KR19990008975A - 개인휴대통신에서 출력전력증폭기 리던던시 절체방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PCS기지국의 출력전력을 증폭해 주는 HPA에 장애가 발생할 경우 예비의 HPA로 출력 경로를 절체하여 줌으로써, 계속적인 출력이 송출될 수 있도록 하는 기능에 관한 것이다.
본 발명에 의한 PCS에서 HPA 리던던시 절체장치는, 송수신 대전력증폭기; 알람정보를 수집하고 HPA를 인에이블/디스에이블 시켜주는 데이터를 공급하는 RACA-A; 상기 RACA-A를 통하여 HPAU의 알람상태를 감시하는 BCP; RFSU를 제어하여 HPAU를 절체하여 주는 TIP를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 의한 TIP에서의 경로절체방법은, BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 나타내는 정보를 버퍼에 저장하고 tip에서 일정시간 t 마다 주기적으로 처리하는 제 1 과정; 시간 t 간격으로 버퍼의 내용을 검사하여 변경된 새로운 내용을 처리하고, 변경된 내용이 없으면 시간 t 만큼 기다리면서 다른 작업을 수행하는 제 2 과정; 현재 리던던시 HPA의 상태를 조사하여 그 상태가 정상이고 사용중이 아니면 절체가능 상태로 판정하고, 상기 리던던시 HPA의 상태가 정상이 아니거나 정상이어도 이미 사용중이면 절체불가능 상태로 판정하는 제 3 과정; HPAU, α, β, γ가운데 하나라도 알람상태이면, 러던던시 HPAU의 상태를 조사하여, 절체가능한 상태인지의 여부를 판정하는 제 4 과정; 상기 제 4 과정의 결과 절체가능한 상황이면 RFSU에 제어신호를 보내서 HPA를 리던던시로 절체하도록 하는 제 5 과정; HPAU, α, β, γ가운데 두 개 이상이 동시에 알람상태이면, α, β, γ의 순으로 한 개의 HPAU만을 리던던시 HPAU로 절체하도록 하는 제 6 과정; 알람이 발생하여 러던던시 HPA로 절체시켰던 HPAU가 다시 복구되어 정상이 되면 RFSU를 제어하여 원래의 HPAU로 경로를 절체하는 제 7 과정을 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.

Description

개인휴대통신에서 출력전력증폭기 리던던시 절체방법 및 그 장치
본 발명은 개인휴대전화(PCS)기지국의 출력전력을 증폭해 주는 출력전력증폭기(HPA)에 장애가 발생할 경우 예비의 HPA로 출력 경로를 절체하여 줌으로써, 계속적인 출력이 송출될 수 있도록 하는 기능에 관한 것이다.
통상의 PCS기지국의 전력관리는 정상상태에서 출력경로가 연결된 HPA가 연결되어 가동하다가, 이 HPA에 장애가 발생할 때 동작하게 되는 여분의 HPA가 있어서 이 둘 사이에 경로를 설정하여주는 RF스위치유닛(RFSU)의 제어에 의해 동작하는 TIP의 제어를 받아 경로절체가 수행되고 있다.
이와 같은 HPA의 이중화 기법은 종래의 DCS에서 LPA(Linear power amplifier)를 이용하여 출력전력을 분배하여 증폭시키는 구조를 이용하는 것인데 이는 도 1 에 도시한 형태의 이중화 구조를 갖고 있다.
즉 정상상태에서 4개의 LPAU는 균등하게 출력전력을 분배하여 증폭시켜 주고, 이들 4개중 어느 한 개의 LPA가 장애를 발생하여 기능을 수행하지 못하게 되면 나머지 3개가 출력전력을 적절히 분배하여 증폭해주므로 이들 4개중 어느 한 개의 LPA가 장애발생으로 사용하지 못하게 되어도 출력경로를 절체하거나 변경해 줄 필요가 발생하지 않는다.
이와 같은 동작제어는 BCP에서 RACA를 통해서 LPAU의 알람상태를 모니터하는 기능과 LPAU에 신호를 입력하여 상태변경을 시도하는 기능에 의해 가능해진다. 이것은 DCS기지국의 출력전력 주파수 대역이 낮기 때문(800MHz대역)에 가능한 것이며 이로써 LPAU에서 출력전력을 분배하여 공동으로 증폭해 줄수 있게 되는 것이다.
이와 같이 DCS에서는 출력주파수 대역이 800MHz 대역이기 때문에 LPA(Linear power amplifier)의 이용이 가능하였지만 PCS에서는 출력주파수 대역이 1.8GHz 대역으로 주파수가 높아서 기존의 LPA룰 이용할 수 없게 되었으며 기지국장비의 크기 또한 줄어들게 되어 기존의 LPA를 실장할 공간이부족하게 되었다. 결국 주파수 대역이 2배 이상 넓어짐으로해서 PCS에서는 기존의 LPA기술이 적용불가능하며 또한 LPA가 이 정도 넓은 대역을 고르게 증폭할 수 없기 때문에 PCS에서의 이용은 사실상 불가능하다.
본 발명은 상술한 PCS의 문제를 해결하기 위한 것으로 PCS의 주파수 대역인 1.8GHz 대역에서 고른 전력증폭을 수행하면서 LPA에 대응하는 HPA유닛 및 이것을 적절하게 제어해 주는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명에 의한 장치는 PCS 대역에서 동작하도록 개발된 고전력증폭기 HPA에 장애발생시 리던던시HPA로 출력전력의 경로를 적절하게 절체해 주는 목적을 갖는다. 다시말해 도 2 에서 α섹터의 출력을 증폭해 주는 HPAU(α)는 A와 A'가, 그리고 a와 a'가 붙어서 정상적인 경우에 운용을 하다가 HPAUα에 장애가 빌생하면 A와 D가 연결되고 d와 a'가 연결되어 여분의 HPA가 HPAUα를 대신해서 그 증폭기능을 수행하도록 경로를 바꾸어 주기 위한 것이다.
도 1 은 종래 DCS에서의 LPA 절체운영시스템
도 2 는 PCS에서의 HPA 절체운영 개념도
도 3 은 RFSU제어를 위한 신호흐름도
도 4 는 RFSU제어용 논리 구성도
도 5 는 RFSU제어용 330msec 펄스열
도 6 은 HPAU와 RFSU의 실장 도면
도 7 은 기지국 시스템
주요 약어 해설
LPA : Linear power amplifier
HPAU : High power amplifier unit
TIP : Transceiver interface processor
RFSU : Radio frequency switch unit
HPAU : High prower amplifier unit
RACA-A : Radio alarm assembly board-A type
BCP : Base station control processor
SCPA-A : Sub-system control processor assembly board
XMCU-A : Tranceiver master controller unit-A type
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 PCS에서 HPA 리던던시 절체장치는, 송수신 대전력증폭기; 알람정보를 수집하고 HPA를 인에이블/디스에이블 시켜주는 데이터를 공급하는 RACA-A; 상기 RACA-A를 통하여 HPAU의 알람상태를 감시하는 BCP; RFSU를 제어하여 HPAU를 절체하여 주는 TIP를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
PCS 주파수 대역을 위한 전력증폭기인 HPA(High power amplifier unit)는 기존의 DCS보다 두배 이상의 높은 주파수에서 동작하므로 출력전력을 적절하게 공유하여 증폭해주는 기존의 LPA방식을 대체하게 되었고, 따라서 도 2 에 도시한 것처럼 α,β,γ섹터에 각각 1개씩의 HPA가 할당되어 출력전력을 증폭해주며 이들 중 어느 한 개의 HPA가 장애발생으로 제 기능을 수행하지 못하게 되면 여분의 HPA로 출력경로를 절체하여 계속적으로 출력증폭이 이루어지도록 여분의 HPA로부터 출력을 공급받는다.
그리고 상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 TIP에서의 경로절체방법은, BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 나타내는 정보를 버퍼에 저장하고 tip에서 일정시간 t 마다 주기적으로 처리하는 제 1 과정; 시간 t 간격으로 버퍼의 내용을 검사하여 변경된 새로운 내용을 처리하고, 변경된 내용이 없으면 시간 t 만큼 기다리면서 다른 작업을 수행하는 제 2 과정; 현재 리던던시 HPA의 상태를 조사하여 그 상태가 정상이고 사용중이 아니면 절체가능 상태로 판정하고, 상기 리던던시 HPA의 상태가 정상이 아니거나 정상이어도 이미 사용중이면 절체불가능 상태로 판정하는 제 3 과정; HPAU, α, β, γ가운데 하나라도 알람상태이면, 러던던시 HPAU의 상태를 조사하여, 절체가능한 상태인지의 여부를 판정하는 제 4 과정; 상기 제 4 과정의 결과 절체가능한 상황이면 RFSU에 제어신호를 보내서 HPA를 리던던시로 절체하도록 하는 제 5 과정; HPAU, α, β, γ가운데 두 개 이상이 동시에 알람상태이면, α, β, γ의 순으로 한 개의 HPAU만을 리던던시 HPAU로 절체하도록 하는 제 6 과정; 알람이 발생하여 러던던시 HPA로 절체시켰던 HPAU가 다시 복구되어 정상이 되면 RFSU를 제어하여 원래의 HPAU로 경로를 절체하는 제 7 과정을 포함하여 이루어지는 것이 특징이다.
이와 같은 목적에 따른 본 발명의 구성은 전술한 도 2 의 HPA절체개념을 PCS기지국시스템에 결합하여 송신출력단의 HPA에 장애가 발생하면 RFSU를 제어하여 출력경로를 여분의 HPA로 절체시켜서 계속적인 서비스가 가능하게 하는 구성이며, 전술한 HPAU의 상태감시와 RF스위치를 제어하는 방법을 결합하여 구현되는데 이에 대하여 아래의 상세설명을 통해 자세히 설명하기로 한다.
먼저 도 3 의 RFSU제어를 위한 신호흐름도를 참고로 본 발명의 제어대상이 되는 구성을 요약해 보면 본 발명의 기본 구성은 TIP(Transceiver interface processor)상에서 수행되는 RFSU(Radio frequency switch unit)절체를 위한 프로그램과 관련 하드웨어로 정의할 수 있다.
상기 RFSU를 제어하기 위한 신호의 흐름도는, 송신 대전력증폭기(HPAU : High prower amplifier unit)와 알람정보를 수집하고 HPA를 인에이블/디스에이블 시켜주는 데이터를 공급하는 RACA-A(Radio alarm assembly board-A type), 이 RACA-A를 통하여 HPAU의 알람상태를 감시하는 BCP(Base station control processor 즉, SCPA-A : Sub-system control processor assembly board) 그리고, RFSU를 제어하여 HPAU를 절체하여 주는 TIP(=XMCU-A : Tranceiver master controller unit-A type) 등으로 이루어진다.
BCP와 TIP 등은 소프트웨어적 측면에서 표현한 것이고, SCPA-A와 XMCU-A 등은 하드웨어적인 측면에서 기술한 것이다. 또한 HPA와 RACA-A, SCPA-A, XMCU-A, RFSU 등은 RFSU를 제어하기 위한 관련신호의 흐름과 관련된 보드들을 설명한 것이고 기지국의 출력전력이 흐르는 길은 트렌시버의 출력이 RFSU를 거쳐서 HPA로입력되고 그 출력이 다시 RFSU를 거쳐서 안테나로 출력된다.
HPA는 기지국에서 출력하는 송신전력을 증폭하여 적절한 세기로 유지시켜 주는 기능을 하고, RACA-A는 HPA의상태나 알람을 읽고 HPA의 출력이 나가도록 인에이블하거나 출력을 금지하는 디스에이블을 수행한다. 단, RACA-A는 자체적으로 판단하는 것이 아니고 BCP의 제어하에 그 기능을 수행한다. BCP는 기지국의 전반적인 관리를 수행하며 아울러 TIP는 HPA의 상태에 따라서 RFSU를 제어하여 출력경로변경을 지원하는 구성을 유지시킨다.
이상의 세부구성에 대해 동작을 살펴보면 우선 BCP는 300msec 주기로 HPAU의 상태를 RACA-A를 거쳐서 읽어보고 현재 HPAU가 α,β,γ와 다른 HPA의 각각에 대하여 정상상태인가 혹은 알람(=장애발생)상태인가를 판단한다. 이것은 BCP내에 알람관리를 담당하는 부분에서 처리되며, BCP는 기지국의 전반적인 제어와 관리를 해주는 주프로세서로서 그중 일부에 해당한다. 참고적으로 BCP상에서 수행되는 기능은 크게 10가지 정도로 구분할 수 있는데 이중에서 본 발명에 관련된 부분은 알람관리 부분과 상태관리 부분이라 할 수 있다.
BCP의 알람관리 부분은 기지국의 전원 온 시에 RACA-A를 경유하여 HPA를 동작가능하도록 인에이블시켜주고 특히 테스트를 위하여 HPA를 동작하지 않도록 디스에이블 시키는 기능을 한다. HPAU의 알람상태가 변화하여, 즉 정상적으로 운용중이던 HPAU가 장애발생으로 인하여 알람상태로 변경되면 그 상태를 즉시 TIP로 전달해 준다. TIP에서는 BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 기본정보로 하여 현재 RFSU를 어떤 상태로 제어하여야 하는지 판단하고 적절하게 RFSU를 제어하여 HPAU를 절체하여 주게 된다.
TIP에서 알람상태에 따라서 RFSU제어상황을 판단하는 것은 다음과 같다. BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 나타내는 정보는 버퍼에 쌓아두고 끝에서 3초 간격으로 주기적으로 처리한다. 3초 간격으로 버퍼의 내용을 검사하여 변경된 새로운 내용이 있으면 처리하고 없으면 3초 기다리면서 다른 일을 처리하게 되는데 현재 여분의 HPA가 정상이고 사용중이 아니면 절체가 가능할 것이다. 여기서 트랜시버상태관리 및 신호전달은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 설명을 생략한다.
다음으로 도 4 의 RFSU의 논리구성도를 참고로 여분의 HPA가 알람상태와 절체정보를 전달하는 과정을 설명한다. 전술한 것처럼 여분의 HPA가 정상이 아니거나, 또는 정상일지라도 이미 사용중이라면 절체가 불가능하다. 그러므로 HPAU의 α,β,γ 중에서 어느 하나 이상이 알람상태이면 여분의 HPAU의 상태를 보고 절체 가능한 상황이면 RFSU에 제어신호를 보내서 HPA를 리던던시 상태로 절체하여 준다. 또 HPAU의 α,β,γ 중에서 임의의 두 개 이상이 동시에 알람을 발생하게 되면 α,β,γ의 순서로 한 개의 HPA만을 리던던시HPA로 절체하여 준다. 알람이 발생하여 리던던시HPA로 절체시켰던 HPA가 다시 복구되어 정상이 되면 RFSU를 제어하던 원래의 HPAU로 환원시키기 위해 경로절체를 한다.
한편 TIP는 도시한 것 처럼 리던던시HPA가 α,β,γ HPAU중에서 어느 한 개의 HPAU만을대신할 수 있고 , 어느 순간에도 두 개 이상의 HPAU를 대신하여 절체하지는 못하도록 논리설계한다. 따라서 기지국 전원의 온/오프시 최초의 RFSU에 신호를 보내어 α,β,γ HPAU가 리던던시로 절체되지 않은 정상상태를 유지하도록 설정하여 준다. 그리고 BCP의 알람관리 부분에서 보내온 HPAU의 알람상태에 따라서 RFSU를 제어하여 적절하게 HPAU절체를 수행하고 그 결과를 다시 BCP의 상태관리 부분으로 전송해 준다.
TIP에서 RFSU에 제어신호를 보내는 것은 도 4 의 RFSU제어용 논리구성도에 따라서 도 5 의 1에 해당하는 330msec의 펄스를 공급하여 절체가 이루어지도록한다.
한편 HPAU의 알람의 종류에는 (1)과전력, (2)고온, (3)VSWR, (4)DC오류, (5)Fan오류, (6)디스에이블 등이 있는데 이들 중 본 발명에서는 Fan오류와 과전력 알람에 대해서는 HPAU절체를 하지 않고 현 상태를 유지함을 특징으로 한다.
그리고 TIP에서 HPAU절체에 이용하는 정보가 한가지 더 있는데 이것은 각 기지국의 형상에 관한 정보로서, BCP로 부터 받으며 HPAU의 실장상태를 보여 주는 것이고, TIP(Transceiver interface processor)상에서 수행되는 RFSU(Radio frequency switch unit)절체를 위한 프로그램과 관련 하드웨어로 정의할 수 있다.
다음으로 이상의 세부구성과 절체제어의 흐름에서 나타나는 효과를 기술한다.
PCS이동전화시스템에서 HPAU는 최종출력을 증폭하여 적절한 전력레벨이 되도록하여 그 출력이 단말기 까지 전달될 수 있도록 해주는데 있어서 중요한 기능을 수행하는 HPAU가 장애 발생으로 인해 기지국 출력전력이 증폭되지 못하면 해당 섹터는 서비스 중단의 상태에 이르고 단말은 호접속을 수행하지 못하게 된다.
본 발명에서 지금까지 상술한 제어에서는 HPAU에 장애가 발생하여 그 기능을 수행하지 못하게 되었을 때 여분의 HPAU를 두고 이 모듈에서 계속적인 기능을 수행할 수 있게 출력경로를 RFSU를 통하여 적절하게 절체하는 수단을 마련해 줌으로써 본 발명의 HPA 절체구성은 적절한 HPAU절체가 이루어지지 않을 경우 기지국에 사람이 직접 가서 HPAU의 장애를 복구하기 까지 장시간 서비스중단이 발생하는 것을 방지하게 해 주게 된다. 즉, 장애가 발생한 HPAU에 대해 본 발명의 BCP가 직접 복구하려는 시도를 하고 이 방식의 복구가 불가능할 경우에만 운용자가 직접 기지국을 방문하여 복구시키므로 시스템운영자 및 사용자의 손실과 불편을 크게 해소할 수 있는 방법이 제공되는 것이다. 이제 다음의 특허청구범위를 통해 지금까지 상술한 발명의 목적과 상세설명, 도면 등에 개시한 기술적 사상에 대한 보호받고자 하는 사항을 기술한다.

Claims (14)

  1. 송수신 대전력증폭기;
    알람정보를 수집하고 HPA를 인에이블/디스에이블 시켜주는 데이터를 공급하는 RACA-A;
    상기 RACA-A를 통하여 HPAU의 알람상태를 감시하는 BCP;
    RFSU를 제어하여 HPAU를 절체하여 주는 TIP를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 기지국의 출력전력이 흐르는 길은 트랜시버의 출력이 상기 RFSU를 거쳐서 HPA로 입력되고 그 출력이 다시 RFSU를 거쳐서 안테나로 출력되는 것이 특징인, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 HPA는 상기 기지국에서 출력하는 송신전력을 증폭하여 적절한 세기로 유지시켜 주는 기능을 갖는 것이 특징인, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 RACA-A는 HPA의 상태나 알람을 읽고 HPA의 출력이 나가도록 인에이블 또는 출력이 나가지 않도록 디제이블시키는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 BCP는 300msec의 주기로 HPAU의 상태를 RACA-A를 거쳐서 읽어보고 HPAU가 α,β,γ와 리던던시 각각에 대해 정상적인 상태인지 또는 장애발생상태인가를 판단하는 것을 특징으로 하는, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 BCP의 알람관리기능은 기지국의 전원을 온했을 경우 RACA-A를 경유하여 HPA를 동작하지 않도록 디제이블시켜 주는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 TIP은 BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 기본정보로 하여, 현재 RFSU를 어떤 상태로 제어하여야 하는지 판단하고, 적절한 제어를 통해 HPAU를 절체하는 것을 특징으로 하는, PCS에서 HPA 리던던시 절체장치.
  8. BCP에서 보내온 HPAU의 알람상태를 나타내는 정보를 버퍼에 저장하고 tip에서 일정시간 t 마다 주기적으로 처리하는 제 1 과정;
    시간 t 간격으로 버퍼의 내용을 검사하여 변경된 새로운 내용을 처리하고, 변경된 내용이 없으면 시간 t 만큼 기다리면서 다른 작업을 수행하는 제 2 과정;
    현재 리던던시 HPA의 상태를 조사하여 그 상태가 정상이고 사용중이 아니면 절체가능 상태로 판정하고, 상기 리던던시 HPA의 상태가 정상이 아니거나 정상이어도 이미 사용중이면 절체불가능 상태로 판정하는 제 3 과정;
    HPAU, α, β, γ가운데 하나라도 알람상태이면, 러던던시 HPAU의 상태를 조사하여, 절체가능한 상태인지의 여부를 판정하는 제 4 과정;
    상기 제 4 과정의 결과 절체가능한 상황이면 RFSU에 제어신호를 보내서 HPA를 리던던시로 절체하도록 하는 제 5 과정;
    HPAU, α, β, γ가운데 두 개 이상이 동시에 알람상태이면, α, β, γ의 순으로 한 개의 HPAU만을 리던던시 HPAU로 절체하도록 하는 제 6 과정;
    알람이 발생하여 러던던시 HPA로 절체시켰던 HPAU가 다시 복구되어 정상이 되면 RFSU를 제어하여 원래의 HPAU로 경로를 절체하는 제 7 과정을 포함하여 이루어지는 것이 특징인, TIP에서의 경로절체방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 TIP는 리던던시 HPAU가 HPAU, α, β, γ가운데 어느 한 개의 HPAU만을 대신할 수 있는 것이 특징인, TIP에서의 경로절체방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 BCP이 알람관리부분에서 보내온 HPAU의 알람상태신호에 따라서 RFSU를 제어하여 적절하게 HPAU를 절체하고, 다시 그 결과를 BCP의 상태관리부분으로 전송해 주는 것이 특징인, TIP에서의 경로절체방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 시간 t는 3초인 것을 특징으로 하는, TIP에서의 경로절체방법.
  12. 제 10 항에 있어서, HPAU의 알람의 종류는 과전력, 고온, VSWR, 직류고장, 팬고장 및 디제이블인 것을 특징으로 하는, TIP에서의 경로절체방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 알람 가운데에서 팬고장 및 과전력 알람에 대해서는 HPAU절체를 하지 않고 현상태를 유지하는 것이 특징인, TIP에서의 경로절체방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 TIP에서 RFSU에 제어신호를 보내서 RFSU제어용 로직구성도에 따라서 '1'에 해당하는 330msec의 펄스를 공급하여 절체가 일어나도록 하는 것이 특징인, TIP에서의 경로절체방법.
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