KR101905434B1 - 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

수동상호변조왜곡 신호 측정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치는 수동상호변조왜곡(Passive Intermodulation distortion, PIMD) 신호를 측정하기 위한 인덱스 별로 저장된 파라미터를 전달하는 중앙 처리부; 상기 파라미터에 기반한 중심 주파수에 상응하는 신호를 급전선에 송신하는 신호 송신부 및 상기 파라미터에 기반한 레퍼런스 신호를 생성하여 급전선으로부터 수신한 상기 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 산출하는 신호 수신부를 포함한다.

Description

수동상호변조왜곡 신호 측정 장치 및 방법 {APPARATUS FOR MEASURING PASSIVE INTERMODULATION DISTORTION SIGNAL AND METHOD FOR USING THE SAME}
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동상호변조왜곡 신호 측정 기술에 관한 것이다.
최근 신축 건물 내에서는 이통 통신사가 급전선을 공유하여 무선통신 서비스(LTE, 3G)를 제공하고 있다. 건물 내에 이통사 급전선을 공유함으로써, 이통사 별로 급전선을 설치하지 않아도 되므로 초기 급전선 설계 비용은 절감할 수 있다. 동일한 급전선 내에서 서로 다른 주파수 대역의 신호가 입력되었을 때, 수동소자의 문제 (노후, 설치 오류 등)로 원치 않는 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 발생된다.
급전선의 수동소자에서 발생된 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호가 무선통신 서비스 (LTE, 3G) 신호와 동일 주파수에 발생하면, 원치 않는 간섭 신호가 발생되고, 안정적인 무선통신 서비스를 제공할 수 없는 문제가 발생한다. 즉, 건물 내에서 급전선을 공유하여 서로 다른 무선통신 서비스를 제공하기 위해서는 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 발생시키는 수동소자의 위치를 찾고 수리하는 것이 중요하다. 기존에 이러한 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 발생시키는 수동소자의 위치를 찾는 PIMD 측정기가 개발되었으나, 송신 주파수와 측정대상 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호의 주파수가 고정 되어있다. 따라서, 다수의 수동상호변조왜곡 (PIMD) 발생 시나리오를 반영하여 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 측정하기 위해서는 여러 대의 장비가 필요하다.
한편, 한국공개특허 제 10-2012-0061145 호“ 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정장치 및 방법”는 수동소자 상호변조 왜곡신호 측정 시 측정장치의 내적인 요인으로 인해 발생하는 수신신호의 주파수 드리프트(drift)를 제거하여, 신호측정을 위한 수신신호의 대역 제한 시 수신신호의 에너지 가 협대역에 위치하도록 함으로써, 측정 정확도를 향상시킬 수 있으며 수신신호를 안정적으로 신속히 측정하는 장치 및 방법을 개시하고 있다.
본 발명은 다양한 주파수를 갖는 신호를 송수신하여 수동상호변조 왜곡 신호를 측정하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 둘 이상의 무선 통신서비스가 급전선을 공유할 때, 발생하는 수동상호변조왜곡 신호를 측정하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡신호 측정 장치는 수동상호변조왜곡(Passive Intermodulation distortion, PIMD) 신호를 측정하기 위한 인덱스 별로 저장된 파라미터를 전달하는 중앙 처리부; 상기 파라미터에 기반한 중심 주파수에 상응하는 신호를 급전선에 송신하는 신호 송신부 및 상기 파라미터에 기반한 레퍼런스 신호를 생성하여 급전선으로부터 수신한 상기 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 산출하는 신호 수신부를 포함한다.
본 발명은 다양한 주파수를 갖는 신호를 송수신하여 수동상호변조 왜곡 신호를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 서로 다른 주파수 대역에서 동작하는 둘 이상의 무선 통신서비스가 급전선을 공유할 때, 발생하는 수동상호변조왜곡 신호를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 신호 송신부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 신호 수신부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 N=3 일 때, 2차와 3차 수동상호변조왜곡 신호 계산을 위한 계수를 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 송신부와 신호 수신부에서 설정하는 파라미터를 나타낸 표이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치에서 송신하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호가 증가 방향의 FMCW 신호의 형태일 때, 레퍼런스 신호와 수동상호변조왜곡 신호를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호가 감소 방향의 FMCW 신호의 형태일 때, 레퍼런스 신호와 수동상호변조왜곡 신호를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치를 나타낸 블록도이다. 도 2는 도 1에 도시된 신호 송신부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다. 도 3은 도 1에 도시된 신호 수신부의 일 예를 세부적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치는 중앙 처리부(110), 신호 송신부(120) 및 신호 수신부(130)를 포함한다.
중앙 처리부(110)는 수동상호변조왜곡 신호(Passive Intermodulation distortion, PIMD)를 측정하기 위한 인덱스 별로 파라미터가 저장된 레지스터(111)를 포함한다.
이 때, 중앙 처리부(110)는 레지스터(111) 내에 저장되어 있는 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 측정하기 위한 송신부와 수신부의 파라미터를 신호 송신부(120)와 신호 수신부(130)에 각각 전송할 수 있다.
신호 송신부(120)는 파라미터에 기반한 중심 주파수에 상응하는 신호를 급전선에 송신할 수 있다.
수동상호변조왜곡 PIMD의 주파수는 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure 112016111567349-pat00001
여기서, f1, f2,…,fN는 급전선에 입력되는 주파수 이고, fpim은 k1+k2++kN 차 수동상호변조왜곡 신호의 중심 주파수이다.
이 때, 신호 송신부(120)는 하나 이상의 Tx 송신기 #1~#N(121,122,123)들을 포함할 수 있다.
이 때, 신호 송신부(120)는 중앙 처리부(110)에서 수신한 파라미터를 통하여 신호 종류 (FMCW, CW), 중심 주파수 및 신호 발생 수 중 적어도 하나 이상의 정보를 입력하여 Tx 송신기들(121,122,123)을 인덱스 별로 설정할 수 있다.
이 때, 신호 송신부(120)는 Tx 송신기들(121,122,123)이 각각 설정된 파라미터에 기반하여 중심 주파수가 f1, f2,…,fN 인 신호를 건물 내 급전선에 송신할 수 있다.
신호 수신부(130)는 파라미터에 기반한 레퍼런스 신호를 생성하여 급전선으로부터 수신한 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 산출할 수 있다.
이 때, 신호 수신부(130)는 레퍼런스 신호 생성부(131), 수신 필터부(132) 및 위치 산출부(133)를 포함할 수 있다.
레퍼런스 신호 생성부(131)는 파라미터를 전달 받아 신호 대역폭 (FMCW Sweep 대역폭), 중심 주파수 정보를 입력하고, 레퍼런스 신호를 생성할 수 있다.
수신 필터부(132)는 급전선으로부터 PIMD 신호(±k1f1±k2f2±±kNfN)를 수신하여 필터링할 수 있다.
이 때, 신호 수신부(130)는 레퍼런스 신호 생성부(131)가 생성한 레퍼런스 신호와 수신 필터부(132)가 필터링한 PIMD 신호를 믹서(Mixer)에 통과시켜 중심주파수가 fbeat 인 신호를 획득할 수 있다.
위치 산출부(133)는 디지털 신호 처리를 거쳐서 fbeat 신호의 정보를 획득하고, 이를 이용하여 PIMD 신호를 발생시키는 수동소자의 위치를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 N=3 일 때, 2차와 3차 수동상호변조왜곡 신호 계산을 위한 계수를 나타낸 표이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 송신부와 신호 수신부에서 설정하는 파라미터를 나타낸 표이다.
도 4를 참조하면, 모든 경우의 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치가 설정한 측정 시나리오에 따라 측정대상의 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호에 대한 파라미터를 인덱스 별로 생성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 4에서 생성한 파라미터를 이용하여 신호 송신부(120)의 Tx 송신기 #1, #2 및 #3이 설정한 신호 종류, 중심 주파수 및 신호 수신부(130)가 설정한 레퍼런스 신호(PIM_Reference)의 신호 종류와 중심 주파수를 나타낸 것을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치에서 송신하는 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) 신호를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, FMCW 신호는 ts 시간마다 Rs의 주파수가 변화하여, 시간 To 동안에 대역폭을 BW 만큼 변화한다. 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치는 FMCW의 신호 성질을 이용하여 수동상호변조왜곡 신호를 발생시키는 수동소자의 위치를 산출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호가 증가 방향의 FMCW 신호의 형태일 때, 레퍼런스 신호와 수동상호변조왜곡 신호를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 레퍼런스 신호(PIMD Reference Signal)는 수신한 수동상호변조왜곡 신호보다 주파수를 fIF를 높게 설정하여 신호를 처리할 수 있다. 수신한 수동상호변조왜곡 신호는 수동소자 위치에 따라 다른 시간 지연을 갖게 된다. 이러한 시간지연으로 인하여 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치 내부의 레퍼런스 신호와 주파수 차이가 발생하게 되고, 주파수 차이 (fbeat)를 이용하여 역으로 수동소자의 위치를 찾을 수 있다. 수동상호변조왜곡 측정 장치의 신호 수신부(130)에서 레퍼런스 신호와 수신한 수동상호변조왜곡 신호를 믹서(Mixer)에 통과시키면 다음의 주파수를 갖는 신호를 획득할 수 있다.
Figure 112016111567349-pat00002
여기서, fIF(수십 MHz)는 중간 주파수를 의미하고, fd(0~수 kHz) 는 시간 지연에 의한 주파수 차이로 다음 수식과 같다.
Figure 112016111567349-pat00003
여기서, delay는 시간지연을 나타내고, [ ] 은 내림 연산을 수행하는 함수이다. 위치 산출부(133)는 fbeat 신호를 down-sampling 하여 주파수가 fd인 신호를 획득할 수 있다. 디지털 신호처리를 통하여, fd 신호를 획득하고 이를 거리로 환산하여 수동상호변조왜곡 (PIMD) 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 찾을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호가 감소 방향의 FMCW 신호의 형태일 때, 레퍼런스 신호와 수동상호변조왜곡 신호를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 수동상호변조왜곡 신호가 감소 방향의 FMCW 형태일 때, 레퍼런스 신호와 수동상호변조왜곡 신호를 나타낸 것을 알 수 있다. 도 7과 다르게, 레퍼런스 신호가 수신한 수동상호변조왜곡 신호보다 주파수를 fIF 를 낮게 설정하여 신호처리를 수행할 수 있다. 신호 수신부(130)에서 생성한 레퍼런스 신호와 수신한 수동상호변조왜곡 신호를 믹서(Mixer)에 통과시키면 수학식 4와 같은 주파수를 갖는 신호를 획득할 수 있다.
Figure 112016111567349-pat00004
수동상호변조왜곡 신호가 증가 방향의 FMCW 형태 일 때와, 감소 방향의 FMCW 형태일 때, 산출된 fbeat 주파수가 동일한 형태를 같으므로, 위와 동일한 방법으로 디지털 신호 처리를 수행하면 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 찾을 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 먼저 인덱스를 설정할 수 있다(S210).
즉, 단계(S210)는 중앙 처리부(110)에서 인덱스를 1로 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 데이터를 리드(READ) 할 수 있다(S220).
즉, 단계(S220)는 설정한 인덱스에 상응하는 파라미터(데이터)를 읽어올 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 신호를 설정할 수 있다(S230).
즉, 단계(S230)는 읽어온 파라미터에 기반하여 신호 송신부(120)의 Tx 송신기들(121,122,123)에게 인덱스 별로 신호 종류 및 중심 주파수를 설정할 수 있다.
이 때, 단계(S230)는 읽어온 파라미터에 기반하여 신호 수신부(130)의 레퍼런스 신호의 신호 종류 및 중심 주파수를 설정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 신호를 송수신할 수 있다(S240).
즉, 단계(S240)는 설정이 완료된 Tx 송신기들(121,122,123)이 급전선으로 신호를 송신할 수 있다.
이 때, 단계(S240)는 설정이 완료된 신호 수신부(130)가 급전선으로부터 수동상호변조왜곡 신호를 수신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 신호를 측정할 수 있다(S250).
즉, 단계(S250)는 생성한 레퍼런스 신호와 수신한 수동상호변조 왜곡 신호를 믹서(Mixer)를 통해 결합하여 디지털 신호 처리를 통해 수동상호변조왜곡 신호를 발생시키는 수동소자의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 신호 측정 완료 여부를 확인할 수 있다(S260).
즉, 단계(S260)는 신호 수신부(130)가 수동소자의 위치를 산출하면, 측정 완료메시지를 중앙 처리부(110)에 전달하여 측정 완료 여부를 확인할 수 있다.
이 때, 단계(S260)는 측정 완료 메시지를 수신하지 않은 경우, 측정이 완료되지 않은 것으로 판단하고, 단계(S240)을 수행한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법은 현재 인덱스 값을 확인할 수 있다(S270).
즉, 단계(S270)는 현재 인덱스 값을 최대 인덱스 값과 비교하여 현재 인덱스 값과 최대 인덱스 값이 동일하면 모든 측정이 완료된 것으로 판단하고 절차를 종료할 수 있다.
이 때, 단계(S270)는 현재 인덱스 값을 최대 인덱스 값과 비교하여 현재 인덱스 값이 최대 인덱스 값보다 작은 경우, 인덱스를 증가시킬 수 있다(S280).
이 때, 단계(S280)는 인덱스를 하나 증가 시켜서 단계(S220)으로 되돌아가 증가된 인덱스에 상응하는 파라미터를 리드하여 절차를 재수행 할 수 있다.
순차적으로 측정대상 수동상호변조왜곡 신호에 대한 수동소자 위치를 모두 산출하면 측정을 종료할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
110: 중앙 처리부 111: 레지스터
120: 신호 송신부 130: 신호 수신부
131: 레퍼런스 신호 생성부 132: 수신 필터부
133: 위치 산출부

Claims (10)

  1. 수동상호변조왜곡(Passive Intermodulation distortion, PIMD) 신호를 측정하기 위한 인덱스 별로 저장된 파라미터를 전달하는 중앙 처리부;
    상기 파라미터에 기반한 중심 주파수에 상응하는 송신 신호를 급전선에 송신하는 신호 송신부; 및
    상기 파라미터에 기반한 레퍼런스 신호를 생성하여 급전선으로부터 수신한 상기 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 산출하는 신호 수신부;
    를 포함하고,
    상기 신호 수신부는
    상기 수동상호변조왜곡 신호의 주파수 특성에 기반하여 중간 주파수(fIF) 만큼 차이가 나는 레퍼런스 신호를 생성하고,
    상기 레퍼런스 신호와 상기 수동상호변조왜곡 신호와의 주파수 차이가 최대가 되는 중심 주파수(fbeat)를 산출하고, 상기 중심 주파수에서 상기 중간 주파수를 감산하여 시간 지연 주파수(fd)를 산출하고, 상기 시간 지연 주파수를 상기 수동소자와의 거리로 환산하여 상기 수동소자의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 송신부는
    적어도 하나 이상의 Tx 송신기들을 포함하고,
    상기 파라미터를 통하여 신호 종류, 중심 주파수 및 신호 발생 수 중 적어도 하나 이상의 정보를 입력하여 상기 Tx 송신기들을 상기 인덱스 별로 설정하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 신호 송신부는
    제1 시간(ts) 마다 기설정된 크기만큼 주파수가 변화(Rs)하며, 제2 시간(To) 동안 대역폭(BW)이 변화하는 주파수 변조 연속파(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)에 상응하는 상기 송신 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 신호 수신부는
    상기 PIMD 신호를 필터링하여 상기 레퍼런스 신호와 함께 믹서(Mixer)에 통과시켜 상기 PIMD 신호의 중심 주파수(fbeat)를 획득하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 신호 수신부는
    상기 수동상호변조왜곡 신호의 중심 주파수(fbeat)를 다운 샘플링(down-sampling)하여 상기 시간 지연 주파수(fd)를 획득하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 신호 수신부는
    상기 시간 지연 주파수(fd)와 상기 송신 신호에서, 제1 시간(ts)과, 기설정된 크기만큼 변화하는 주파수의 크기(Rs)를 이용하여 시간 지연(delay)을 계산하고, 상기 시간 지연(delay)을 거리로 환산하여 상기 수동소자의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치.
  10. 수동상호변조왜곡 신호 측정 장치를 이용하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법에 있어서,
    수동상호변조왜곡(Passive Intermodulation distortion, PIMD) 신호를 측정하기 위한 인덱스 별로 저장된 파라미터를 전달하는 단계;
    상기 파라미터에 기반한 중심 주파수에 상응하는 송신 신호를 급전선에 송신하는 단계; 및
    상기 파라미터에 기반한 레퍼런스 신호를 생성하여 급전선으로부터 수신한 상기 수동상호변조왜곡 신호를 발생시킨 수동소자의 위치를 산출하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 수동소자의 위치를 산출하는 단계는
    상기 수동상호변조왜곡 신호의 주파수 특성에 기반하여 중간 주파수(fIF) 만큼 차이가 나는 레퍼런스 신호를 생성하고,
    상기 레퍼런스 신호와 상기 수동상호변조왜곡 신호와의 주파수 차이가 최대가 되는 중심 주파수(fbeat)를 산출하고, 상기 중심 주파수에서 상기 중간 주파수를 감산하여 시간 지연 주파수(fd)를 산출하고, 상기 시간 지연 주파수를 상기 수동소자와의 거리로 환산하여 상기 수동소자의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 수동상호변조왜곡 신호 측정 방법.
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