KR101942492B1 - 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템에 관한 것으로, 디지털 데이터를 이용하여 스펙트럼 분석하고 모뎀과 관련된 사항들을 측정하여 감시하고자 하는 장비를 효율적으로 감시할 수 있으며 감시 데이터를 서버에 즉각 보고함으로써 이동통신 서비스의 품질을 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 분석된 스펙트럼 파형을 GUI를 이용하여 간편하게 확인하고, 감시 장치 내부의 콘덴서를 이용하여 감시 장치의 전원이 차단되어도 일정 시간 전원이 유지되므로 기존의 감시 장치에 비해 편의성이 있다.

Description

이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템 {APPARATUS AND SYSTEM FOR MONITORING MOBILE COMMUNICATION SERVICE}

본 발명은 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 이동통신 망에서 이동통신을 제공하기 위한 기지국 또는 중계기의 운용에 있어서, 무선 신호를 기반으로 스펙트럼 분석, 신호 품질 및 전파 환경 측정을 통해 기지국 또는 중계기의 이상 유무를 판단하고, 이를 서버에 보고할 수 있도록 함으로써, 이동통신 서비스 품질의 안정화에 기여할 수 있는 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

이동통신 서비스를 제공함에 있어 기지국과 단말기 간의 통신 채널로 서비스를 제공하는 경우와 기지국, 중계기 및 단말기 간의 통신 채널로 서비스 되는 경우가 있다.

중계기는 이동통신망을 구축할 때, 빌딩이나 기타 지형물 등으로 인해 전파 도달이 어려운 전파 음영 지역 등에 설치되어 기지국의 신호가 도달될 수 있도록 신호를 증폭하여 서비스하고, 단말기의 신호가 기지국으로 도달할 수 있도록 연결해 줌으로써 이동통신 전파 커버리지를 확대시킬 수 있는 기기이다.

불요파란 이동통신 기기가 사용하는 주파수에 영향을 주는 주파수 신호로, 이동통신 시스템에 불요파가 발생하면 통신 상태에 장애가 발생할 수 있어, 기지국 또는 중계기에서 불요파는 신속히 검출할 수 있어야 한다.

더하여, 기지국 또는 중계기에 이상이 발생되면 이동통신 서비스의 품질 저하 및 서비스의 단절이 발생할 수 있으므로 기지국 또는 중계기의 이상을 감시하는 것은 매우 중요하다.

그러나 종래의 감시 장치는 모뎀을 이용한 신호품질만을 측정하거나, 혹은 스펙트럼 분석을 통한 일부 기능만을 지원하고 있었고, 스펙트럼 파형 분석을 디스플레이하는데 있어서도, 고가의 계측기가 필요하였다.

한국공개특허 제10-2011-0070308호, 2011년 06월 24일 공개(명칭: 중계기 감시 장치 및 그 방법)

이에, 본 발명은 이동통신망에서 기지국 시스템 또는 중계 시스템과 같은 감시하고자 하는 장비 외부 또는 내부에 구현된 감시 장치를 이용하여 기지국 또는 중계기와 단말기 간의 송수신되는 무선 신호를 수집하여, 상기 무선 신호를 기반으로 스펙트럼 분석, 신호 품질 측정 및 전파 환경 측정하고 이상 발생 시 즉각적인 보고를 통해 이동통신 서비스의 품질을 확보할 수 있는 이동통신 서비스 감시 장치 장치 및 시스템을 제공하고자 한다.

더하여, 본 발명은 분석된 스펙트럼 파형을 계측기 없이 GUI 장비를 통해 확인할 수 있고, 감시 장치의 전원이 차단되어도 이를 서버에 보고할 수 있도록 함으로써, 기존의 감시 장치보다 이용에 편의성이 있는 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템을 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치는 기지국 또는 중계기와 단말기 간에 사용되는 복수의 대역을 선택적으로 스위칭하여, 상기 대역을 통해서 기지국 또는 중계기에서 단말기로 전송되는 순방향 RF 신호 및 단말기에서 기지국 또는 중계기로 입력되는 역방향 RF 신호를 수집하고, 수집한 RF 신호를 IF 신호로 변환하는 RF 모듈; 및 상기 RF 신호 또는 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하여 스펙트럼 분석을 수행하고, 모뎀을 이용하여 신호 품질 및 전파 환경 측정을 수행하여 상기 기지국 또는 중계기의 감시 및 제어 기능을 수행하는 디지털 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치에 있어서, 상기 디지털 모듈은 상기 스펙트럼 분석을 통해, ACLR 측정 기능, SEM 측정 기능, EVM 측정 기능, CCDF 측정 기능, Time Domain 측정 기능, OBW 측정 기능, 전력 측정 기능, Log 기능 중 하나 이상을 수행하는 스펙트럼 분석부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치에 있어서,

상기 RF 모듈은 역방향 RF 신호를 수집하는 안테나를 더 포함하고, 상기 스펙트럼 분석부는, 상기 역방향 RF 신호의 스펙트럼 분석을 통해 불요파를 감시할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치에 있어서, 상기 디지털 모듈은 상기 RF 신호에 대하여 RSRQ, RSSI, RSRP, PCI, E-ARFCN, DRX, RI, CQI, SINR 및 RRC 중 하나 이상을 측정하는 모뎀을 포함하고, 상기 스펙트럼 분석부 및 상기 모뎀을 통해 측정된 데이터를 이용하여 감시 및 제어 기능을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 이동통신 서비스 감시 장치는 별도의 장비로 구현되어 감시하고자 하는 장비의 외부 또는 내부에 시설되거나, 또는 기존의 디지털 보드에 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 통합 구현될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상기 이동통신 서비스 감시 장치는 상기 RF 모듈 및 디지털 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치에 있어서, 상기 디지털 모듈은 전기를 축적하는 콘덴서를 포함하고, 전원 차단 시, 상기 콘덴서에 축전된 전기로 동작하여, 상태 정보를 서버에 보고할 수 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 시스템은 기지국 또는 중계기에서 단말기로 전송되는 순방향 RF 신호 및 단말기에서 기지국 또는 중계기로 입력되는 역방향 RF 신호를 수집하여 RF 신호를 IF 신호로 변환하는 RF 모듈과 상기 RF 신호 또는 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하여 스펙트럼 분석을 수행하고, 상기 RF 신호에 대해 모뎀을 이용하여 신호 품질 및 전파 환경 측정을 수행하여 상기 기지국 또는 중계기의 감시 및 제어 기능을 수행하는 디지털 모듈을 포함하는 이동통신 서비스 감시 장치; 및

상기 이동통신 서비스 감시 장치에서 측정된 감시 데이터를 상기 모뎀을 통해 수신하는 서버를 포함할 수 있다.

본 발명은 일반적인 중계기 감시 장치와 달리, 기지국 또는 중계기의 송수신 무선 신호를 수집하여 스펙트럼 분석을 통한 다양한 측정 기능을 제공하고, 휴대가 용이한 단말기를 통해 GUI를 이용하여 간편하게 분석된 파형을 확인할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 중계기 외부 또는 내부에 선택적으로 구현될 수 있어, 기 시설된 장비뿐만 아니라 신규 장비에 대해서도 저비용으로 감시 기능을 구현할 수 있고, 모뎀을 이용한 서버와의 연동을 통해 즉각적으로 감시 데이터를 보고받을 수 있어 이동통신 서비스의 품질을 확보할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치의 상세한 내부 구성도로, 감시하고자 하는 장비와는 별도의 장비로 구현되어 외부에 시설되는 감시 장치의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치의 상세한 내부 구성도로, 별도의 장비로 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 시설되거나 또는 기존의 디지털 보드에 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 통합 구현되는 감시 장치의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 분석에 대한 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀을 이용한 이동통신 서비스 감시 및 제어 기능을 수행하는 순서도이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 분석에 있어서, 분석된 파형이 디스플레이된 GUI 화면을 나타낸 도면이다.

본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에서 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "부", "기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

이제, 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 시스템은 RF(Radio Frequency) 모듈(100)과 디지털 모듈(200)로 구성된 감시 장치와 서버(400)로 구성된다.

구체적으로, RF 모듈(100)은 감시 대상 기지국 또는 중계기와 단말기 간 송수신되는 RF 신호를 수신하는 안테나부(110), 감시 대상 기지국 또는 중계기와 단말기간에 사용되는 복수의 대역 중 하나를 선택하여 입력 받는 스위칭부(120), 상기 스위칭부(120)에서 선택된 주파수 대역을 통해서 기지국 또는 중계기에서 단말기로 전송되는 순방향 RF 신호 및 단말기에서 기지국 또는 중계기로 입력되는 역방향 RF 신호를 입력 받아, 입력된 RF 신호를 기 설정된 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하는 다운컨버터부(130)로 구성된다. 상기에서 감시 대상 무선 신호는, 감시 대상 기지국 또는 중계기에서 송출되거나 수신되는 무선 신호를 의미한다.

즉, 상기 RF 모듈(100)은 스위칭부(120)를 통해 감시하고자 하는 기지국 또는 중계기에서 사용되는 복수 대역의 RF 신호 중 하나를 선택 수신하여, 다운컨버터부(130)를 통해 IF 신호로 주파수 변환 후 디지털 모듈(200)로 전달하거나, 안테나부(110)를 통해서 감시 대상 기지국 또는 중계기에서 송수신하는 RF 신호를 수신하여 그대로 디지털 모듈(200)로 전달한다.

이때, 상기 안테나부(110)로 수신된 RF 신호를 선택적으로 상기 다운컨버터부(130)로 전달하여, 상기 다운컨버터부(130)를 통해 IF 대역으로 주파수 변환할 수도 있다.

한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 스위칭부(120)를 통해 선택 수신한 RF 신호 또는 안테나부(110)를 통해 송수신하는 RF 신호는 다운컨버터부(130)를 통해 IF 대역으로 주파수 변환을 수행하지 않고, 스펙트럼 분석을 수행하기 위해 그대로 디지털 모듈(200)로 전달될 수도 있다.

다음으로, 디지털 모듈(200)은 상기 RF 모듈(100)에 의해 수집된 RF 신호 또는 주파수 변환된 IF 신호를 분석 처리하기 위한 구성이다.

구체적으로, 디지털 모듈(200)은 스펙트럼 분석을 통해 해당 감시 대상 기지국 또는 중계기에서 사용되는 무선 신호의 다양한 스펙트럼 파형을 측정한다. 특히 상기 디지털 모듈(200)은 상기 감시 대상 기지국 또는 중계기의 RF 신호의 스펙트럼 분석을 수행하는 스펙트럼 분석부(210), 수집한 감시 대상 기지국 또는 중계기의 RF 신호에 대해, 신호 품질과 전파 환경을 측정하는 모뎀(230), 감시 및 제어 기능을 수행하는 제어부(220)를 포함한다.

상기 제어부(220)는 상기 스펙트럼 분석부(210)의 스펙트럼 분석 결과 및 모뎀(230)을 이용하여 측정한 신호 품질 및 전파 환경 측정 결과를 종합하여 기지국 또는 중계기의 감시 및 제어 기능을 수행할 수 있다.

더불어, 상기 스펙트럼 분석부(210)는 역방향 RF 신호의 스펙트럼 분석 결과를 기반으로 불요파 감시를 수행할 수 있다. 이때, 상기 역방향 RF 신호는 상기 안테나부(110) 및 다운컨버터부(130)를 통해 상기 디지털 모듈(200)로 전달된다.

상술한 이동통신 서비스 감시 장치의 구성을 상세하게 도시한 도 2 내지 도 3을 통해 감시 장치에서 수행하는 상세한 기능에 대해 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신 서비스 감시 장치의 상세한 내부 구성도로, 도 2는 감시하고자 하는 장비와는 별도의 장비로 구현되어 외부에 시설되는 감시 장치의 내부 구성도이고, 도 3은 별도의 장비로 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 시설되거나 또는 기존의 디지털 보드에 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 통합 구현되는 감시 장치의 내부 구성도이다.

감시하고자 하는 장비 외부에 시설되는 감시 장치는 안테나부(110), 스위칭부(120), 다운컨버터부(130)로 구성되는 RF 모듈(100)과 스펙트럼 분석부(210), 제어부(220), 모뎀(230), ADC(240), Clock Synthesizer(250), 콘덴서(260), USB 인터페이스(270), 이더넷 인터페이스(280)로 구성되는 디지털 모듈(200) 및 전원공급부(300)로 구성된다.

상기 감시 장치가 감시하고자 하는 장비, 즉 감시 대상 기지국 또는 중계기의 외부에 설치되는 경우, 상기 감시 장치는 사용할 전원을 공급해주는 전원공급부(300)가 더 포함될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 스위칭부(120)에서는 3 Band MIMO(Multiple Input Multiple Output)를 통해 기지국 또는 중계기 내부에서 처리된 순방향 또는 역방향 RF 신호를 감시하고자 하는 대역으로 변환한다.

하나의 밴드 별로 입력과 출력은 2개씩 존재하므로, 복수의 RF 신호를 다중입출력 처리하는 것이 가능하다.

한편, 스위칭부(120)는 1Band 3Sector를 통한 스위칭부도 가능하고, Band 수용 개수는 적용되는 이동통신 시스템에 따라서 변경 가능하며, 상기 예시로 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시 예에서는, 다운컨버터부(130)를 통해 상기 스위칭부(120)를 통해 선택 수집한 특정 밴드의 RF 신호에서 IF 신호로 주파수를 낮춘다. 주파수를 낮춘 IF 신호는 디지털 모듈(200)의 ADC(Analog to Digital Converter)(240)로 전달된다.

ADC(240)는 아날로그 신호인 IF 신호를 디지털 데이터로 변환하는 구성이다. 스펙트럼 분석부(210)에서 스펙트럼 분석을 위해서는 디지털 데이터가 필요하므로, 스펙트럼 분석에 앞서, 디지털 변환이 수행된다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에서는, 다운 컨버젼된 IF 신호에 대해서 ADC(240)에서 디지털 변환을 수행하는 경우뿐만 아니라, 안테나부(110) 또는 스위칭부(120)를 통해 수신한 RF 신호를 IF 대역으로 주파수 변환을 수행하지 않고, 곧바로 디지털 모듈(200)의 ADC(240)로 전달하여 디지털 변환을 수행할 수도 있다.

스펙트럼 분석부(210)에서는 디지털 변환된 데이터를 이용하여 스펙트럼 분석을 수행한다. 스펙트럼 분석을 통해서는 ACLR과 같은 스펙트럼과 관련된 각종 데이터를 측정할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

또한 역방향 RF 신호에 불요파가 유입되면 이동통신 서비스 품질이 저해되므로 스펙트럼 분석을 통한 파형을 이용하여 불요파를 검출할 수 있다.

예를 들면, 상기 스펙트럼 분석부(210)는 안테나부(110)를 통해 수집한 역방향 RF 신호를 다운컨버터부(130) 및 ADC(240)를 통해 디지털 데이터로 입력 받아 스펙트럼 분석을 하며, 제어부(220)는 상기 스펙트럼 분석부(210)에서 분석된 역방향 RF 신호를 정상파형이 갖는 기준 값과 비교하여 역방향 RF 신호에 불요파가 포함되어 있는지 판단할 수 있다.

이러한 스펙트럼 분석부(210)는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 나 DSP(Digital Signal Processor)로 구현하거나, 또는 FPGA와 DSP를 연동하여 구현할 수 있다.

모뎀(230)을 이용해서는 신호 품질 및 전파 환경 측정과 같은 모뎀과 관련된 주요 기능을 수행할 수 있다. 상기 모뎀(230)은 이동통신 대역을 통해 전송되는 RF 신호를 송수신하기 위한 장치로서, 통상 감시 대상 기지국 또는 중계기에 접속하여 통신하는 단말에 구비되는 모뎀과 동일하다.

본 발명의 실시 예에서는 안테나부(110)를 통해 수집한 역방향 RF 신호가 모뎀(230)으로 입력되어 RSSI와 같은 신호 품질을 측정할 수 있으며, 이에 대해서는 후술한다.

제어부(220)에는 CPU가 내장되어 있어, 스펙트럼 분석부(210) 및 모뎀(230)을 통해 측정된 데이터가 CPU를 이용하여 기준 값과의 비교를 통해 감시 데이터를 생성할 수 있다.

Clock Synthesizer(250)는 ADC(240) 또는 스펙트럼 분석부(210) 사이의 입력 또는 출력 신호의 동기화를 위해 기준 클럭 신호를 생성하는 구성이다.

콘덴서(260)는 감시 장치로 공급되는 전력 중에서 일부를 저장할 수 있는 것으로, 감시 장치의 전원이 차단되는 경우 제어부(220)는 콘덴서(260)에 축적된 전기로 동작하여, 상태 정보를 서버에 보고할 수 있다.

예를 들어, 감시 장치의 전원이 차단되어도 일정 시간 장치의 전원이 유지될 수 있어 서버에 감시 장치의 이상을 보고할 수 있다.

전원공급부(300)는 감시 장치가 외부에 별도로 시설되는 경우에 감시 장치 자체에 전원 공급을 위해 필요한 것이다. 감시하고자 하는 장비 내부에 시설되거나 내부에 통합 구현되는 경우는, 감시하고자 하는 장비의 전원을 이용하게 되므로 전원공급부(300)가 필요가 없게 된다.

USB 인터페이스(270)와 이더넷 인터페이스(280)는 외부 장치 또는 서버와의 연동을 위해 필요한 구성이며, 한편 모뎀(230)을 통해서도 서버와의 연동이 가능하다.

감시 장치에서 디지털 모듈(200)을 통해 수행하는 기능을 설명하면 다음과 같다.

스펙트럼 분석을 통해서는 ACLR 측정 기능, SEM 측정 기능, EVM 측정 기능, CCDF 측정 기능, Time Domain 측정 기능, OBW 측정 기능, 전력 측정 기능, Log 기능 중 하나 이상을 수행할 수 있다.

ACLR(Adjacent Channel Leakage Ratio)은 인접 채널 누설비로, 중심 채널의 전력과 특정 오프셋 주파수만큼 떨어진 지점의 전력 간의 차이를 측정하는 것이다.

SEM(Spectrum Emission Mask)은 스펙트럼 방사 마스크를 측정하는 것으로, 다른 채널이나 시스템을 방해할 수 있는 과도한 방사 여부를 측정하는 기능을 구비한다.

EVM(Error Vector Magnitude)은 오류 벡터를 측정하는 것으로, 주어진 시간에서 이상적인 레퍼런스 신호 및 측정된 신호 간의 벡터 차를 측정하는 기능을 구비한다.

CCDF(Complementary Cumulative Distribution Function)인 상보누적분포함수를 측정할 수 있어 주어진 전력 레벨에서 신호가 머무는 시간을 알 수 있다.

OBW(Occupied Bandwidth), 즉 시스템이 전송하는 한 캐리어에 대한 전체 전력이 포함된 대역폭을 측정할 수 있다.

이외에도, 본 발명에 따른 이동통신 서비스 감시 장치는, 측정하는 신호를 시간에 대한 함수로 나타내어 시간 영역을 측정하는 Time Domain 측정 기능, 해당 대역의 전력을 측정하는 기능 및 시스템 사용 내용을 기록 및 저장하는 Log기능을 구비하고 있다,

한편, 이렇게 분석한 스펙트럼 파형은 도 6a 내지 도6g와 같이 현장에서 계측기가 아닌 휴대가 용이하고 비용이 저렴한 GUI 단말기를 통해서 디스플레이될 수 있어, 간편하게 확인이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 이동통신 서비스 감시 장치는, 스펙트럼 분석을 통해 역방향 RF 신호의 불요파 감시가 가능하다. 불요파가 포함되면 서비스 품질이 저해되므로 이에 대한 감시가 필요한데, 스펙트럼 분석부(210)에서 분석된 파형에 대해, 제어부(220)에서 정상파형과의 비교를 통해 불요파형을 검출할 수 있으며, 불요파가 검출되면 검출된 지점을 서버에 알림으로써 품질 유지에 기여할 수 있다.

더하여, 본 발명에 따른 이동통신 서비스 감시 장치는, 모뎀(230)을 이용하여 RF 신호에 대한 신호 품질 측정을 할 수 있다.

구체적으로, RSRQ(Received Signal Received Quality, 참조신호 수신품질), RSSI(Received Signal Strength Indicator, 수신 강도 지표), RSRP(Received Signal Received Power, 참조신호 수신전력), DRX(Discontinuous Reception, 불연속 수신), CQI(Channel Quality Information), SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio, 신호 대 간섭 및 잡음비), PCI(Peripheral Component Interconnect, CPU와 주변 장치를 연결하는 로컬 버스 규격), E-ARFCN(Absolute Radio Frequency Number), RI(Rank Indicator, MIMO 동작 정도에 대한 수치), RRC(Radio Resource Control), TX Power(송신 전력)에 대해 측정하여 무선신호 품질을 감시하고, 기준 값에 미치지 못한다면 서버에 즉각적으로 보고한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 분석 과정을 도시한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 기지국 또는 중계기 내부에서 처리된 순방향 또는 역방향의 RF 신호 중 감시하고자 하는 대역의 RF 신호가 스위칭부(120)를 통해 선택 수집된다(1001, 1002 단계).

스펙트럼 분석을 수행하기 전, 전처리 과정으로서, 상기 RF 신호를 분석 가능한 형태로 변환한다.

구체적으로, 수집한 RF 신호를 IF 신호로 다운컨버젼을 수행하고(1003 단계), 이어서 IF 신호를 디지털 신호로 변환한다(1004 단계).

그리고 변환된 디지털 데이터를 이용하여 스펙트럼 분석부(210)를 통해 스펙트럼 분석을 수행하며, 분석된 스펙트럼 파형은 제어부(220)를 통해서 USB 인터페이스부(270)를 통해 외부 장비, 예를 들어 GUI 장비로 출력되거나, 이더넷 인터페이스부(280) 또는 모뎀(230)을 통해서 서버로 전송되어, 서버를 통해서 사용자에게 제공될 수 있다(1006, 1007 단계).

한편, 상기 수집한 RF 신호를 IF 신호로 다운 컨버젼을 수행하지 않고, 곧바로 디지털 신호로 변환하여(1005 단계) 스펙트럼을 분석하는 것 또한 가능하다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모뎀을 이용한 이동통신 서비스 감시 및 제어 기능을 수행하는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 1101 단계에서 안테나부(110)를 통해 수집한 RF 신호는 모뎀으로 전송된다. 스펙트럼 분석과는 달리 RF 신호를 IF 신호로 다운 컨버젼하거나, 디지털 신호로 변환하는 작업은 수행하지 않는다.

대신 상기 RF 신호는 모뎀(230)에서 처리되어 RSRQ, RSSI, 기타 신호 품질 및 전파 환경과 관련된 항목들이 측정된다(1102 단계). 상기 측정된 데이터는 앞서의 스펙트럼 분석 결과와 마찬가지로 GUI 장비를 통해 출력될 수 있다.

이렇게 측정된 데이터는 제어부(220)로 전송되며, 제어부(220)는 기 설정된 기준 값과의 비교를 통해 측정된 항목이 기준치를 벗어났는지를 판단하여 현재 감시하고 있는 기지국 또는 중계기의 이상 여부를 판단할 수 있다(1103 단계).

기준 값을 벗어났다면 이상이 발생한 것으로 판단하여 서버에 즉각 보고를 수행하며(1104단계), 기준 값 이내라면 현재 측정 값은 정상 상태이므로 서버에 보고를 수행하지 않는다.

도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 실시 예에 따른 스펙트럼 분석에 있어서, 분석된 파형이 GUI 장비를 통해 디스플레이된 화면을 나타낸 도면이다.

도 6a는 특정 대역의 전력 파형을 나타낸 도면이고, 도 6b는 ACLR 파형, 도 6c는 SEM 파형, 도 6d는 OBW 파형, 도 6e는 EVM 파형, 도 6f는 CCDF 파형, 도 6g는 Time Domain 파형에 대한 디스플레이 화면을 나타낸 도면이다.

도 6a 내지 6g는 모두 송신 신호에 대해, 주파수 1840MHz에서 측정된 파형이다.

도 6a를 참조하면, 측정 대역에서의 출력 전력이 -21.29dBm임을 알 수 있다.

도 6b를 참조하면, ACLR, 즉 인접 채널 누설비에 대한 파형으로, 신호의 출력 전력은 -21.36dBm이고, 중심주파수에서 좌우로 ±20MHz, ±40MHz 만큼 떨어진 지점의 주파수와의 전력레벨 차이를 나타내고 있다.

도 6c를 참조하면, 스펙트럼 방사 마스크인 SEM 파형은 50k~5.05M, 5.05M~10.05M, 10.05~ 로 구간을 나누어 필요주파수 외에 다른 채널을 방해할 수 있는 과도한 방사 여부를 측정한 것을 나타낸다.

도 6d를 참조하면, 한 캐리어에 대한 전체 전력이 포함된 대역폭을 측정한 것으로, 현재 분석한 송신 신호에 대해서는 17.80MHz임을 알 수 있다.

도 6e를 참조하면, 참조 신호와 현재 측정된 신호 간에 벡터 차이에 대한 파형을 나타낸 것으로, 신호의 EVM은 0.83%이고, 기준 주파수와 측정된 주파수는 -15.18Hz가 차이 나는 것을 알 수 있다.

도 6f를 참조하면, CCDF에 대한 파형으로, 입력 신호가 0.01%확률로 1dB 이득 압축점에 도달했을 때의 평균 전력이 9.5dB임을 알 수 있다.

도 6g를 참조하면, Time Domain에 대한 파형으로, 현재 측정하는 신호를 시간에 대한 함수로 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이 계측 장비 없이도, 휴대가 용이한 단말을 이용하여 GUI를 통해 간편하게 스펙트럼 파형을 디스플레이할 수 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시 형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.

개별적인 실시 형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시 형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시 형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시 형태에서 구현 가능하다.

나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

본 명세서에서 설명한 주제의 특정한 실시 형태를 설명하였다. 기타의 실시 형태들은 이하의 청구항의 범위 내에 속한다.

예컨대, 청구항에서 인용된 동작들은 상이한 순서로 수행되면서도 여전히 바람직한 결과를 성취할 수 있다. 일 예로서, 첨부도면에 도시한 프로세스는 바람직한 결과를 얻기 위하여 반드시 그 특정한 도시된 순서나 순차적인 순서를 요구하지 않는다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 당업자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

본 발명은 이동통신 서비스 감시 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 감시하고자 하는 장비의 외부 또는 내부에서 스펙트럼 분석 및 모뎀을 이용하여 감시하고, 감시 데이터를 서버에 즉각적으로 보고함으로써 서비스 품질을 유지할 수 있다.

또한, 분석된 스펙트럼 파형은 GUI 장비를 이용하여 간편하게 확인할 수 있으며, 감시 장치 내부의 콘덴서를 이용하여 감시 장치의 전원이 차단되어도 일정 시간 전원이 유지되어 그 이상 유무를 서버에 보고할 수 있으므로 기존의 감시 장치에 비해 편의성이 있다.

아울러, 본 발명은 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.

100: RF 모듈 110: 안테나부 120: 스위칭부
130: 다운컨버터부 200: 디지털 모듈 210: 스펙트럼 분석부
220: 제어부 230: 모뎀 240: ADC
250: Clock Synthesizer
260: 콘덴서
270: USB 인터페이스
280: 이더넷 인터페이스
300: 전원공급부
400: 서버

Claims (8)

1. 기지국 또는 중계기와 단말기 간에 사용되는 복수의 대역을 선택적으로 스위칭하여, 상기 대역을 통해서 기지국 또는 중계기에서 단말기로 전송되는 순방향 RF 신호 및 단말기에서 기지국 또는 중계기로 입력되는 역방향 RF 신호를 수집하고, 수집한 RF 신호를 IF 신호로 변환하는 RF 모듈; 및
   상기 RF 신호 또는 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하여 스펙트럼 분석을 수행하고, 모뎀을 이용하여 신호 품질 및 전파 환경 측정을 수행하여 상기 기지국 또는 중계기의 감시 및 제어 기능을 수행하는 디지털 모듈;
   상기 RF 모듈 및 디지털 모듈에 전원을 공급하는 전원공급부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 RF 모듈은 순방향 RF 신호 및 역방향 RF 신호를 수집하는 안테나부;
   기지국 또는 중계기 내부에서 처리된 순방향 및 역방향 RF 신호를 감시하고자 하는 대역으로 변환하는 스위칭부;를 더 포함하고,
   상기 디지털 모듈은, 상기 역방향 RF 신호의 스펙트럼을 분석하여 GUI를 통해 출력하고, 분석된 역방향 RF 신호를 정상파형이 갖는 기준 값과 비교하여 역방향 RF 신호에 불요파가 포함되어 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는
   이동통신 서비스 감시 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 디지털 모듈은,
   상기 스펙트럼 분석을 통해, ACLR 측정 기능, SEM 측정 기능, EVM 측정 기능, CCDF 측정 기능, Time Domain 측정 기능, OBW 측정 기능, 전력 측정 기능, Log 기능 중 하나 이상을 수행하는 스펙트럼 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 서비스 감시 장치.
3. 삭제
4. 제2항에 있어서, 상기 디지털 모듈은,
   상기 RF 신호에 대하여 RSRQ, RSSI, RSRP, PCI, E-ARFCN, DRX, RI, CQI, SINR 및 RRC 중 하나 이상을 측정하는 모뎀을 포함하고, 상기 스펙트럼 분석부 및 상기 모뎀을 통해 측정된 데이터를 이용하여 감시 및 제어 기능을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 서비스 감시 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 이동통신 서비스 감시 장치는,
   별도의 장비로 구현되어 감시하고자 하는 장비의 외부 또는 내부에 시설되거나, 또는 기존의 디지털 보드에 구현되어 감시하고자 하는 장비 내부에 통합 구현되는 것을 특징으로 하는 이동통신 서비스 감시 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 디지털 모듈은,
   전기를 축적하는 콘덴서를 포함하고, 전원 차단 시, 상기 콘덴서에 축적된 전기로 동작하여, 상태 정보를 서버에 보고하는 것을 특징으로 하는 이동통신 서비스 감시 장치.
8. 기지국 또는 중계기에서 단말기로 전송되는 순방향 RF 신호 및 단말기에서 기지국 또는 중계기로 입력되는 역방향 RF 신호를 수집하여 RF 신호를 IF 신호로 변환하는 RF 모듈과 상기 RF 신호 또는 상기 IF 신호를 디지털 신호로 변환하여 스펙트럼 분석을 수행하고, 상기 RF 신호에 대해 모뎀을 이용하여 신호 품질 및 전파 환경 측정을 수행하여 상기 기지국 또는 중계기의 감시 및 제어 기능을 수행하는 디지털 모듈을 포함하는 이동통신 서비스 감시 장치; 및
   상기 이동통신 서비스 감시 장치에서 측정된 데이터를 상기 모뎀을 통해 수신하는 서버;
   를 포함하고,
   이 때, 상기 서비스 감시 장치에 있어,
   상기 RF 모듈은 순방향 RF 신호 및 역방향 RF 신호를 수집하는 안테나부;
   기지국 또는 중계기 내부에서 처리된 순방향 및 역방향 RF 신호를 감시하고자 하는 대역으로 변환하는 스위칭부;를 더 포함하고,
   상기 디지털 모듈은, 상기 역방향 RF 신호의 스펙트럼을 분석하여, GUI를 통해 출력하고, 분석된 역방향 RF 신호를 정상파형이 갖는 기준 값과 비교하여 역방향 RF 신호에 불요파가 포함되어 있는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 이동통신 서비스 감시 시스템.
   

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