KR20010038711A

KR20010038711A - 전파측정방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20010038711A
Application number: KR1019990046811A
Authority: KR
Inventors: 조병록; 이중철
Original assignee: 이일민; 주식회사 아히노암; 이중철
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR100345027B1

Abstract

본 발명에 의하면, CDMA(Code Division Multiple Access)전파를 이용하여 기지국을 설치할 위치를 정확히 찾아낼 수 있어 효율적인 CDMA망의 구축을 가능하게 한다.

기지국 후보지에는 CDMA신호에 파일롯신호, 동기 혹은 페이징신호 등을 삽입하여 전송할 수 있는 송신장치를 설치하고, 차량에는 이 CDMA신호를 수신할 수 있는 수신장치(예컨대, 통상의 단말기)를 설치하여 Ec/Io 및 RSSI를 측정한다. 이러한 방법으로 주변의 예비설치 후보 기지국에 대하여 각각의 Ec/Io 및 RSSI를 측정하고, 기지국 상호간의 간섭량을 PC로 계산한 후, 타 기지국의 간섭을 고려한 Ec/Io값을 얻어낸다. 이후, 가상 트래픽을 설정하여 자기 셀의 간섭량을 시뮬레이션하여 다시 한번 Ec/Io값을 계산하고, 이를 PC상의 맵에 디스플레이함으로써, 실제로 상용망을 구축할 때의 셀영역을 반영할 수 있도록 한다. 이와 같이 음영지역을 미리 파악함으로써, 최적의 기지국 위치선정, 안테나의 방향 및 이득 등의 선정의 시행착오를 줄여 신속한 망구축과 경제적인 망구축을 도모할 수 있다.

Description

전파측정방법 및 그 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING RADIO-WAVE}

본 발명은 전파측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 이동통신 시스템의 망셀계에 필요한 전파측정 및 커버리지 예측을 경제적이면서 효과적으로 행할 수 있는 전파측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전파측정장비 시스템은 무선망을 구축할 때 무선국 혹은 기지국을 설치하기 전에 미리 전파가 미치는 거리를 측정하기 위해 사용된다. 이와 같이 미리 전파가 미치는 거리를 측정함으로써, 망 구축시의 시행착오를 줄여 경제적이고 품질 좋은 망 구축이 가능하게 된다.

현재, 국내에 나와 있는 CDMA 커버리지 측정장치는 크게 두 가지 장비가 있다. 첫째로 CW신호를 이용하여 전파측정을 행하는 전파측정장치(도 1 참조)가 있고, 둘째로 이 CW신호를 이용해 1.23Mhz로 확산된 이득을 보상하여 측정을 행하는 전파측정장치(도 2 참조)가 있다.

그 외, 국외 장치로는 CDMA신호를 송신하고 이 신호를 CDMA 수신장치로 수신하여 Ec/Io을 직접 측정하는 전파측정장치(도 3 참조)등이 있다.

이하, 이들 종래예에 따른 전파측정장치를 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하여 종래예에 따른 전파측정장치를 설명한다. 도 1은 CW(Continuous Wave)신호를 이용하여 전파측정을 행하는 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도이다.

이 전파측정장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 CW신호를 발생시키는 CW신호 발생기(10)와, CW신호를 증폭하는 CW신호 증폭기(11), CW신호를 수신하는 스펙트럼 분석기(12), CW신호의 수신강도를 측정하여 맵에 디스플레이하는 PC(RSSI 측정용; 13) 및, 현재 위치를 알려 주는 GPS 수신장치(14)로 구성되어 있다. 이렇게 구성된 종래예에 따른 전파측정장치는, 수신된 전파의 수신강도(RSSI)값을 분석기구로 보내고, GPS 데이터와 함께 디스플레이하도록 되어 있다.

이 전파측정장치는, 주로 무선 데이터통신이나 CT-2, TRS 등의 커버리지 측정에 사용되는 것으로, 전파의 수신강도(RSSI)만을 이용한다. 그러나, CDMA 시스템은 자신 이외의 다른 사용자의 전파에 의한 간섭으로 인하여 커버리지가 변화하는 시스템 특성을 갖고 있기 때문에, Ec/Io값에 의하여 커버리지를 결정하고 있다. 여기서, Ec는 캐리어 에너지이고, Io는 다음 식과 같이 정의된다.

Io = Nt + Isc + Ioc ………(1)

여기서, Nt는 열잡음 스펙트럼 밀도(thermal noise spectral density),

Isc는 자기 셀 내의 간섭 스펙트럼 밀도(in-cell interference spectral den

sity),

Ioc는 다른 셀의 간섭 스펙트럼 밀도(outer-cells interference spectral

density)이다.

따라서, Nt가 일정할 때, Io가 증가함에 따라 Ec/Io의 값이 작아지고, 이에 따라 셀 커버리지가 좁아진다. 따라서, Ec가 일정할 때, 수신된 RSSI와 Ec/Io의 값과는 반비례 관계로 될 수 있으므로, RSSI만을 이용하는 전파측정장치는 실제로 CDMA 시스템에 있어서 예상 커버리지를 측정하는데 적합한 측정장치라고 할 수 없다.

다음에는 도 2를 참조하여 다른 종래예에 따른 전파측정장치에 대해 설명한다. 도 2는 CW신호를 CDMA신호로 시뮬레이션하여 전파측정을 행하는 다른 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도이다.

이 전파측정장치는, PCS 전용주파수 대역인 1.8Ghz 대역의 CW신호(PCS 주파수)를 발생하는 주파수 발생기(20)와, 이 신호를 증폭하는 CW신호 증폭기(21), CW신호의 강도를 측정하는 전력측정기(22), 이 전력측정기(22)에서 측정된 RSSI를 이용하여 Ec/Io를 시뮬레이션하고 맵에 GPS 데이터와 함께 디스플레이하는 PC(RSSI 측정 및 CDMA 시뮬레이션용; 23) 및, GPS 데이터를 수신하는 GPS 수신기(24)로 구성되어 있다.

이 전파측정장치는, 우선 30Khz 해상도 밴드폭으로 RSSI를 측정한 후, 1.23 Mhz에 밴드만큼 16dB 보상을 행한다. 여기서, 16dB는 10log(1.23Mhz/30Khz)로부터 계산된 값이다. 그런 다음, 오버헤드 채널의 시스템에 설정된 디지탈 이득을 고려하여 자신의 셀의 간섭을 계산하도록 되어 있다. 그러나, 이 전파측정장치도 다른 셀의 간섭을 전혀 고려하지 않고 있고, 또 주파수간 경로손실차(path loss differ ence) 및 위상왜곡(phase distortion)의 영향에 의한 간섭효과, 및 자기 셀 내에서 CDMA 채널간의 간섭 등을 전혀 고려하고 있지 않은 장치이다.

다음에는 도 3을 참조하여 또 다른 종래예에 따른 전파측정장치에 대해 설명한다. 도 3은 CDMA신호에 파일롯신호만을 이용하여 전파측정을 행하는 또 다른 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도이다.

이 전파측정장치는, CDMA 파일롯신호를 발생시키는 CDMA신호(PN) 발생기(30)와, 1.23Mhz 대역을 증폭하는 CDMA신호 증폭기(31), CDMA 파일롯신호를 수신하는 CDMA 파일롯신호 수신기(32), 이 수신기에서 Ec/Io 데이터를 수집하여 화면에 디스플레이하며 파일롯신호 스캐닝기능을 갖춘 S/W를 탑재한 PC(Ec/Io 디스플레이용; 33) 및, 송·수신기의 동기를 맞추기 위한 GPS 수신장치(34) 등으로 구성되어 있다.

그러나, 이 전파측정장치는 오버헤드 채널을 고려하지 않아 Isc가 전혀 반영되지 않고, 또 다른 셀의 간섭을 고려하지 않아 Ioc가 전혀 반영되지 않은 Ec/Io값이므로 실제의 상용 시스템의 Ec/Io값과 많은 차이가 있으며, 이로 인하여 커버리지 또한 많은 차이를 나타낸다. 또, CDMA신호를 송·수신하고, 송·수신기의 동기를 맞추기 위하여 송·수신장비에 GPS를 장착함으로써, H/W가 고가로 된다는 문제가 있다.

결국, 상술한 종래예에 따른 전파측정장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해서는, 실제로 기지국과 이동국을 만들어 시험하는 방법 밖에는 다른 좋은 방법이 없다. 그러나, 이러한 방법을 취할 경우, 이동성이 떨어지고, 역시 장비 자체가 너무 고가가 되어 버린다는 문제가 있으며, 특히 수신기를 만드는데 비용이 많이 들어 간다는 문제도 있다.

이와 같이, 상술한 종래예에 따른 전파측정장치는 모두 Isc 및 Ioc를 동시에 반영하여 Ec/Io를 계산하는 방식을 채택하지 못하고 있다. 따라서, CDMA 특성의 하나인 간섭제한(interference limit) 특성을 충분히 반영하지 못하고 있고, 이를 해결하기 위해서는 실제의 시스템과 거의 동일한 전파환경을 만들어 주어야만 했다. 그러나, 실제의 시스템과 거의 동일한 전파환경을 만들기 위해서는, 송신장비가 무거워지고, 단말기와 통신하기 위한 모든 프로토콜을 실제의 시스템과 거의 동일하게 맞추어 주어야만 하는 등 많은 문제가 있었다.

본 발명자들은, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는, CDMA 송·수신장비에서 수신기(단말기)의 Ec/Io 및 RSSI를 측정하는 기능만을 수행하는데 필요한 최소한의 패킷을 찾아내어, 즉 파일롯, 동기 및 페이징 메시지 중 필요한 메시지만을 수신기 (단말기) 쪽으로 전달하는 것이 필수적이라는 것을 알아냈다. 또한, 이때 예비 기지국을 순차적으로 측정한 후, 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 통하여 Ioc값을 계산할 수 있음을 알아냈다.

본 발명은 상기의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 예비 기지국을 순차적으로 측정한 후, 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 통하여 Ioc값을 계산함으로써, 이동통신 시스템의 망셀계에 필요한 전파측정 및 커버리지 예측을 경제적이면서 효과적으로 행할 수 있는 전파측정방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 CW(Continuous Wave)신호를 이용하여 전파측정을 행하는 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도,

도 2는 CW신호를 CDMA신호로 시뮬레이션하여 전파측정을 행하는 다른 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도,

도 3은 CDMA신호에 파일롯신호만을 이용하여 전파측정을 행하는 또 다른 종래예에 따른 전파측정장치의 블록구성도,

도 4는 CDMA신호에 파일롯신호/동기신호를 이용하여 전파측정을 행하는 본 발명에 따른 전파측정장치의 블록구성도,

도 5는 본 발명에 따른 전파측정장치를 이용하여 망을 최적화하는 작업을 설명하기 위한 도면이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 --- CW신호 발생기, 11 --- CW신호 증폭기,

12 --- 스펙트럼 분석기, 13 --- PC(RSSI 측정용),

14 --- GPS(Global Positioning System) 수신장치,

20 --- CW신호(PCS 주파수) 발생기, 21 --- CW신호(PCS 주파수) 증폭기,

22 --- 전력측정기,

23 --- PC(RSSI 측정 및 CDMA 시뮬레이션용),

24 --- GPS 수신기, 30 --- CDMA신호(PN) 발생기,

31 --- CDMA신호(1.23Mhz) 증폭기,

32 --- CDMA신호(파일롯신호) 수신기, 33 --- PC(Ec/Io 디스플레이용),

34 --- GPS 수신장치,

40 --- CDMA신호(파일롯신호/동기신호) 발생기,

41 --- CDMA신호 증폭기, 42 --- 이동전화기(이동국),

43 --- PC(RSSI, Ec/Io 측정 및 시뮬레이션용),

44 --- GPS 수신장치,

100-1, 100-2, 100-3, …, 100-n --- 예비 기지국,

200 --- 측정시험차량.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전파측정방법은, 이동통신 시스템의 망셀계방법에 있어서, 예비 기지국을 순차적으로 측정한 후, 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 이용하여 Ioc값을 계산하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 전파측정장치는, Ec/Io 및 RSSI를 측정하는 기능을 수행하는데 필요한 최소한의 메시지만을 송신하는 송신장치(41)와, 이 송신장치로부터 수신된 신호를 이용하여 Ec/Io 및 RSSI를 측정하고, 이들 측정된 값을 출력하는 수신장치(42,44) 및, 예비 기지국 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 이용하여 Ioc값을 계산하며, 이들 값을 상기 수신장치에서 측정한 값과 함께 맵에 디스플레이하는 프로세서수단(43)을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 수신장치는, 상용망에서 사용하는 이동단말기인 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 CDMA신호에 파일롯신호/동기신호를 이용하여 전파측정을 행하는 본 발명에 따른 전파측정장치의 블록구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전파측정장치를 이용하여 망을 최적화하는 작업을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 전파측정장치는, 도 4에 나타낸 바와 같이 Ec/Io 및 RSSI만을 측정할 수 있도록 하는 신호, 즉 CDMA신호(파일롯신호/동기신호)를 발생하는 신호발생기 (40)와, 이 신호발생기(40)에서 발생된 CDMA신호(파일롯신호/동기신호)를 증폭하는 CDMA신호 증폭기(41), 이 CDMA신호 증폭기(41)로부터 수신된 신호를 이용하여 Ec/ Io 및 RSSI를 측정하는 이동전화기(이동국; 42), 수신된 데이터를 맵에 디스플레이하기 위한 GPS 수신장치(44) 및, 예비 기지국 상호간의 Isc값을 계산하고 트래픽 시뮬레이션을 이용하여 Ioc값을 계산하며 이들 값을 GPS 데이터와 함께 맵에 디스플레이하는 PC(RSSI, Ec/Io 측정 및 시뮬레이션용; 43)를 구비하고 있다.

본 발명에 따른 전파측정장치는, 도 4에 나타낸 바와 같이 CDMA신호 발생기 (43)를 이용하여 파일롯 채널을 생성한 후, 실제의 시스템과 달리 GPS시간을 이용하지 않고(기존의 CDMA 시스템은 동기식으로 핸드오프시 GPS시간을 이용하고 있음) 자체의 시스템 클럭을 이용하여 동기 채널을 생성하고, 동기 채널에 현재의 시스템시간을 삽입하고 CDMA신호 증폭기(41)를 이용하여 증폭한 후, 안테나(Ant)를 이용하여 전송한다. 이렇게 해서, 이동전화기(42)는 실제로 기지국(BTS)으로부터 CDMA신호가 수신된 것으로 간주하여 Ec/Io 및 RSSI를 측정하고, 또 페이징 채널에 현재의 PN번호 정보를 삽입하여 보냄으로써 PN 정보도 추출할 수 있다.

이동전화기(42)는 Ec/Io 및 RSSI를 측정한 다음 PC 쪽에서 이 두 값에 대한 요청이 오면 이에 대한 정보를 DM포트로 출력하도록 되어 있다. 따라서, PC 쪽에서 시리얼 포트로 측정 명령을 요구하는 명령을 일정 주기로 보냄으로써, 원하는 Ec/ Io 및 RSSI를 용이하게 얻을 수 있다.

이때, 단말기에 의해 Ec/Io를 측정하는 방법은 두 가지가 있다. 즉, 송신 쪽에서 도 3과 같이 CDMA신호를 발생시키지만 도 4와 같이 파일롯신호와 동기신호만을 단말기로 보내는 방법과, 파일롯신호, 동기신호, 페이징신호 등의 3개의 신호를 보내는 방법 등 2가지로 나눌 수 있다. 페이징신호를 보내지 않는 경우에는, 단말기는 3초 후에 최초로 파이롯 탐색상태로 돌아가기 때문에, 3초마다 Ec/Io값을 계산할 수 밖에 없지만, 3초 간격으로 측정을 행하여도 전파측정에는 지장이 없다. 따라서, 전파를 측정함에 있어서, 사용용도에 전파측정이 정확성을 요구하는 경우는 페이징 신호를 보내도록 하고, 3초 간격으로 측정을 행하여도 되는 경우는 페이징 신호를 보내지 않도록 함으로써, 제조원가를 대폭적으로 줄일 수 있다.

다른 기지국의 간섭에 주목하여 Ec/Io 및 RSSI를 계산하는 방법은, 도 5에 나타낸 바와 같이 예비 기지국이 n(n≥2)개 있을 경우[BTS1(100-1), BTS2(100-2), BTS3(100-3), …. BTSn(100-n)], 첫번째 기지국에서 측정시험차량(200)에 설치된 이동전화기가 측정한 단말기의 Ec/Io을 (Ec1/Io1)라 하고, n번째 기지국에서 측정한 단말기의 Ec/Io를 (Ecn/Ion)라 할 때, 첫번째 기지국의 Ioc는 다음 식과 같이 표현할 수 있다.

Ioc1 = Ioc2 + Iocn ………(2)

한편, 총 기지국 ERP는,

총 기지국 ERP = 통화 + 파이롯 + 페이징 + 동기 ………(3)

이므로, 첫번째 기지국에서 수신한 Ec1/Io1의 값이 A이고, 단말기의 수신전력이 RSSI1 일 때, Isc1는 다음 식과 같이 표현된다.

Isc1= A× Ec1 ………(4)

Isc = 통화 + 페이징 + 동기

이므로, 페이징 채널을 보내지 않는 경우는 시스템에서 일반적으로 설정하는 총 기지국 ERP에서 페이징 채널에 할당되는 전력의 백분율 %을 이용하여 페이징 전력을 구한 다음 이를 Isc에 더하고, 통화 채널 또한 마찬가지 방법으로 계산한 다음 S/W 운용자가 설정한 통화수를 곱하여 Isc에 더한다. 이와 같이 해서, Isc와 Ioc를 구한 다음, Ec/Io값을 다시 계산하면 통화 채널이 고려된 Ec/Io를 얻을 수 있다.

이상, 본 발명은 CDMA전파를 측정하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, CDMA전파 이외의 IMT2000, WLL 등의 CDMA신호를 이용하는 전파측정 시스템에도 적용할 수 있음은 물론이다.

본 발명에 의하면, 정확한 CDMA전파 측정 및 시뮬레이션을 통하여 최적의 CDMA망을 구축하는 것이 가능한 전파측정방법 및 그 장치를 제공할 수 있다.

Claims

이동통신 시스템의 망셀계방법에 있어서,

예비 기지국을 순차적으로 측정한 후, 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 이용하여 Ioc값을 계산하는 것을 특징으로 하는 전파측정방법.
Ec/Io 및 RSSI를 측정하는 기능을 수행하는데 필요한 최소한의 메시지만을 송신하는 송신장치(41)와,

상기 송신장치로부터 수신된 신호를 이용하여 Ec/Io 및 RSSI를 측정하고, 이들 측정된 값을 출력하는 수신장치(42,44) 및,

예비 기지국 상호간의 Isc값을 계산하고, 트래픽 시뮬레이션을 이용하여 Ioc값을 계산하며, 이들 값을 상기 수신장치에서 측정한 값과 함께 맵에 디스플레이하는 프로세서수단(43)을 구비한 것을 특징으로 하는 전파측정장치.
제2항에 있어서, 상기 수신장치는, 상용망에서 사용하는 이동단말기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전파측정장치.
이동통신 시스템의 망셀계방법에 있어서,

수신장치가 파이롯, 동기 채널을 획득한 후 페이징 신호를 기다리는데 약 3초가 걸리는 특성과, 페이징 신호가 없어도 Ec/Io 및 RSSI를 측정할 수 있는 특성을 이용하여 3초 간격으로 Ec/Io 및 RSSI를 측정할 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전파측정방법.
이동통신 시스템의 망셀계방법에 있어서,

파일롯, 동기 채널, 페이징 채널 등 3개의 오버헤드 채널을 이용하여 Ec/Io 및 RSSI를 측정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전파측정방법.