으로서 별도의 장치 없이 이동통신 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 안테나 정재파비가 기준값을 넘어설때 즉시 운용자에게 알람을 전송함으로서 단시간내 조치 가능하게 함으로서 정재파비 불량시의 이동통신 기지국 효율 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이동통신 기지국, 정재파비, 트랜시버 모듈, 송신기, 수신기.

Description

이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈{An apparatus of transceiver module measure the VSWR at the base station and alarming method}

도 1은 이동통신 시스템의 기지국에 구비되는 트랜시버 모듈,

도 2는 이동통신 시스템의 기지국 안테나의 정재파비 측정 장치,

도 3은 본 발명의 안테나의 정재파비를 측정하고 데이터의 송수신을 처리하는 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈의 구성도,

도 4는 측정된 정재파비의 알람 전송 순서도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

125 : 다접점 스위치 145 : 주파수 변환기

146 : 단점접 스위치 147 : 다접점 스위치

본 발명은 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈에 관한 것으로, 특히 트랜시버 모듈내의 로컬(Local) 신호부와 RSSI(Received Signal Strength Indication) 회로부를 사용하여 별도의 부가 장치 없이 간단하게 회로를 추가하여 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 수 있으며 정재파비가 기준값을 초과할시 운용자에게 긴급하게 알람을 전송하여 알려주는 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 기지국의 제어기의 제어를 받아 통화채널을 설정하고, 단말기와 무선인터페이스 접속처리와 데이터 전송 속도의 조절 등을 처리한다.

종래의 이동통신 시스템의 기지국에 구비되는 트랜시버 모듈과 기지국 안테나의 정재파비 측정 장치의 별도의 장치로 구비되었다.

도 1은 이동통신 시스템의 기지국에 구비되는 트랜시버 모듈을 나타낸 것이고, 도 2는 이동통신 시스템의 기지국 안테나의 정재파비 측정 장치를 나타낸 것이다.

도 1에는 트랜시버 모듈의 송신기와 수신기 회로를 나타낸 것으로, 송신기 회로는 먼저 송신 기저대역 신호를 입력으로 받아서 주파수 변환기(10)에서 IF(Intermediate Frequency) 로컬(LOCAL) 신호부(20)와 믹싱(Mixing)되어 1차 업-컨버전(Up-Conversion)된 후 대역필터(11)와 증폭기(12)를 전달된다.

그리고 RF 로컬(LOCAL) 신호부(21)의 신호와 주파수 변환기 (13)에서 2차 업-컨버전(Up-Conversion)된 후 가변 감쇄기(14)와 증폭기(15)를 지난 다음 신호는 증폭기(17), 대역 필터(18), 방향성 결합기(19)를 차례로 지난 후 송신 안테나(24)로 출력 된다.

이중에서 방향성 결합기 (16)에서 커플링된 신호는 RSSI 회로부(23)를 통해 전력 검출(Power Detection)된 후 해당 값을 제어부 (22)로 보내 가변 감쇄기 (14)의 가변 범위를 조정함으로써 송신기가 일정한 이득(Gain)을 가지게 한다.

도 1에 나타낸 트랜시버 모듈의 수신기 회로는 수신 안테나(44)로 입력된 신호가 방향성 결합기(39), 대역필터(38), LNA(37)를 거친후 주파수 변환기(36)에서 RF 로컬(Local) 신호부(41)와 믹싱(Mixing)되어 1차 다운 컨버전(Down-Conversion) 된다. 이 신호는 대역 필터(35)와 가변 감쇄기(34), 증폭기(32)를 거친후 주파수 변환기(31)에서 IF(Intermediate Frequency) 로컬(Local) 신호부(40)와 믹싱(Mixing) 되어 2차 다운 컨버전(Down Conversion) 되어 방향성 결합기(30)를 거친후 최종 출력된다.

그리고 방향성 결합기(30)에서 결합(Coupling)된 신호를 AGC회로부(42)에서 검출(Detection)하여 가변 감쇄기(34)의 감쇄량을 조정하여 최종 신호가 일정한 전력(Power)으로 출력될 수 있도록 AGC 역할을 수행한다.

또한 대역필터(35)에서의 샘플(Sample) 신호가 RSSI 회로부(43)로 입력되고 여기서 신호의 세기를 상위 제어부(45)로 보고하게 된다.

도 1의 동작을 설명하면, 송신기 회로는 먼저 송신 기저대역 신호를 입력으로 받아서 주파수 변환기(10,13)에서 각각 1,2차 업-컨버전(Up-Conversion)된 후 송신 안테나(24)로 출력 된다.

이 중 방향성 결합기 (16)에서 커플링된 신호를 이용하여 RSSI 회로부(23)에서 전력 검출(Power Detection)한 후 이 값을 제어부 (22)에서 판단하여 가변 감쇄 기 (14)의 가변 범위를 조정함으로써 송신기가 일정한 이득(Gain)을 가지게 한다.

수신기 회로는 수신 안테나(44)로 입력된 신호가 1,2차 다운 컨버전(Down-Conversion)된 후 최종 수신 기저대역 신호로 출력되게 된다. 그리고 방향성 결합기(30)에서 커플링(Coupling)된 신호를 이용하여 최종 신호가 일정한 전력(Power)으로 출력될 수 있도록 AGC 역할을 수행한다.

도 2는 이동통신 시스템의 기지국 안테나의 정재파비 측정 장치를 나타낸 것으로, 송신 안테나의 정재파비를 측정시 먼저 송신 안테나(56)와 연결되어 있는 방향성 결합기(50)의 순방향 출력을 각각 받아서 다접점 스위치(51)와 단접점 스위치(52)를 거친후 대역필터(53)로 입력된다.

대역 필터(53)를 거친후 단말기(54)로 입력되고 단말기(54)는 입력된 신호의 세기를 상위 제어부(55)로 보고 하게 된다. 동일하게 송신 안테나(56)에서 반사된 방향성 결합기(50)의 역방향 출력이 단말기(54)로 입력되고 단말기(54)는 입력된 역방향신호의 세기 감지하여 상위 제어부(55)로 보고한다.

상위에서는 방향성 결합기(50)의 순방향출력과 역방향출력의 세기를 가지고 정재파비를 계산하게 된다.

수신 안테나 정재파비 측정시는 먼저 단말기(64)의 출력이 대역 필터(63)와 단접점 스위치(62), 다접점 스위치(61)를 각각 거친 후 수신 안테나(66)와 연결된 방향성 결합기(60)의 순방향 단자로 입력되어 수신기(67)를 거친 후 호처리부(68)로 입력 된다. 이 때 폐루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)에 의해 단말기(64)의 출력 세기가 정해지고 이 값이 제어부(65)로 보고된다. 그리고 다접점스위 치(61)의 스위칭으로 방향성 결합기(60)의 역방향 단자와 연결되어 단말기(64)의 출력이 수신안테나(66)를 거친후 호처리부(68)로 입력된다.그러면 폐루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)에 의해 단말기 출력이 커지면서 그 값을 제어부(65)로 보고하게 된다. 결국 상위에서는 방향성 결합기(60)의 순방향 단자와 역방향 단자 연결시의 단말기 출력 세기를 가지고 정재파비를 계산하게 된다.

도 2의 동작을 설명하면, 송신 안테나의 정재파비를 측정시 먼저 송신 안테나(56)와 연결되어 있는 방향성 결합기(50)의 순방향 출력과 역방향 출력을 다접점스위치(51)로 스위칭하여 단말기(54)에서 신호의 세기를 읽어 상위 제어부(55)로 보고 하게 된다. 제어부(55)에서는 순방향 출력과 역방향 출력의 세기를 가지고 정재파비를 계산하게 된다.

수신 안테나 정재파비 측정시는 먼저 단말기(64)의 출력이 수신 안테나(66)와 연결된 방향성 결합기(60)의 순방향 단자로 입력되어 수신기(67)를 거친 후 호처리부(68)로 입력 된다. 이때 폐루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)에 의해 단말기(64)의 출력 세기가 정해지고 이 값이 제어부(65)로 보고된다.

그리고 다접점스위치(61)의 스위칭으로 방향성 결합기(60)의 역방향 단자와 연결되어 단말기(64)의 출력이 수신안테나(66)를 거친후 호처리부(68)로 입력된다. 그러면 폐루프 전력 제어(Closed Loop Power Control)에 의해 단말기 출력이 커지면서 그 값을 제어부(65)로 보고하게 된다. 결국 상위에서는 방향성 결합기(60)의 순방향 단자와 역방향 단자 연결시의 단말기 출력 세기를 가지고 정재파비를 계산하게 된다.

상술한 정재파비 측정장치에 의하여 측정된 해당 기지국의 정재파비가 운용자가 설정한 임계치(Threshold)를 넘어서면 상위 제어국으로 알람을 보내고 제어국에서는 알람을 운용자의 모니터화면에 디스플레이한다.

또한, 선원발명 1인 한국특허 2002년 0082293호 '이동통신 기지국의 안테나 정재파비 및 파워 측정 장치 및 그 방법'은 이동통신 시스템 기지국의 안테나단의 커플러를 이용하여 순방향, 역방향 신호 차이를 감지하고 정재파비 공식으로 프로세싱하여 송수신 안테나 정재파비를 측정한다. 경로(Path) 절체회로와 파워측정회로를 모두 개별적으로 구비된 모듈을 사용하여 구성된다.

선원발명 1은 송신 신호만을 사용하여 송수신 안테나 정재파비를 측정함으로 수신주파수 대역의 수신안테나의 정재파비의 정확도가 떨어지며, 기준신호원이 CDMA 등의 변조된 신호를 사용한다.

또한 선원발명 2인 한국특허 2002년 0050506호 '이동통신 시스템에서 수신 안테나의 정재파비 측정장치'는 안테나단의 커플러를 이용하여 순방향, 역방향 신호차이를 감지하고 정재파비 공식으로 프로세싱하여 송수신 안테나의 정재파비를 측정한다. 선원발명 2는 수신 안테나에 대한 측정만으로 구현되었으며, 경로 절체 회로 등의 기타 회로가 별도록 구비되어야 한다.

종래의 이동통신 기지국의 안테나로부터 송수신되는 정재파비의 측정은 상술한 바와 같이, 별개의 장치를 구비하여 측정함으로서 트랜시버외 별도의 장치가 필요하다.

이동통신 기지국 안테나의 정재파비 측정시 사용되는 장치에 단말기 등의 다 수의 회로가 사용되어 많은 비용이 소모된다.

또한, 이동통신 기지국 안테나의 정재파비 측정 장치의 불량시 다른 장치를 이용하여 정재파비의 측정이 불가하며, 이동통신 기지국 안테나의 정재파비가 문제가 있을때 제어국 밖의 운용자가 즉시 확인하기는 어렵고 제어국내의 모니터에서만 확인 가능함으로 운용자가 지속적으로 모니터링 해야하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈내의 로컬 신호부와 RSSI 회로부로 해당 기지국 안테나의 정재파비를 측정하고 측정된 정재파비가 기준값을 초과할시 운용자에게 긴급하게 알람을 전송하여 알려주는 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈에 다점점 스위치와 단접점 스위치, 주파수 변환기만을 추가하여 안테나의 정재파비를 측정을 하고, 설정한 임게치를 초과시에는 운용자의 단말기로 알람하여 제공하는 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈 장치는, 송신 안테나와 연결되는 방향성 결합기의 순방향 출력 과 역방향 출력을 측정하여 정재파비를 측정하도록 스위칭하는 다접점 스위치를 구비한 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈의 송신기와, 수신안테나에 연결되는 방향성 결합기, 주파수 변환기와 연결되는 단접점 스위치와, 단접점 스위치와 연결되는 다접점 스위치, 정재파비를 측정할 수 있는 신호원으로 만드는 주파수 변환기, 방향성 결합기의 순방향 출력을 먼저 읽고 상기 다접점 스위치를 스위칭하여 역방향 출력을 읽은 후 두 값의 차이를 가지고 제어부내의 룩 업 테이블을 참조하여 정재파비를 계산하는 상기 이동통신 기지국 안테나의 트랜시버 모듈의 수신기를 포함한다.

본 발명의 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈의 측정 방법은, 트랜시버 모듈 송신기의 방향성 결합기에서 순방향 출력과 역방향 출력을 구하여 차이값을 계산하는 1단계와, 차이값을 이용하여 제어부에 구비된 룩업 테이블을 참조하여 정재파비를 계산하는 2단계로 이루어진 송신 안테나의 정재파 측정 단계와, 트랜시버 모듈 수신기의 신호를 주파수 변환기에서 정재파비를 측정할 수 있는 신호원을 만들어 상기 신호원을 단접점 스위치와 다접점스위치를 경유하여 수신 안테나와 연결된 방향성 결합기로 연결시키는 3단계와, 수신기내의 방향성 결합기의 순방향 출력을 먼저 읽고 트랜시버 모듈의 다접점스위치를 스위칭하여 역방향 출력을 읽은 후 두 값을 차이값을 계산하는 4단계와, 차이값을 이용하여 제어부에 구비한 룩 업 테이블을 참조하여 정재파비를 계산하는 5단계를 포함함을 특징으로 하는 한다.

또한, 본 발명의 4단계는, 트랜시버 모듈 송신기의 송신 안테나와 연결된 방 향성 결합기의 순방향 출력을 수신하여 RSSI 회로부에서 세기를 검출하고 제어부로 보고하고 순방향 출력값을 저장하는 단계와, 방향성 결합기의 역방향 출력을 같은 방식으로 제어부로 보고하고 상기 순방향 출력값과 상기 역방향 출력값의 차이를 구하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 이동통신 기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈의 통보 방법은, 이동통신 기지국의 정재파비를 설정 시간 간격으로 측정하고 측정한 정재파비는 전체 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 때까지 저장하는 1단계와, 트랜시버 모듈의 송수신기에서 측정된 정재파비가 운용자가 설정한 임계치값 보다 큰 경우에는 상위의 제어국에서 보고하는 2단계와, 상위의 제어국에서 미리 지정한 운용자의 이동통신 단말기 전화번호로 단문메세지로 통보하여 대처할 수 있도록 하는 3단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 안테나의 정재파비를 측정하고 데이터의 송수신을 처리하는 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈의 구성도이고, 도 4는 측정된 정재파비의 알람 전송 순서도이다.

본 발명의 트랜시버 모듈의 구성은 종래의 트랜시버 모듈과 동일하게 구성되고, 송신기에 다접점 스위치를 부가하고, 수신기에 단접점 스위치, 다접점 스위치와 주파수 변환기만을 추가하여 이동통신 기지국 안테나의 정재파비를 측정한다.

도 3의 트랜시버 모듈에서 송신 안테나(124)의 정재파비 측정시는 먼저 송신 안테나(124)와 연결되어 있는 방향성 결합기(119)의 순방향 출력을 받아서 다접점 스위치(125) 거친 후 RSSI 회로부(123)로 입력되고 이를 상위 제어부(122)에서 신호의 세기를 확인한다.

이후 다접점 스위치(125)를 스위칭하여 방향성 결합기(119)의 역방향 출력을 제어부(122)에서 확인한 후 두 값을 차이를 가지고 정재파비를 계산하게 된다.

수신 안테나(144)의 정재파비 측정시는 먼저 IF(Intermediate Frequency) 로컬 신호부(140)와 RF 로컬 신호부(141)의 신호를 주파수 변환기(145)로 입력하여 정재파비를 측정할 수 있는 신호원을 만들고 이 신호를 단접점스위치(146)와 다접점스위치(147)를 통해 수신 안테나(144)와 연결된 방향성 결합기(139)로 연결 시킨다. 이렇게 신호가 들어가면 RSSI 회로부(143)에서 입력 신호의 세기를 감지하여 제어부(148)로 보고하게 되어 수신 안테나(144)의 정재파비를 측정할 수 있게 된다.

본 발명에서의 방향성 결합기의 순방향 출력과 역방향 출력의 차이가 리턴 로스(Return Loss)가 되며 이를 아래의 VSWR 수식에 대입하면 안테나의 정재파비를 계산할 수 있다.

정재파비(voltage standing wave ratio)는 전송 선호 상에서 생기는 정재파의 크기를 나타내는 것으로, 정재파의 최대치와 최소치의 비에 의하여 구할 수 있다. 전압 정재파비를 사용하는 경우가 많으며 수식은 다음과 같다.

S값은 1에서 무한대의 범위의 값이며, 1에 가까울 수록 정합상태가 좋다.

r은 수전단의 전압 반사 계수로 다음식에서 구할 수 있다.

도 3의 동작을 설명하면, 송신 안테나(124)의 정재파비 측정시는 먼저 송신 안테나(124)와 연결되어 있는 방향성 결합기(119)의 순방향 출력을 받아서 트랜시버 모듈내의 다접점 스위치(125)를 거친 후 RSSI 회로부(123)로 입력되고 여기서 신호의 세기를 감지하고 이 값을 상위 제어부(122)로 보고하여 방향성 결합기(119)의 순방향 출력값을 저장하게 된다.

이후 다접점 스위치(125)를 스위칭하여 방향성 결합기(119)의 역방향 출력을 같은 방법으로 제어부(122)에서 확인한 후 두 값의 차이를 가지고 제어부(122)내의 룩업 테이블(Look Up Table)을 참조하여 정재파비를 상술한 수식을 이용하여 계산된다.

또한, 수신 안테나(144)의 정재파비 측정시는 먼저 트랜시버 모듈내의 IF 로컬 신호부(140)와 RF 로컬 신호부(141)의 신호를 주파수 변환기(145)로 입력하여 정재파비를 측정할 수 있는 신호원을 만들고 이 신호를 트랜시버 모듈내의 단접점 스위치(146)와 다접점스위치(147)를 통해 수신 안테나(144)와 연결된 방향성 결합기(139)로 연결시킨다.

이렇게 신호가 들어가면 수신기내의 RSSI(Received Signal Strength Indication) 회로부(143)에서 입력 신호의 세기를 감지하여 제어부(148)로 보고하게 되어 수신 안테나(144)의 정재파비를 측정할 수 있게 된다.

측정 순서는 송신 정재파비 측정시와 동일하게 방향성 결합기(139)의 순방향 출력을 먼저 읽고 트랜시버 모듈의 다접점스위치(147)를 스위칭하여 역방향 출력을 읽은 후 두 값을 차이를 가지고 제어부(148)내의 룩 업 테이블(Look Up Table)을 참조하여 정재파비를 상술한 수식을 이용하여 계산하게 된다.

도 4는 도 3의 트랜시버 모듈을 이용하여 측정한 정재파비가 설정치를 초과한 경우 운용자에게 알람하는 전송 순서도로, 이동통신 기지국의 정재파비를 설정 시간 간격으로 측정한다(S200).

측정한 정재파비는 전체 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 때까지 저장을 한다(S200~S204).

상술한 단계에서 측정된 정재파비와 운용자가 설정한 임계치(Threshold)값 보다 큰 경우에는 상위 제어국에서 이를 파악하고 미리 지정한 운용자의 이동통신 단말기 전화번호로 단문메세지를 발송하여 통보하여 대처할 수 있도록 한다(S206~S208).

측정된 정재파비와 운용자가 설정한 임계치(Threshold)값 보다 큰 경우에는 운용자의 이동통신 단말기로 단문메세지를 발송하여 통보하여, 정재파비 불량으로 인해 발생되는 시스템의 저효율과 기지국 커버리지 저하 문제를 즉시 조치 가능하게 하였다.

본 발명은 이동통신 기지국의 트랜시버 모듈 수신기의 IF 로컬 신호부에 주 파수 변환기, 단접점 스위치와 다접점 스위치를 추가하고, 송신기의 RSSI 회로부에는 다접점 스위치 만을 장착하여, 기지국 안테나에서 송수신되는 신호의 정재파비를 측정한다.

종래의 경우 트랜시버 모듈과 정재파비 측정장치는 별도로 구비되었으나 본원발명은 이를 간단하게 처리하였으며, 또한, 종래의 경우에는 별도로 정재파비 측정장치를 구비하였으나, 정재파비의 측정은 송신신호나 수신신호 일측에 대하여만 검출할 수 있었으므로 정확도가 매우 떨어졌었다.

또한, 본 발명은 이동통신 기지국의 정재파비가 기준값을 초과할시 운용자의 이동통신 단말기로 메시지를 이용하여 알려주어 정재파비 불량으로 인하여 발생되는 시스템의 저효율과 기지국 커버리지 저하 문제를 바로 조치할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래의 트랜시버 모듈에 간단한 회로를 추가함으로서 별도의 장치 없이 이동통신 기지국 안테나의 정재파비를 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기지국에 구비되는 트랜시버 모듈은 필수 구성 요소이고 FA(Frequency Alignment), 섹터(Sector) 개념에 의하여 기지국당 여러개 사용됨으로 인해 중복(Redundancy)구조의 정재파비 측정 장치를 구현할 수 있어서, 장애 발생시 효과적으로 대응이 가능하다.

본 발명의 트랜시버 모듈은 송수신 각각의 주파수별 신호원을 사용함으로 송 수신 안테나 모두 정재파비를 정확하게 측정하는 효과가 있다.

Claims

이동통신기지국의 정재파비를 측정하는 트랜시버 모듈로서,

송신 안테나와 연결되는 제1 방향성 결합기의 순방향 출력과 역방향 출력에 기초하여 정재파비를 계산하는 제1 제어부; 및

상기 제1 방향성 결합기의 순방향 출력과 역방향 출력을 스위칭하는 제1 다접점 스위치를 구비하는 송신기와,

수신 안테나와 연결되는 제2 방향성 결합기의 순방향 출력과 역방향 출력에 기초하여 정재파비를 계산하는 제2 제어부;

정재파비를 측정할 수 있는 신호원을 발생시키고, 상기 신호원을 상기 제2 방향성 결합기에 인가하는 주파수 변환기;

상기 제2 방향성 결합기의 순방향 출력과 역방향 출력을 스위칭하는 제2 다접점 스위치; 및

상기 주파수 변환기로부터의 상기 신호원을 상기 제2 다접점 스위치로 인가하는 단접점 스위치를 구비하는 수신기

를 포함하는 트랜시버 모듈.