KR101375300B1

KR101375300B1 - 시분할 복신 방식 기지국용 ｒｆ 검출기 및 이를 이용한ｒｆ 신호 세기 측정 방법

Info

Publication number: KR101375300B1
Application number: KR1020070059505A
Authority: KR
Inventors: 최성건; 김석호; 김용섭
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2014-03-17
Also published as: KR20080111298A

Abstract

본 발명은 시분할 복신 방식 기지국용 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법에 따르면, RF 신호를 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분기하는 스플리터, 분기된 제1 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부, 및 그 비교 결과 제1 RF 신호의 세기가 기준 값 미만인 경우, 스플리터가 분기한 제2 RF 신호를 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함하는 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법을 제공함으로써, 초기 기지국 셀 계획 시 커버리지 측정 및 운용 중인 기지국의 다운링크 및 업링크 신호 레벨 측정에 대한 정확성이 높아지게 된다.

Description

시분할 복신 방식 기지국용 ＲＦ 검출기 및 이를 이용한 ＲＦ 신호 세기 측정 방법{RF Power Detector for the TDD base station and Method Thereof}

도 1은 일반적인 시분할 복신 기지국의 RF 처리 블록 구성을 나타낸 도면.

도 2는 도 1의 RF 처리 블록 중 RF 검출기의 블록 구성을 상세히 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 검출기의 블록 구성을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 RF 검출기의 다운링크 RF 신호 세기 측정 방법을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 RF 검출기의 업링크 RF 신호 세기 측정 방법을 나타낸 도면.

도 6a는 기준값 이상의 세기를 가지는 다운링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면.

도 6b는 기준값 미만의 세기를 가지는 다운링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면.

도 7a는 기준값 이상의 세기를 가지는 업링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면.

도 7b는 기준값 미만의 세기를 가지는 업링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

20 : 제1 SPDT 스위치 27 : 제1 스플리터

29 : DL 비교 회로부 33 : DL 메인 디텍터부

21 : 제2 SPDT 스위치 28 : 제2 스플리터

39 : UL 비교 회로부 42 : UL 메인 디텍터부

본 발명은 시분할 복신 방식 기지국용 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 시분할 복신 기지국의 RF(Radio Frequency) 처리 블록 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 시분할 복신(TDD : Time Division Duplex) 방식에 따른 기지국의 RF 처리 블록은 트랜시버(Transceiver)(1), 전력 증폭기(PA : Power Amplifier)(2), 저잡음 증폭기(LNA : Low Noise Amplifier)(3), TDD 스위치(4), 필 터(BPF : Band Pass Filter)(5), 커플러(Coupler)(6) 및 RF 검출기(7) 등으로 구성될 수 있다.

여기서 TDD 스위치(4)는 전력 증폭기(2)로부터 인가되는 다운링크 RF 신호를 필터(5)로 스위칭하는 한편, 필터(5)로부터 인가되는 업링크 RF 신호를 저잡음 증폭기(3)로 스위칭한다.

필터(5)는 일반적으로 대역통과필터가 이용되며, 입력되는 신호 중 다운링크 또는 업링크 대역의 신호만을 필터링하는 역할을 담당한다.

한편, 커플러(6)는 필터(5)와 안테나(8) 사이에 연결되어, 업링크 RF 신호와 다운링크 RF 신호를 RF 검출기(7)로 커플링하는 동작을 수행한다. 커플러(6)와 연결되어 있는 RF 검출기(7)는 다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호를 그 세기에 따라 전압으로 바꾸어 출력함으로써 RF 신호의 세기를 측정하게 된다.

도 2는 도 1의 RF 처리 블록 중 RF 검출기의 블록 구성을 상세히 나타낸 도면이다.

RF 검출기(7)는 도 2에 도시된 바와 같이 SPDT 스위치(9a, 9b), BPF(10a, 10b), 디텍터(11a, 11b) 및 프로세서(12) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

도 2의 RF 검출기(7)에는 SPDT 스위치(9a, 9b), BPF(10a, 10b), 디텍터(11a, 11b)가 한 쌍이 존재하는데, 이 중 좌측의 SPDT 스위치(9a), BPF(10a), 디텍터(11a)는 다운링크 RF 신호의 세기를 측정하기 위한 구성 요소이다. 반대로, 우측의 SPDT 스위치(9b), BPF(10b), 디텍터(11b)는 업링크 RF 신호의 세기를 측정하 기 위한 구성 요소에 해당한다.

SPDT(SPDT : Single Pole Double Throw) 스위치(9a, 9b)는 다운링크 구간또는 업링크 구간 중 해당 구간에 따른 RF 신호를 선택하는 역할을 수행한다. 도 2의 RF 검출기는 시분할 복신 방식을 이용하는 기지국에 적용되는 장치이기 때문이다.

BPF(10a, 10b)는 도 1의 필터(5)와 유사하게 커플링 된 신호 중 원하는 대역의 신호만을 필터링하는 역할을 수행하며, 디텍터(11a, 11b)는 RF 신호의 세기에 따라 그에 해당하는 전압을 출력한다.

다만, 도 2의 RF 검출기(7)에서는 업링크 RF 신호를 처리하는 우측단에만 AMP가 존재하고 있음을 알 수 있다. 업링크 RF 신호는 이동 단말이 기지국으로 전송한 신호이므로 그 세기가 일반적으로 약하다. 따라서 디텍팅을 하기 전 AMP를 이용하여 RF 신호의 세기를 증폭시키는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 디텍터(11a, 11b)는 다운링크 또는 업링크의 RF 신호를 전압으로 바꾸어 프로세서(12)로 인가한다. 프로세서(12) 또는 그 상위 계층의 와이브로 시스템 매니저(WSM : Wibro System Manager)는 보고된 전압을 이용하여 현재 업링크 RF 신호 또는 다운링크 RF 신호의 세기를 알 수 있다.

이와 같은 일반적인 시분할 복신 방식 기지국의 RF 검출기(7)는 기지국의 RF 처리 블록 전단(Front-End)에 위치하면서, 다운링크 RF 신호와 업링크 RF 신호에 대한 레벨을 전압으로 바꾸어 그에 따른 세기를 출력하는 기능을 수행한다.

이 경우 보고되는 전압의 정확성은 디텍터(11)에 인가되는 신호의 세기에 따라서 차이가 발생하게 된다. 즉, 디텍터(11)에 인가되는 RF 신호의 세기가 크면 클수록 상위 계층으로 보고되는 RF 신호의 세기 값은 정확해지며, 반대로 RF 신호의 세기가 작아지면 작아질수록 RF 신호의 세기 값은 부정확해진다.

이로 인하여 초기 기지국 셀 계획(Cell Planning) 시 정확한 커버리지 (Coverage) 측정이 어렵고, 기지국 운용 중에도 다운 링크 RF 신호와 업 링크 RF 신호 레벨에 대한 정확한 측정이 어려워진다는 문제점이 존재한다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비교기를 이용하여 디텍터에 인가되는 RF 신호의 세기에 따라 약한 RF 신호는 증폭기와 대역통과필터 경유하여 디텍터에 인가시킴으로써 높은 정확성을 갖는 전압을 측정하여 RF 신호의 세기를 측정하는 시분할 복신 방식 기지국용 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 RF(Radio Frequency) 검출기(Detector)는 RF 신호를 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분기하는 스플리터(Splitter), 상기 분기된 제1 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부 및 상기 제1 RF 신호와 기준 값의 비교 결과에 따라, 상기 스플리터가 분기한 제2 RF 신호를 선택적으 로 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함한다. 이 경우 RF 검출기는 다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호 중 적어도 하나의 세기를 측정하는 것을 특징으로 한다.

비교 회로부는 분기된 RF 신호의 세기에 따른 전압을 출력하는 디텍터와 디텍터가 출력한 전압과 기준 값에 따른 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따른 전압을 출력하는 비교기를 포함할 수 있다. 또한, 비교 회로부는 분기된 제1 RF 신호 중 필요 대역만 필터링하여 상기 디텍터로 전달하기 위한 대역통과필터를 더 포함할 수도 있다.

메인 디텍터부는 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 미만인 경우 제2 RF 신호를 증폭기로 인가하며, 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 이상인 경우 제2 RF 신호를 제2 스위치로 인가하는 제1 스위치, 제1 스위치가 인가한 제2 RF 신호를 증폭하는 증폭기, 제1 스위치로부터 인가된 제2 RF 신호 또는 증폭기가 증폭한 제2 RF 신호를 디텍터로 전달하는 제2 스위치 및 제2 스위치로부터 인가된 제2 RF 신호에 따른 전압을 출력하는 디텍터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 RF 검출기는 RF 검출기 내 온도를 감지하는 온도 센서와 온도 센서의 온도 측정 결과에 따라 RF 검출기 내 증폭기의 바이어스를 조절하기 위한 프로세서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 RF 신호의 세기 측정 방법은 RF 검출기가 측정할 RF 신호를 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분기하는 단계, 분기된 제1 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 단계 및 상기 제1 RF 신호와 기준 값의 비교 결과에 따라, 제2 RF 신호를 선택적으로 소정의 비율로 증폭한 후 그 세기를 측정하는 단계를 포함한다. 이 경우 RF 검출기가 측정하는 RF 신호는 다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호 중 적어도 하나이다.

제1 RF 신호의 세기와 기준 값을 비교하는 단계는, RF 검출기의 디텍터가 제1 RF 신호의 세기에 따른 전압을 출력하는 단계와 디텍터가 출력한 전압과 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따른 전압을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 제2 RF 신호를 선택적으로 증폭한 후 그 세기를 측정하는 단계는, 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 미만인 경우, 제2 RF 신호를 증폭기를 경유하여 디텍터로 인가하는 단계, 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 이상인 경우, 제2 RF 신호를 증폭기를 경유하지 않고 디텍터로 인가하는 단계 및 디텍터는 인가된 제2 RF 신호의 세기를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 RF 신호의 세기 측정 방법은, RF 검출기 내 온도를 감지하는 단계와 온도 센서의 온도 측정 결과에 따라 상기 RF 검출기 내 증폭기의 바이어스를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 시분할 복신 방식 기지국의 다운링크 RF 검출기는 다운링크 RF 신호를 제1 다운링크 RF 신호와 제2 다운링크 RF 신호로 분기하는 스플리터, 분기된 제1 다운링크 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부 및 비교 회로부의 비교 결과 상기 제1 다운링크 RF 신호의 세기가 기준 값 미만인 경우, 상기 스플리터가 분기한 제2 다운링크 RF 신호를 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함할 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 시분할 복신 방식 기지국의 업링크 RF 검출기는 업링크 RF 신호를 제1 업링크 RF 신호와 제2 업링크 RF 신호로 분기하는 스플리터, 분기된 제1 업링크 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부 및 비교 회로부의 비교 결과 상기 제1 업링크 RF 신호의 세기가 기준 값 미만인 경우, 상기 스플리터가 분기한 제2 업링크 RF 신호를 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함할 수 있다. 이 경우 업링크 RF 검출기는 커플링된 업링크 RF 신호를 증폭하기 위한 증폭기와 상기 증폭기가 증폭한 업링크 RF 신호를 필터링하여 상기 스플리터로 출력하는 대역여과필터를 더 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 시분할 복신 방식 기지국용 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 검출기의 블록 구성을 나타낸 도면이다.

시분할 복신 방식 기지국의 전단부에 위치하는 커플러(6)는 다운링크 RF 신호 RF 신호 또는 업링크 RF 신호를 RF 검출기(7)로 커플링한다. 커플러(6)가 커플링한 다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호는 각각 제1, 2 SPDT 스위치(20, 21)로 전달된다.

여기서 커플러(6)는 높은 지향성을 보장하기 위하여 스트립 라인 커플러(Strip Line Directional Coupler)인 것이 보다 바람직하다. 스트립 라인 커플러는 입력 포트(Input Port), 출력 포트(Output Port), 커플링 포트(Coupling Port) 및 아이솔레이션 포트(Isolation Port)를 가진다. 이와 같은 커플러의 구성 및 동작은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 RF 검출기의 다운링크 RF 신호의 세기 측정 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

제1 SPDT 스위치(20)는 다운링크 RF 신호를 할당된 다운링크 구간 동안 제1 스플리터(27)로 전달한다. 다운링크 구간이 아닌 경우 제1 SPDT 스위치(27)는 RF 신호를 50옴의 저항(23)으로 출력함으로써 다운링크 RF 신호의 세기를 측정하지 않는다.

이 때 제1 SPDT 스위치(20)는 Vctrl_1의 전압을 제어 신호로 인가받는다. 업링크 구간 동안에는 High 값의 Vctrl_1이 제1 SPDT 스위치(20)로 인가되며, 이 경우 제1 SPDT 스위치(20)는 ⓐ 단자와 ⓑ 단자를 연결함으로써 다운링크 RF 신호를 제1 스플리터(27)로 전달하는 것이다. 반대로, Vctrl_1이 인가되지 않는 경우 제1 SPDT 스위치(20)의 ⓐ 단자와 ⓒ 단자가 연결되어 다운링크 RF 신호가 제1 스플리터(27)로 전달되지 않는다.

제1 스플리터(27)는 다운링크 RF 신호를 DL 비교 회로부(29)와 DL 메인 디텍터부(33)로 분기하여 출력한다.

이 중 DL 비교 회로부(29)는 제2 BPF(30), 제1 디텍터(31), 제1 비교기(32)로 구성될 수 있다. 제2 BPF(30)는 다운링크 RF 신호 중 원하는 대역만을 필터링하며, 제1 디텍터(31)는 필터링된 RF 신호를 그 세기에 따라 전압으로 변환하여 제1 비교기(32)로 인가한다.

제1 비교기(32)는 다운링크 RF 신호 세기에 따른 전압이 소정의 기준 값 이상인지 판단한다. 만일 다운링크 RF 신호에 따른 전압이 기준값 이상인 경우 제1 비교기(32)는 High 값의 Vctrl_2를 DL 메인 디텍터부(33)의 제3, 4 SPDT 스위치(34, 37)로 인가한다. 만일 다운링크 RF 신호가 기준값 이하의 세기를 가지는 경우, 제1 비교기(32)는 Low 값의 Vctrl_2를 제3, 4 SPDT(34, 37) 스위치로 인가한다.

한편, DL 메인 디텍터부(33)는 제3, 4 SPDT 스위치(34, 37), 제2 AMP(35), 제3 BPF(36) 및 제2 디텍터(38)로 구성될 수 있다.

제3, 4 SPDT 스위치(34, 37)는 제1 스플리터(27)로부터 다운링크 RF 신호를 수신하는 한편 제1 비교기(32)로부터의 High 또는 Low의 Vctrl_2를 제어 신호를 수신한다.

제3, 4 SPDT 스위치(34, 37)는 제1 디텍터(310와 제1 비교기(32)가 측정한 다운링크 RF 신호를 그 세기에 따라 선택적으로 증폭하여 제2 디텍터(38)로 인가하는 역할을 수행한다.

여기서 다운링크 RF 신호를 선택적으로 증폭하는 것은 제2 디텍터에 입력되는 다운링크 RF 신호가 제2 디텍터(38)의 정확성이 보장되는 구간에 속하도록 하기 위함이다. 이와 같은 동작은 도 6a, 도 6b를 통해 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

제2 디텍터(38)는 선택적으로 증폭된 다운링크 RF 신호를 전압으로 변환하여 프로세서(49)로 전달한다.

이하, 본 발명에 따른 RF 검출기의 업링크 RF 신호 세기 측정 동작에 대하여 살펴보기로 한다.

제2 SPDT 스위치(21)는 업링크 RF 신호를 할당된 업링크 구간 동안 제2 스플리터(28)로 전달한다. 할당된 업링크 구간이 아닌 경우 제2 SPDT 스위치(21)는 RF 신호를 50옴의 저항(24)으로 출력함으로써 다운링크 신호의 세기를 측정하지 않는다.

이 때 제2 SPDT 스위치(21)는 인버터(22)를 거친 Vctrl_1의 전압을 제어 신호로 인가받는다. 업링크 구간 동안에는 High 값의 Vctrl_1이 제2 SPDT 스위치(21)로 인가되며, 이 경우 제2 SPDT 스위치(21)는 ⓐ 단자와 ⓑ 단자를 연결함으로써 업링크 RF 신호를 제2 스플리터(27)로 전달한다.

다만, 업링크 RF 신호는 단말로부터 전달되는 신호여서 약한 신호인 경우가 대부분이다. 따라서 업링크 RF 신호는 먼저 제1 AMP(25)와 제1 BPF(26)을 통하여 증폭 및 필터링된 후 제2 스플리터(28)로 인가되는 것이 바람직하다.

만일, High 값의 Vctrl_1이 인가되지 않는 경우(업링크 구간이 아닌 시간동안) 제2 SPDT 스위치(21)의 ⓐ 단자와 ⓒ 단자가 연결되어, 업링크 RF 신호가 제2 스플리터(28)로 전달되지 않는다.

제2 스플리터(28)는 업링크 RF 신호를 UL 비교 회로부(39)와 UL 메인 디텍터부(42)로 분기하여 출력된다.

이 중 UL 비교 회로부(39)는 제3 디텍터(40)와 제2 비교기(41)로 구성될 수 있다. 제3 디텍터(40)는 업링크 RF 신호를 그 세기에 따라 전압으로 변환하여 제2 비교기(41)로 인가한다. DL 비교 회로부(29)에는 제2 BPF(30)가 있음에 반하여 UL 비교 회로부(39)에는 그에 해당하는 BPF가 존재하지 않는다. 이는 제1 AMP(25)와 제1 BPF(26)를 통하여 이미 증폭과 필터링 과정을 수행하기 때문이다.

제2 비교기(41)는 업링 RF 신호 세기에 따른 전압이 소정의 기준 값 이상인지 판단한다. 만일 업링크 RF 신호에 따른 전압이 기준값 이상인 경우 제2 비교기(41)는 High 값의 Vctrl_3를 UL 메인 디텍터부(42)의 제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)로 인가한다. 만일 업링크 RF 신호가 기준값 이하의 세기를 가지는 경우, 제2 비교기(41)는 Low 값의 Vctrl_3를 제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)로 인가한다.

한편, UL 메인 디텍터부(42)는 제5, 6 SPDT 스위치(43, 46), 제3 AMP(44), 제4 BPF(45) 및 제4 디텍터(47)로 구성될 수 있다. UL 메인 디텍터부(42)는 DL 메인 디텍터부(33)와 그 구성과 동작이 유사하다.

제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)는 제2 스플리터(28)로부터 업링크 RF 신호를 수신하는 한편 제2 비교기(41)로부터의 High 또는 Low의 Vctrl_3를 제어 신호로 수신한다.

제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)는 제3 디텍터(40)와 제2 비교기(41)가 측정한 업링크 RF 신호를 그 세기에 따라 선택적으로 증폭하여 제4 디텍터(38)로 인가하는 역할을 수행한다.

앞서 설명한 바와 마찬가지로 업링크 RF 신호를 증폭하는 것은 제4 디텍터(47)에 입력되는 RF 신호의 세기가 제4 디텍터(47)가 정확성을 보장하는 구간에 속하도록 하기 위함이다. 이와 같은 동작은 도 7a, 도 7b를 통해 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

제4 디텍터(47)는 선택적으로 증폭된 업링크 RF 신호를 전압으로 변환하여 프로세서(49)로 전달한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 프로세서(49)는 선택적으로 증폭된 다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호에 따른 전압을 입력받게 된다. 프로세서(49)는 수신한 RF 신호의 전압에 따라 그 세기를 출력한다. 이 경우 고려하여야 할 것은 증폭된 RF 신호의 세기를 얼마의 값의 세기로 출력하는지에 관한 것이다.

본 RF 검출기의 디텍터는 -5dbm의 RF 신호에 대하여 정확한 전압을 출력하지 못하여, +5dbm의 RF 신호로 증폭한 후 전압으로 변환하였다고 가정한다. 프로세서는 입력받은 전압에 대하여 그 세기를 어떻게 출력하여야 하는지 문제되는 것이다.

RF 검출기(7)의 프로세서(49)는 소정의 비율로 증폭한 RF 신호를 전압으로 변환한 수치에 따른 RF 신호의 세기를 테이블을 이용하여 결정하는 방법을 이용할 수 있다. 프로세서(49)가 증폭된 RF 신호를 전압으로 변환한 값을 입력받은 경우, 테이블을 검색하여 그 전압에 따른 RF 신호의 세기를 출력하는 것이다. 다음 표 1은 프로세서(49)가 참조할 수 있는 전압-전력 테이블의 일 예이다.

입력 전압	증폭 여부	RF 신호의 세기	입력 전압	증폭 여부	RF 신호의 세기
0.1V	No	0(dBm)	0.1V	Yes	-15(dBm)
0.3V	No	5(dBm)	0.3V	Yes	-10(dBm)
0.8V	No	10(dBm)	0.8V	Yes	-5(dBm)

표 1에 기재된 바와 같이 전압-전력 테이블은 입력 전압, 증폭 여부 및 그에 해당하는 RF 신호의 세기 값을 그 정보로 저장하고 있다.

상기 테이블에 따르면, 증폭되지 않은 RF 신호에 따른 전압이 0.1V인 경우 프로세서(49)는 그 세기를 0(dBm)으로 출력하며, 증폭된 RF 신호에 따른 전압이 0.1V인 경우 그 세기를 -15(dBm)으로 출력하는 것을 알 수 있다.

물론, 위 표는 하나의 예시에 불과하며, 그 정확한 수치는 디텍터 종류 별로 전압 대 입력 파워 함수(Output voltage as a function of input signal power)에 따라 정해져야 할 것이다.

또한, 본 발명에 따른 RF 검출기(7)는 온도 센서(48)를 더 포함할 수 있다. 온도 센서(48)는 현재 RF 검출기(7) 주위 온도를 측정하고, 그에 따른 전압을 프로세서(49)로 출력한다. 프로세서(49)는 센서 전압에 따라 증폭기(25, 35, 44)의 바이어스를 조정하여 디텍터 전체의 특성을 보상하는 것이다.

도 3에서 온도에 따른 보상을 위한 제어 신호는 Vctrl_4, Vctrl_5, Vctrl_6 에 해당한다. 만일, 온도 센서(48)가 측정한 온도가 높은 경우 증폭기(25, 35, 44)의 효율은 떨어지므로 증폭기(25, 35, 44)의 이득을 높게 설정해주어야 한다.

이를 위하여 측정된 온도가 높은 경우 Vctrl_4, Vctrl_5, Vctrl_6은 High 값을 가진다. 반대로 온도가 낮은 경우 Vctrl_4, Vctrl_5, Vctrl_6은 Low 값을 가질 수 있다. 또한, 온도가 평균 값인 경우, Vctrl_4, Vctrl_5, Vctrl_6은 Medium 값을 가질 수 있다.

본 실시예에서는 온도에 따른 이득을 세 가지 종류로 구분하였으나, 이와 유사한 취지의 이득 제어 방법은 당업자에게 자명하므로 본 발명의 범주에 속한다.

도 4는 본 발명에 따른 RF 검출기의 다운링크 RF 신호 세기 측정 방법을 나타낸 도면이다.

RF 검출기 전단부의 커플러는 다운링크 신호를 커플링하여 제1 스플리터로 인가한다. 제1 스플리터는 커플링된 다운링크 신호를 DL 비교 회로부와 DL 검출 회로부로 나누어 인가한다(S401).

DL 비교 회로부에 존재하는 제2 BPF는 S401 과정에서 분기된 다운링크 신호 중 원하는 대역의 신호만을 필터링하여 제1 디텍터로 전달하며(S402), 제1 디텍터는 제2 BPF로부터 입력된 신호를 전압으로 변환하여 제1 비교기로 전달한다(S403).

제1 비교기는 DL 검출 회로부의 동작 모드를 결정하기 위하여 소정의 기준전압인 Vref_1과 S403에서 제1 디텍터가 출력한 전압을 비교한 후, 그 결과에 따른 전압(Vctrl_2)을 DL 검출 회로부의 제3, 4 SPDT 스위치로 인가한다(S404).

위에서와 마찬가지로 도 4에서도 제1 디텍터가 출력한 전압이 기준 전압인 Vref_1보다 큰 경우 Vctrl_2이 High이고, 제1 디텍터가 출력한 전압이 기준 전압인 Vref_1보다 작은 경우 Vctrl_2이 Low인 경우로 가정한다. 물론, 이 High, Low의 순서가 바뀔 수 있음은 당업자에게 자명하다.

제3, 4 SPDT 스위치는 제1 비교기로부터 전달되는 전압(Vctrl_2)이 High인지 각각 판단하게 된다(S405).

만일 High 전압인 Vctrl_2가 인가되는 경우, DL 검출 회로부의 제3, 4 SPDT 스위치는 제1 스플리터가 S401 과정에서 DL 검출 회로부로 분기한 신호를 제2 디텍터로 직접 인가하도록 동작한다(S406).

반대로, Low 전압인 Vctrl_2가 인가되는 경우, 제3, 4 SPDT 스위치는 제1 스플리터가 S401 과정에서 DL 검출 회로부로 분기한 신호를 제2 AMP와 제3 BPF로 전달한다(S407). 이와 같은 과정을 통하여 커플링된 신호를 증폭하고, 그에 따른 필터링 과정을 수행한 후 제2 디텍터로 전달하는 것이다.

제2 디텍터는 S406 과정 또는 S407 과정에서 전달받은 다운링크 신호를 전압으로 바꾸어 검출 프로세서에 제공하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 RF 검출기의 업링크 RF 신호 세기 측정 방법을 나타낸 도면이다.

RF 검출기 전단부의 커플러는 업링크 신호를 커플링하여 제2 스플리터로 인가한다. 제2 스플리터는 커플링된 업링크 신호를 UL 비교 회로부와 UL 검출 회로부로 나누어 인가한다(S501).

UL 비교 회로부의 제3 디텍터는 S501 과정에서 분기된 업링크 신호를 전달받고, 이를 전압으로 변환하여 제2 비교기로 전달한다(S502).

제2 비교기는 UL 검출 회로부의 동작 모드를 결정하기 위하여 소정의 제2 기준 전압인 Vref_2과 S502 과정에서 제3 디텍터가 출력한 전압을 비교한 후, 그 결과에 따른 전압(Vctrl_3)을 UL 검출 회로부의 제5, 6 SPDT 스위치로 인가한다(S503).

도 3, 4에서와 마찬가지로 제3 디텍터가 출력한 전압이 기준 전압인 Vref_2보다 큰 경우 Vctrl_3이 High이고, 제3 디텍터가 출력한 전압이 기준 전압인 Vref_2보다 작은 경우 Vctrl_3이 Low인 경우로 가정한다.

제5, 6 SPDT 스위치는 제2 비교기로부터 전달되는 전압(Vctrl_3)이 High인지 각각 판단하게 된다(S504).

만일 High 전압인 Vctrl_3가 인가되는 경우, UL 검출 회로부의 제5, 6 SPDT 스위치는 제2 스플리터가 S501 과정에서 UL 검출 회로부로 분기한 신호를 제4 디텍터로 직접 인가하는 스위칭을 수행한다(S505).

반대로, Low 전압인 Vctrl_3가 인가되는 경우, 제5, 6 SPDT 스위치는 제2 스플리터가 S501 과정에서 UL 검출 회로부로 분기한 신호를 제3 AMP와 제4 BPF로 전달한다(S506). 이와 같은 과정을 통하여 커플링된 업링크 신호를 증폭하고, 그에 따른 필터링 과정을 수행한 후 제4 디텍터로 전달하는 것이다.

제4 디텍터는 S505 과정 또는 S506 과정에서 전달받은 다운링크 신호를 전압으로 바꾸어 검출 프로세서에 제공하게 된다.

도 6a는 기준값 이상의 세기를 가지는 다운링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면이다.

도 6a에서 제1 SPDT 스위치(20)에는 High의 Vctrl_1이 입력되므로 제1 SPDT 스위치(20)의 ⓐ 단자와 ⓑ 단자가 연결이 된다. 한편, 제2 SPDT 스위치(21)에는 Low의 Vctrl_1이 입력되므로 제2 SPDT 스위치(21)의 ⓐ 단자와 ⓒ 단자가 연결됨을 알 수 있다.

제3, 4 SPDT 스위치(34, 37)는 High의 Vctrl_2가 입력된 경우 각각 ⓐ 단자와 ⓑ 단자를 연결한다. 이 경우 제1 스플리터(27)로부터 전달되는 다운링크 RF 신호는 제2 디텍터(38)로 곧바로 인가된다.

도 6b는 기준값 미만의 세기를 가지는 다운링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면이다.

도 6a와 반대로, Low의 Vctrl_2가 입력되는 경우 제3, 4 SPDT 스위치(34, 37)는 ⓐ 단자와 ⓒ 단자를 연결한다. 이러한 연결에 의하면 제1 스플리터(27)로부터 전달되는 다운링크 RF 신호는 제2 AMP(35)와 제3 BPF(36)를 경유하여 제2 디텍터(38)로 인가된다. 이 경우 다운링크 RF 신호는 제2 AMP(35)에서 증폭되어 제2 디텍터(38)로 전달되는 것이다. 이와 같은 제2 AMP(35)의 증폭 동작은 다운링크 RF 신호가 제2 디텍터(38)의 정확성이 보장되는 구간에 속하는 세기를 갖도록 하기 위함이다.

도 7a는 기준값 이상의 세기를 가지는 업링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면이다.

도 7a에서 제2 SPDT 스위치(21)에는 High의 Vctrl_1이 입력되므로 제2 SPDT 스위치(21)의 ⓐ 단자와 ⓑ 단자가 연결이 된다. 이 때 제1 SPDT 스위치(20)에는 Low의 Vctrl_1이 입력되므로 제1 SPDT 스위치(20)의 ⓐ 단자와 ⓒ 단자가 연결됨을 알 수 있다.

제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)는 High의 Vctrl_3가 입력된 경우 각각 ⓐ 단자와 ⓑ 단자를 연결한다. 이 경우 제2 스플리터(28)로부터 전달되는 다운링크 RF 신호는 제4 디텍터(47)로 곧바로 인가된다.

도 7b는 기준값 미만의 세기를 가지는 업링크 신호의 세기에 따른 SPDT 스위치의 연결을 나타낸 도면이다.

도 7a와 반대로, Low의 Vctrl_3가 입력되는 경우 제5, 6 SPDT 스위치(43, 46)는 ⓐ 단자와 ⓒ 단자를 연결한다. 이러한 연결에 의하면 제2 스플리터(27)로부터 전달되는 업링크 RF 신호는 제3 AMP(44)와 제4 BPF(45)를 경유하여 제4 디텍터(47)로 인가된다. 이 경우 업링크 RF 신호는 제3 AMP(44)에서 증폭되어 제4 디텍터(47)로 전달되는 것이다. 이와 같은 제3 AMP(44)의 증폭 동작은 업링크 RF 신호가 제4 디텍터(47)의 정확성이 보장되는 구간에 속하는 세기를 갖도록 하기 위함이다.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 시분할 복신 방식 기지국용 RF 검출기 및 이를 이용한 RF 신호 세기 측정 방법에 의하면 디텍터에 인가되는 RF 신호를 그 세기에 따라 선택적으로 증폭한 후 디텍터에 인가시킴으로써, 높은 정확성을 갖는 디텍팅 전압을 디텍터로 제공할 수 있다. 따라서, 초기 기지국 셀 계획 시 커버리지 측정을 정확히 할 수 있고, 운용 중인 기지국의 다운링크 및 업링크 신호 레벨에 대한 정확한 검출이 가능하게 된다.

Claims

RF(Radio Frequency) 검출기(Detector)에 있어서,

RF 신호를 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분기하는 스플리터(Splitter);

상기 분기된 제1 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부;

상기 제1 RF 신호와 기준 값의 비교 결과에 따라, 상기 스플리터가 분기한 제2 RF 신호를 선택적으로 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함하는 RF 검출기.
제1항에 있어서,

상기 RF 검출기는,

다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호 중 적어도 하나의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 RF 검출기.
제1항에 있어서,

상기 비교 회로부는,

상기 분기된 제1 RF 신호의 세기에 따른 전압을 출력하는 디텍터;

상기 디텍터가 출력한 전압과 기준 값에 따른 전압을 비교하여, 그 비교 결과에 따른 전압을 출력하는 비교기를 포함하는 RF 검출기.
제3항에 있어서,

상기 비교 회로부는,

상기 분기된 제1 RF 신호 중 필요 대역만 필터링하여 상기 디텍터로 전달하기 위한 대역통과필터를 더 포함하는 RF 검출기.
제1항에 있어서,

상기 메인 디텍터부는,

상기 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 미만인 경우 상기 제2 RF 신호를 증폭기로 인가하며, 상기 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 이상인 경우 상기 제2 RF 신호를 제2 스위치로 인가하는 제1 스위치;

상기 제1 스위치가 인가한 제2 RF 신호를 증폭하는 증폭기;

상기 제1 스위치로부터 인가된 제2 RF 신호 또는 상기 증폭기가 증폭한 제2 RF 신호를 디텍터로 전달하는 제2 스위치;

상기 제2 스위치로부터 인가된 제2 RF 신호에 따른 전압을 출력하는 디텍터를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 검출기.
제1항에 있어서,

상기 RF 검출기 내 온도를 감지하는 온도 센서; 와

상기 온도 센서의 온도 측정 결과에 따라 상기 RF 검출기 내 증폭기의 바이어스를 조절하기 위한 프로세서를 더 포함하는 RF 검출기.
RF 신호의 세기 측정 방법에 있어서,

RF 검출기는 측정할 RF 신호를 제1 RF 신호와 제2 RF 신호로 분기하는 단계;

상기 분기된 제1 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 단계; 및

상기 제1 RF 신호와 기준 값의 비교 결과에 따라, 상기 제2 RF 신호를 선택적으로 소정의 비율로 증폭한 후 그 세기를 측정하는 단계를 포함하는 RF 신호의 세기 측정 방법.
제7항에 있어서,

상기 RF 검출기가 측정하는 RF 신호는,

다운링크 RF 신호 또는 업링크 RF 신호 중 적어도 하나의 세기를 측정하는 것을 특징으로 하는 RF 신호의 세기 측정 방법.
제7항에 있어서,

상기 제1 RF 신호의 세기와 기준 값을 비교하는 단계는,

RF 검출기의 디텍터가 상기 제1 RF 신호의 세기에 따른 전압을 출력하는 단계; 와

상기 디텍터가 출력한 전압과 기준 전압을 비교하고, 그 비교 결과에 따른 전압을 출력하는 단계를 포함하는 RF 신호의 세기 측정 방법.
제7항에 있어서,

상기 제2 RF 신호를 선택적으로 증폭한 후 그 세기를 측정하는 단계는,

상기 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 미만인 경우, 상기 제2 RF 신호를 증폭기를 경유하여 디텍터로 인가하는 단계;

상기 제1 RF 신호의 세기와 기준 값 이상인 경우, 상기 제2 RF 신호를 증폭기를 경유하지 않고 디텍터로 인가하는 단계; 및

디텍터는 인가된 제2 RF 신호의 세기를 측정하는 단계를 포함하는 RF 신호의 세기 측정 방법.
제7항에 있어서,

상기 RF 검출기 내 온도를 감지하는 단계; 와

상기 온도 센서의 온도 측정 결과에 따라 상기 RF 검출기 내 증폭기의 바이어스를 조절하는 단계를 더 포함하는 RF 신호의 세기 측정 방법.
시분할 복신 방식 기지국의 다운링크 RF 검출기에 있어서,

다운링크 RF 신호를 제1 다운링크 RF 신호와 제2 다운링크 RF 신호로 분기하는 스플리터;

상기 분기된 제1 다운링크 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비교 회로부;

상기 비교 회로부의 비교 결과 상기 제1 다운링크 RF 신호의 세기가 기준 값 미만인 경우, 상기 스플리터가 분기한 제2 다운링크 RF 신호를 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함하는 다운링크 RF 검출기.
시분할 복신 방식 기지국의 업링크 RF 검출기에 있어서,

업링크 RF 신호를 제1 업링크 RF 신호와 제2 업링크 RF 신호로 분기하는 스플리터;

상기 분기된 제1 업링크 RF 신호의 세기를 측정하여 기준 값과 비교하는 비 교 회로부;

상기 비교 회로부의 비교 결과 상기 제1 업링크 RF 신호의 세기가 기준 값 미만인 경우, 상기 스플리터가 분기한 제2 업링크 RF 신호를 증폭한 후 세기를 측정하는 메인 디텍터부를 포함하는 업링크 RF 검출기.
제13항에 있어서,

커플링된 업링크 RF 신호를 증폭하기 위한 증폭기; 와

상기 증폭기가 증폭한 업링크 RF 신호를 필터링하여 상기 스플리터로 출력하는 대역여과필터를 더 포함하는 업링크 RF 검출기.