KR101267281B1 - 무선통신 시스템에서 시분할복신 제어신호 발생기를보호하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

무선통신 시스템에서 시분할복신 제어신호 발생기를보호하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 시분할복신(Time Division Duplex : 이하, TDD라 칭함) 제어신호 발생기를 보호하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로써, 전력증폭부의 전원인가 신호를 확인하여, 송신 활성화 신호를 출력하는 제어기와, 상기 활성화 신호에 따라 TDD 제어신호를 상기 전력증폭부로 출력하는 제어신호 송신기를 포함하여, TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서 상기 TDD 제어신호를 송신하는 상기 전력증폭 제어부와 수신하는 상기 전력증폭부 사이에 보호회로를 추가함으로써, 상기 전력증폭 제어부의 TDD 제어신호 송신기 및 주변 소자들의 파손을 방지할 수 있다.
Figure R1020060045464
시분할복신, 보호회로, 전원확인, LVDS

Description

무선통신 시스템에서 시분할복신 제어신호 발생기를 보호하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROTECTING OF TDD CONTROL SIGNAL GENERATOR IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 전송 장치의 블록 구성을 도시하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 전송 장치의 블록 구성을 도시하는 도면, 및
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 발생기를 보호하기 위한 절차를 도시하는 도면.
본 발명은 시분할복신(Time Division Duplex : 이하, TDD라 칭함) 기반의 무선통신 시스템에 관한 것으로써, 특히 상기 TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서, 전원 잡음에 의한 TDD 제어신호 발생기의 파손을 방지하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
대부분의 무선통신 시스템은 쌍방 간의 데이터 송수신이 가능한 방식으로 설계되며, 이를 위해 주파수 또는 시간을 기준으로 송수신 채널을 분리하여 사용한다. 예를 들어, 주파수분할복신(Frequency Division Duplex : 이하, FDD라 칭함)은 상기 주파수를 기준으로 송수신 채널을 나누어 통신을 수행한다. 또한, 시분할복신(TDD)은 상기 시간을 기준으로 송수신 채널을 나누어 통신을 수행한다.
상기 FDD 방식은 송신 채널과 수신 채널에 상이한 주파수 자원을 할당하여 통신을 수행하는 방식이다. 이에 반해, 상기 TDD 방식은 송신 채널과 수신 채널에 동일한 주파수 자원을 할당하고, 상기 할당된 주파수 자원을 송수신 구간으로 시분할하여 통신을 수행하는 방식이다.
상기 TDD 방식 기반의 무선통신 시스템에서 기지국은 시분할되는 송수신구간을 제어하기 위해 하기 도 1에 도시된 바와 같이 전력증폭 제어부(Amplifier Control Board)에서 TDD 제어신호를 발생시켜 전력증폭부(Power Amplifier Unit)를 제어한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 전송 장치의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 기지국은 전력증폭 제어부(101) 및 전력증폭부(103)을 포함하여 구성된다.
상기 전력증폭 제어부(101)는 TDD 신호발생기(110) 및 LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기(120)를 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭부(103) 를 제어하기 위한 TDD 제어신호를 출력한다. 상기 TDD 신호발생기(110)는 상위단으로부터 제공받은 시스템 클록을 이용하여 TDD 제어신호를 발생시킨다. 상기 LVDS 송신기(120)는 상기 TDD 신호발생기(110)로부터 제공받은 TDD 제어신호를 LVDS 선로(105)를 통해 상기 전력증폭부(103)에 전송한다. 여기서, 상기 LVDS는 디지털 신호교환 방식 중 하나로, 잡음특성이 우수하고 장거리 전송에 적합한 특징이 있다. 따라서, 상기 TDD 제어신호는 오류를 방지하기 위해 상기 LVDS 방식을 이용하여 전송된다.
전력증폭부(103)는 송신제어부(130), 전력증폭 송신부(140) 및 전원부(150)을 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭 제어부(101)로부터 제공받은 TDD 제어신호에 따라 송신신호의 전력을 증폭하여 출력한다. 상기 송신제어부(130)는 상기 LVDS 선로(105)를 통해 LVDS 수신기(131)로 수신되는 상기 TDD 제어신호를 상기 전력증폭 송신부(140)로 출력한다.
상기 전력증폭 송신부(140)는 상기 송신제어부(130)로부터 제공받은 상기 TDD 제어신호에 따라 송신신호의 전력을 증폭하여 외부로 출력한다. 상기 전원부(150)는 스위치(151)가 연결되면 전원을 제공받아 BMP(Board Mounted type Power)(153)를 통해 상기 전력증폭부(103)의 내부 장치들에게 필요한 전압을 출력한다.
상술한 바와 같이 구성된 무선통신 시스템의 기지국에서, 상기 전력증폭 제어부(101)는 디지털 소자들로 구성되며, 상기 전력증폭부(103)는 아날로그 수동 소자들로 구성된다. 따라서, 상기 전력증폭부(103)는 상기 전력증폭 제어부(101)에 비해 상대적으로 높은 전력을 사용하여 동작한다. 또한, 상기 TDD 제어신호 전송 선로가 직접 연결되어 있는 구조로 인해, 상기 전력증폭부(103)에서 발생한 높은 전압의 잡음이 상기 전력증폭 제어부(101)로 유입될 수 있다. 예를 들어, 상기 스위치(153)의 온/오프 시, 상기 전력증폭부(103)에서 발생한 스파이크 노이즈(Spike Noise) 및 돌입 전류(Inrush Current) 등이 상기 전력증폭 제어부(101)로 유입될 수 있다. 이 경우, 상기 전력증폭부(103)로부터 유입된 잡음으로 인해 상기 전력증폭 제어부(101) 내의 상기 LVDS 송신기(120) 및 주변 소자가 빈번히 파손되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서 TDD 제어신호 발생기의 파손을 방지하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서 상기 TDD 제어신호 발생기의 파손을 방지하기 위해 보호회로를 추가하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서 송신신호 외부 출력장치의 전원인가 여부에 따라 TDD 제어신호의 출력을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 TDD 제어신호 발생기를 보호하기 위한 장치는, 전력증폭부의 전원인가 신호를 확인하여, 송신 활성화 신호를 출력하는 제어기와, 상기 활성화 신호에 따라 TDD 제어신호를 상기 전력증폭부로 출력하는 제어신호 송신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 무선통신 시스템에서 TDD 제어신호 발생기를 보호하기 위한 방법은, 전력증폭부의 전원인가 신호가 입력되는지 확인하는 과정과, 상기 전원인가 신호가 입력되면, TDD 제어신호 송신기를 활성화시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단 된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 본 발명은 TDD 기반의 무선통신 시스템에서 전원 잡음에 의한 TDD 제어신호 발생기의 파손을 방지하기 위한 기술에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 전송 장치의 블록 구성을 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면 상기 기지국은 전력증폭 제어부(201) 및 전력증폭부(203)를 포함하여 구성된다.
상기 전력증폭 제어부(201)는 TDD 제어부(210), LVDS 송신기(220) 및 회로보 호부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 TDD 제어부(210)는 TDD 신호발생기(211) 및 LVDS 제어기(213)을 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭부(103)를 제어하기 위한 TDD 제어신호의 발생 및 전송을 제어한다.
상기 TDD 신호발생기(211)는 상위단으로부터 제공받은 시스템 클록을 이용하여 TDD 제어신호를 발생시킨다. 상기 LVDS 제어기(213)는 상기 전력증폭부(203)로부터 상기 전력증폭부(203)의 전원인가 신호를 제공받아 상기 LVDS 송신기(220)의 동작 제어신호를 발생시킨다. 예를 들어, 상기 LVDS 제어기(213)는 카운터(217)와 비교기(219)를 포함하여 구성된다.
상기 카운터(217)는 상기 전력증폭부(203)에 전원이 인가되는 시간을 확인하기 위해 상기 전력증폭부(203)로부터 전원인가 신호가 수신되는 순간 리셋(Reset)되어, 상기 전원인가 신호가 입력되는 동안 동작한다. 상기 비교기(219)는 상기 전력증폭부(203)의 전원인가 시 유입되는 스파이크 노이즈(Spike Noise) 및 돌입 전류(Inrush Current)가 소멸 된 후 상기 LVDS 송신기(220)를 동작시키기 위해, 상기 카운터(217)로부터 제공받은 상기 전력증폭부(203)의 전원인가 시간을 기준 값과 비교한다. 이후, 상기 전원인가 시간이 기준 값 이상인 경우에만 상기 LVDS 송신기(220)의 활성화(Enable) 신호를 출력한다. 여기서, 상기 전원인가 신호는 상기 전력증폭부(203)에 전원이 공급되면 발생되어 상기 전력증폭 제어부(201)로 제공되는 신호이다.
상기 LVDS 송신기(220)는 상기 LVDS 제어기(213)로부터 활성화 신호가 인가 되면, 상기 TDD 신호발생기(211)로부터 제공받은 상기 TDD 제어신호를 LVDS 선로(205)를 통해 상기 전력증폭부(203)로 전송한다. 여기서, 상기 활성화 신호가 인가되지 않을 시, 상기 LVDS 송신기(220)은 비활성화되어 높은 임피던스(Impedance) 상태가 되므로, 상기 전력증폭부(203)의 입장에서 상기 LVDS 선로(205)는 개방(Open)된 것과 같다. 따라서, 상기 LVDS 선로(205)를 통해 상기 전력증폭 제어부(201)로 전류가 유입되지 않는다.
상기 회로보호부(230)는 과전압 보호기(231) 및 버퍼(233)를 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭부(103)로부터 유입되는 높은 전압의 잡음으로부터 상기 TDD 제어부(210)를 보호한다.
상기 과전압 보호기(231)는 상기 전력증폭부(203)의 전원 인가 시 유입되는 전압의 크기를 제한한다. 예를 들어, 상기 과전압 보호기(231)는 상기 전력증폭부(203)로부터 접지(Ground)보다 낮은 전압 또는 이진 비트(Bit)의 하이(High)(예 : 3.3V)보다 높은 전압을 갖는 신호가 상기 TDD 제어부(210)로 유입되는 것을 방지한다. 상기 버퍼(233)는 높은 전압의 잡음으로부터 상기 TDD 제어부(210)를 보호하고, 상기 과전압 보호기(231)로부터 제공되는 전원인가 신호를 이진 비트에 이상적인 전압 크기로 출력한다. 즉, 상기 버퍼(233)는 상기 과전압 보호기(231)를 보충하여 높은 전압의 잡음으로부터 상기 TDD 제어부(210)의 파손을 방지한다. 또한, 상기 전력증폭부(203)로부터 제공되는 상기 전원인가 신호는 긴 전송로를 통과하는 동안 전압 강하(Drop)가 일어나 신호의 전압 크기가 이진 비트 판단의 경계 값에 가까워질 수 있다. 따라서 상기 버퍼(233)는 상기 전력증폭부(203)로부터 제공받은 신호를 이진 비트에 이상적인 전압으로 출력한다.
상기 전력증폭부(203)는 전원부(240), 송신제어부(250) 및 전력증폭 송신부(260)를 포함하여 구성된다.
상기 전원부(240)는 스위치(241) 및 BMP(Board Mounted type Power)(243)를 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭부(203)의 동작에 필요한 전압을 제공한다.
상기 스위치(241)는 상기 전력증폭부(203)에 필요한 전원을 온/오프한다. 상기 BMP(243)는 상기 스위치(241)를 통과한 전원을 상기 전력증폭부(203)의 내부 장치들에게 필요한 전압으로 분배하여 출력한다. 예를 들어, 상기 BMP(243)는 이진 비트의 하이에 해당하는 전압(예 : 3.3V)을 상기 송신제어부(250)로 출력한다.
상기 송신제어부(250)는 LVDS 수신기(251) 및 전압 분배기(253)를 포함하여 구성되며, 상기 전력증폭 제어부(201)로부터 제공받은 상기 TDD 제어신호에 따라 상기 전력증폭 송신부(260)의 동작을 제어한다. 상기 LVDS 수신기(251)는 상기 LVDS 송신기(220)로부터 제공되는 상기 TDD 제어신호를 수신하여 상기 전력증폭 송신부(260)로 출력한다. 상기 전압 분배기(253)는 전원인가 신호를 발생시켜 상기 전력증폭 제어부(201)로 출력한다. 예를 들어, 상기 전압 분배기(253)는 두 개의 저항을 사용하여 구성할 수 있다. 다시 말해, 전원이 인가되는 경우, 상기 BMP(243)로부터 제공되는 이진 비트의 하이 신호가 전압 분배되어 상기 하이 신호에 근접한 전압의 신호가 상기 전력증폭 제어부(201)로 출력된다. 또한, 전원이 차단되는 경우, 상기 하이 신호는 제공되지 않으므로 출력 선로는 접지되어 로우(Low) 신호가 상기 전력증폭 제어부(201)로 출력된다.
상기 전력증폭 송신부(260)는 상기 LVDS 수신기(251)로부터 상기 TDD 제어신호를 제공받아 송신신호를 증폭하여 외부로 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 무선통신 시스템의 기지국에서 TDD 제어신호 발생기를 보호하기 위한 절차를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 상기 전력증폭 제어부(201)는 301단계에서 상위단에서 제공되는 시스템 클록을 이용하여 TDD 제어신호를 발생시킨다. 이때, 상기 전력증폭 제어부(201)는 전력증폭부(203)로부터 전원 잡음의 유입을 방지하기 위해, 상기 발생시킨 TDD 제어신호의 출력을 대기시킨다. 즉, 상기 전력증폭 제어부(201)는 상기 LVDS 송신기(220)를 비활성화한다. 여기서, 상기 LVDS 송신기(220)는 비활성화되어 높은 임피던스(High Impedance) 상태가 되므로, 상기 전력증폭부(203)의 입장에서 상기 LVDS 선로(205)는 개방(Open)된 것과 같다. 따라서, 상기 LVDS 선로(205)를 통해 상기 전력증폭 제어부(201)로 전류가 유입되지 않는다.
이후, 상기 TDD 제어부(210)는 303단계로 진행하여 상기 전력증폭부(203)로부터 전원인가 신호가 입력되는지 확인한다.
만일, 상기 전원인가 신호가 입력되면, 상기 전력증폭 제어부(201)는 305단계로 진행하여 상기 전원인가 신호가 입력된 순간부터 시간 T동안 상기 TDD 제어신호의 출력을 대기한다. 여기서, 상기 시간 T는 상기 전력증폭부(203)의 전원인가 시 유입되는 스파이크 노이즈 및 돌입 전류가 소멸되는 시간으로, 시스템에서 설정하는 값이다. 즉, 상기 전력증폭 제어부(201)는 상기 전력증폭부(203)의 전원이 인가되더라도 시간 T가 지날 때까지 상기 LVDS 송신기(220)를 높은 임피던스 상태로 유지하여 상기 전력증폭 제어부(201)로의 전원 잡음 유입을 방지한다.
상기 시간 T동안 출력을 지연시킨 후, 상기 전력증폭 제어부(201)는 307단계로 진행하여 상기 TDD 제어신호를 상기 전력증폭부(203)로 출력한다. 즉, 상기 전력증폭 제어부(201)는 상기 LVDS 송신기(220)를 활성화한다.
이후, 상기 전력증폭 제어부(201)는 309단계로 진행하여 상기 전원인가 신호의 입력이 중단되는지 확인한다. 즉, 상기 TDD 제어부(210)는 상기 전력증폭부(203)의 전원이 차단되는지 확인한다.
만일, 상기 전원인가 신호의 입력이 중단되면, 상기 TDD 제어부(210)는 301단계로 되돌아가 상기 TDD 제어신호의 출력을 대기시킨다. 즉, 상기 LVDS 송신기(220)를 비활성화한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이, 상기 TDD 기반의 무선통신 시스템의 기지국 내에서 TDD 제어신호를 송신하는 전력증폭 제어부와 수신하는 전력증폭부 사이에 보호회로를 추가함으로써, 상기 전력증폭 제어부의 TDD 제어신호 송신기 및 주변 소자들의 파 손을 방지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 무선통신 시스템에서 시분할복신(TDD : Time Division Duplex) 제어신호 제공하는 장치에 있어서,
    송신 신호의 전력을 증폭하는 전력 증폭부와,
    상기 전력 증폭부에 인가되는 전원의 전압을 분배함으로써 상기 전원의 인가를 알리는 전원인가 신호를 출력하는 전압 분배기와,
    상기 전원인가 신호 입력 시, 카운팅 동작을 수행하는 카운터와,
    상기 카운터로부터의 카운팅 값이 소정 값에 도달 시, 제어신호 송신기로 활성화 신호를 발생하는 비교기와,
    상기 활성화 신호에 따라 TDD 제어신호를 상기 전력 증폭부로 출력하는 상기 제어신호 송신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어신호 송신기는, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 TDD 제어신호를 상기 제어신호 송신기로 발생시키는 TDD 신호발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전원인가 신호와 함께 상기 카운터로 유입되는 잡음을 제거하는 회로보호부를 더 포함하며,
    상기 회로보호부는, 상기 전력 증폭부로부터 접지(Ground)보다 낮은 전압 또는 이진 비트(Bit)의 하이(High)보다 높은 전압을 갖는 신호의 유입을 차단하는 과전압보호기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 무선통신 시스템에서 시분할복신(TDD : Time Division Duplex) 제어신호를 제공하는 방법에 있어서,
    전력 증폭부에 인가되는 전원의 전압을 분배함으로써 상기 전원의 인가를 알리는 전원인가 신호를 발생시키는 과정과,
    상기 전원인가 신호 입력 시, 카운팅 동작을 수행하는 과정과,
    상기 카운팅 동작에 따른 카운팅 값이 소정 값에 도달 시, 활성화 신호를 발생시키는 과정과,
    상기 활성화 신호 발생에 따라, TDD 제어신호를 출력하는 제어신호 송신기를 활성화시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어신호 송신기는, LVDS(Low Voltage Differential Signaling) 송신기인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 전원인가 신호와 함께 잡음이 입력되는 경우, 상기 잡음을 제거하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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