KR20010089047A - 직접 시퀀스 대역 확산 방법을 이용한 무선 중계기의 신호상태 감시 및 전달 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 채널 및 주파수 변환 중계기인 무선 중계기의 신호 상태를 감시하고 장애 상태를 기지국에 전달하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 중계기내에 소전력 전파를 이용한 데이터 전송용 무선 전송 장치를 부착하고, 무선 중계기 구성 회로 중 전력 증폭기 출력단의 신호를 감시하여 신호 상태를 주기적으로 무선 전송 장치에 전달하고 무선 전송 장치에서는 신호 상태를 관찰 후 장애 상태에 도달하면 직접 시퀀스(direct sequence) 방식을 이용한 대역 확산(spread spectrum) 방법으로 장애 상태 데이터를 대역 확산시켜 기지국에 전달하고 기지국에서는 대역 확산 신호의 역 확산 과정에서 나타나는 처리 이득을 통하여 비교적 원거리에서도 양호한 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 무선 중계기 구성 회로 중 순 방향 및 역 방향 링크상에 있는 자동 레벨 제어기(Automatic Level Control) 다음 전력 증폭기 출력단의 신호 레벨에 따른 상태를 파악한 후, 직접 시퀀스 대역 확산 방법을 가진 무선 전송 장치를 이용하여 기지국으로 장애 상태 데이터를 전달하는 방법에 있어서, 상기 무선 중계기의 출력 전압 세기에 따라 세 가지 상태, 즉 임계치이하의 레벨을 가진 상태, 임계치에서 경보 설정을 위한 여유 레벨 사이의 상태, 및 그 이상으로 양호한 상태로 구분하는 단계, 상기 구분된 신호를 무선 전송 장치 내 마이크로 프로세서로 전달하고 프로세서에서 세 가지 상태를 분석하여 장애 발생 여부가 확인되면 무선 중계기 구분 정보 및 장애 상태가 포함된 장애 상태 데이터를 PN 코드와 곱함으로서 대역을 확산시키는 단계, 상기 단계 후 프로세서에서 발생된 장애 경보 신호가 모드 절환부의 스위칭 신호가 되어 수신 RF 모듈과 연결되어 있던 송신 RF 모듈이 수신 RF 모듈과 연결을 끊고 생성된 신호 상태 데이터를 송신하기 위하여 신호 변조 모듈과 연결하여 신호를 송신하고 다시 수신 RF 모듈과 연결되었다가 일정 시간 경과 후 장애 상태 데이터를 재송신하는 단계, 해당 중계기에 장애가 발생하지 않으면 타 중계기에서 발생한 장애 데이터를 수신 RF 모듈을 통하여 수신하여 증폭 후 송신하는 단계 및 한번 송신한 타 중계기의 장애 발생 신호가 일정 시간 이전에 재 수신되면 송신하지 않고 차단하는 것에 특징이 있다.

Description

직접 시퀀스 대역 확산 방법을 이용한 무선 중계기의 신호 상태 감시 및 전달 방법{Method of signal status surveillance and transmission of wireless repeater using direct sequence spread spectrum method}

본 발명은 임의의 위치에 흩어져 있는 채널 및 주파수 변환 중계기인 무선 중계기의 출력 신호 상태를 감시하여 장애가 발생하면 장애 상태를 기지국에 전달하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소전력 전파로서 먼 거리까지 신호를송수신할 수 있도록 의사 잡음(Pseudo-random Noise) 코드로 대역을 확산하는 직접 시퀀스 대역 확산 방법을 이용한 데이터 전송용 무선 전송 장치를 설치하고, 무선 중계기 구성 회로 중 자동 레벨 제어기(ALC)다음 전력 증폭기 출력단의 신호를 감시하여 장애 상태에 도달하면 상태 데이터를 PN 코드로 확산하여 확산된 장애 상태 데이터를 기지국에 전달하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신용 중계기는 이동통신 신호의 전달에 있어서 매우 중요한 목적을 가지고 있으므로 중계기가 최적의 상태로 유지해야 할 뿐 아니라 장애 발생시 신속한 복구가 이루어져야 한다. 이를 위하여 광 중계기는 기지국과 광 중계기간의 광 선로를 이용하여 중계기의 상태를 기지국에 전달함으로서 기지국에서 장애 상태를 관찰하고 있다. 그러나 채널 및 주파수 변환 중계기로 나타낼 수 있는 무선 중계기는 중계기와 기지국사이에 무선으로 구성되어 있으므로 중계기의 상태를 전달하기가 쉽지 않다. 이것을 해결하기 위하여 중계기에 이동 단말기를 설치하여 일정한 시간 간격으로 신호를 보내게 하므로서 신호 상태를 체크하여 이상 유무를 파악하는 방법과 중계기내에 망 관리 시스템을 설치하여 notebook PC를 이용하여 중계기와 RS-232 통신으로 이상 유무를 파악하는 방법 등 여러 가지 방법들이 제시되고 있다.

그러나 첫 번째 방법은 중계기내에 이동 단말기를 설치해야 하므로 설치 비용과 이 상태 감시용 단말기를 위한 지속적인 채널 할당으로 많은 비용이 요구될뿐 아니라 단말기의 크기로 인하여 옥내용 중계기에는 설치가 용이하지 않다. 두 번째 방법인 RS-232통신에 의한 장애 상태 감시는 중계기내에 망 관리 시스템이 설치되어야 할뿐 아니라 상태 감시를 위하여 중계기가 설치되어 있는 곳을 주기적으로 순찰하며 notebook PC로 체크해야 하므로 설치 비용뿐 아니라 상태 감시를 위하여 많은 시간과 인력이 요구되므로 역시 많은 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 1에서와 같이 무선 중계기에 직접 시퀀스 대역 학산 방법을 이용한 소전력 무선 전송 장치를 부착하고 무선 중계기 구성 회로 중 전력 증폭기 출력단의 전압세기를 읽어 현재 상태를 파악한 다음 무선 전송 장치를 통하여 대역 확산된 장애 상태 데이터를 기지국으로 전달하는 방법에 관한 것이다. 무선 전송 장치는 PN 코드를 전송하고자 하는 데이터와 직접 곱함으로서 대역을 확산하는 직접 시퀀스 대역 확산 방법을 이용하여 데이터를 전송할 수 있도록 구성되어 있으며, PN 코드는 중계기가 위치한 지역을 구분하는 데도 동시에 이용한다. 따라서 기지국에서는 관할 기지국내에 설치된 중계기의 PN 코드 정보를 파악하므로서 타 기지국에서 오는 신호는 잡음으로 처리할 뿐 아니라 역 확산 과정을 통하여 양질의 신호 수신이 가능하다. 또한 무선 전송 장치의 출력이 기지국으로 도달하지 못할 만큼 약하거나 기지국이 멀리 떨어져 있는 경우 상태 데이터 발생 중계기 주위에 위치한 인접 중계기의 무선 전송 장치가 상태 데이터 발생 중계기의 데이터 신호를 수신 RF 모듈로 수신하여 신호를 증폭하고 송신 RF 모듈의 안테나를 통해 신호를 기지국으로 전달되도록 하므로서 임의 중계기의 장애 상태 감시를 위한 과다한 비용과 인력 낭비를 줄이는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선 중계기 구성 회로 중 전력 증폭기 출력단의 전압에 따른 신호 상태를 파악하여 무선 전송 장치로 기지국으로 전달하는 방법에 있어서, 상기 무선 중계기의 전압을 읽어 신호 세기에 따라 세 가지 상태로 구분하는 단계, 즉 임계치 이하의 레벨을 가진 상태, 임계치에서 경보 설정을 위한 여유 레벨사이의 상태, 및 그 이상으로 양호한 상태로 구분하는 단계, 상기 구분된 신호를 무선 전송 장치 내 마이크로 프로세서로 전달하고 마이크로 프로세서에서 세 가지 상태를 분석하여 장애 발생 여부가 확인되면 무선 중계기 구분 정보 및 장애 상태가 포함된 장애 상태 데이터를 PN 코드와 곱함으로서 대역을 확산시키는 단계, 상기 단계 후 프로세서에서 발생된 장애 경보 신호가 모드 절환부의 스위칭 신호가 되어 수신 RF 모듈과 연결되어 있던 송신 RF 모듈이 수신 RF 모듈과 연결을 끊고 생성된 신호 상태 데이터를 송신하기 위하여 신호 변조 모듈과 연결하여 신호를 송신하고 다시 수신 RF 모듈과 연결되었다가 일정 시간 경과 후 장애 상태 데이터를 재송신하는 단계, 해당 중계기에 장애가 발생하지 않으면 타 중계기에서 발생한 장애 데이터를 수신 RF 모듈을 통하여 수신하여 증폭 후 송신하는 단계 및 한번 송신한 타 중계기의 장애 발생 신호가 일정 시간 이전에 재 수신되면 송신하지 않고 차단하는 것에 특징이 있다.

도 1은 무선 중계기의 상태 감시 및 상태 전달을 위한 무선 전송 장치의 구성도.

도 2는 도 1에 표시된 순방향 및 역방향 신호 상태 측정부의 구성도.

도 3은 본 발명에 의해 만들어지는 장애 상태 데이터 형태.

도 4는 도 1에 표시된 대역 확산 및 장애 상태 데이터를 생성하는 신호 변조부의 구성도

도 5는 무선 전송 장치에 의한 장애 상태 데이터의 전달 과정.

도 6은 기지국내 설치된 무선 중계기 장애 상태 데이터 수신 장치의 구성도

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 신호 상태 측정 부로서 순 방향 및 역 방향 링크 상에 있는 전력 증폭기 출력단 신호 세기를 검출하여 신호 상태의 이상 유무를 판단하기 위한 회로이다. 신호의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 신호(10,11) 로V _{R 1}과V _{R 2}를 설정한다. 이 때V _{R 1}(10)은 중계기로서 동작 가능한 최저 레벨인 임계 레벨치로 설정하고V _{R 2}(11)은 경계해야 할 상태로서 임계 레벨치에서 여유폭을 더한 값으로 설정하며, 각 기준 신호 레벨의 설정은 중계기가 위치한 환경과 원하는 출력 신호 레벨 등을 고려하여 정한다, 각 기준 신호(10,11)와 입력 신호(9)를 비교기(12, 13)를 통하여 서로 비교한 결과를 펄스 발생기 신호(14)와 'NAND' 게이팅하여 카운터(18,19) 회로를 통하여 발생 펄스의 수를 파악하여 신호 상태를 예측한다.

동작 원리를 보면 입력 신호 레벨이 기준 신호V _{R 1}보다 작은 동안 펄스 발생기에서 발생하는 펄스가 출력되어 카운터(18)에 의해 발생된 펄스 수가 파악된다. 마찬가지로V _{R 2}보다 작은 신호가 비교기(13)를 통과하면V _{R 2}보다 작은 경우 펄스가 발생하지만 다음단의 exclusive OR 게이트(17)을 거치면 신호 레벨이V _{R 1}과V _{R 2}사이에 머무는 동안 발생한 펄스가 카운터(19)의 입력이 되어 펄스 수가 파악된다. 이렇게 파악된 펄스 수는 마이크로 프로세서의 입력이 된다.

마이크로 프로세서에서는 신호 상태 측정 부(13,14)로부터 전달된 상태 표시 펄스 수를 지정된 시간에 따라 누적하여 그 상태에 따라 도 3과 같은 데이터 형태를 구성한다.

도 3은 장애 상태 데이터 형태로서 첫 번째 비트는 시작 비트, 다음 8 비트는 콘트롤 워드용, 그 뒤 4 비트는 이동통신 업체를 구분하기 위하여 할당된 비트이고, 다음 4 비트는 기지국 내 특정 영역(섹터)를 구분하기 위한 비트이다. 또한 다음 16비트는 무선 중계기의 고유 번호를 나타내기 위한 비트이며, 그 뒤 8 비트는 장애 상태 표시용 비트로 할당되고, 마지막 비트는 장애 상태 데이터의 끝을 나타내는 비트이다. 또한 한 바이트의 수신이 정상적으로 수신하였음을 알리기 위하여 매 8 비트마다 ACK 비트를 배치한다.

도 1에서 보는 것처럼 무선 전송 장치는 기본적으로 수신 RF 모듈(7)을 통해서 오는 신호를 기지국으로 전달하기 위한 수신 모드로 설정되어 있으나, 프로세서로부터 전달된 장애 상태 데이터가 신호 변조부(5)를 거쳐 나오면 프로세서에서 발생한 장애 경보 신호가 모드 절환부(6)의 스윗칭 신호로 동작하여 장애 상태 데이터를 전달하는 송신 모드로 절환되어 장애 상태 데이터를 기지국으로 전달한다.

도 4는 대역 확산 및 장애 상태 데이터를 생성하는 전송 신호로 변조시켜주는 신호 변조부(5)의 구성도로서 신호 상태 측정부(3,4)에서 나오는 신호가 마이크로 프로세서(20)에서 관찰하여 장애 상태 데이터를 생성한다. 생성된 데이터는 직렬/병렬 변환기(21)에서 직렬 이진 데이터로 변환되고 PN 부호 발생기(22)에서 만들어진 기지국 구분용 PN 코드가 믹서(23)에서 곱해지고 BPSK 변조기(24)를 통해 변조되어 송신 신호가 만들어진다.

도 5는 중계기와 기지국과의 거리가 멀거나 장애물에 의해 차단되어 전달되지 못할 경우를 대비하여 중계기에 설치된 무선 전송 장치가 릴레이식으로 장애 상태 데이터를 기지국으로 전달하는 과정을 보여준다. 무선 전송 장치내 장애 상태 데이터의 전달 과정은 앞에서 설명한 바와 같이 기본적으로 수신 모드로서 인접한중계기의 무선 전송 장치에서 발생한 장애 상태 데이터를 수신 RF 모듈(7)로 수신하여 송신 RF 모듈(8)을 거쳐 기지국으로 전달하는 역할을 수행한다. 따라서 기지국과의 거리가 먼 경우에도 장애 상태 데이터는 릴레이식으로 데이터를 전달하는 무선 전송 장치를 통하여 기지국으로 데이터를 전달할 수 있다. 도 5의 장애 발생 중계기는 무선 전송 장치에 의해 장애 상태를 기지국에 전달한다. 현재 장애 상태 데이터의 기지국 도달 전파 경로 중에서 (25)경로는 여러 무선 전송 장치간의 릴레이식 신호 전달에 의하여 도달하는 과정을 보이고 (26) 경로는 유사한 과정을 거치지만 기지국 도달전 중계기의 위치가 (25) 경로에 비하여 멀리 떨어져 있으며 (27)경로는 기지국에 직접 도달하는 과정을 보여준다. 기지국에서는 가장 먼저 도달한 신호를 선택하고 나머지는 버린다. 만일 세 가지 경로의 신호가 동시에 도달하면 모두 받아 중계기 식별 번호를 확인하여 동일한 중계기이면 세 가지 경로에 의한 도달 전파 중에서 가장 세기가 강한 신호를 선택하고 나머지는 버리며, 무선 전송 장치에서는 수신 RF 모듈(7)을 통하여 수신하여 송신한 상태 데이터를 메모리에 저장하였다가 그 후에 도달한 상태 데이터와 비교하여 동일하면 버리고 다른 값을 가지면 송신 RF 모듈(8)을 통하여 전달한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 무선 중계기내에 직접 시퀀스 대역 확산 방법을 이용한 소전력 무선 전송 장치를 설치하고 무선 중계기 회로 중 전력 증폭기 출력단의 전압 세기를 읽어 장애가 검출되면 무선 전송 장치에서 대역 확산 신호를 생성하여 기지국으로 전달하는 방법으로서, 만일 전송 장치의 출력이 기지국으로 도달하지 못할 만큼 약하거나 기지국이 멀리 떨어져 있는 경우 장애 발생 중계기 주위에 위치한 인접 중계기가 장애 발생 중계기의 상태가 포함된 데이터 신호를 수신하여 또 다른 중계기로 전달하여 기지국까지 도달하게 하여 장애 상태 감시를 위한 과다한 비용과 인력 낭비를 줄일 수 있다는 것이다.

Claims (1)

1. 무선 중계기의 상태를 감시하고 장애 상태를 기지국에 전달하는 방법에 있어서,

   상기 무선 중계기 구성 회로 중 전력 증폭기 출력 전압을 읽어 신호 세기에 따라 세 가지 상태로 구분하는 단계,

   상기 구분된 신호를 무선 전송 장치 내 마이크로 프로세서로 전달하고 프로세서에서 세 가지 상태를 분석하여 장애 발생 여부가 확인되면 무선 중계기 구분 정보 및 장애 상태가 포함된 장애 상태 데이터를 기지국 구분용 PN 코드와 곱함으로서 대역을 확산시키는 단계,

   상기 단계 후 프로세서에서 발생된 장애 경보 신호가 모드 절환부의 스위칭 신호가 되어 수신 RF 모듈과 연결되어 있던 송신 RF 모듈이 수신 RF 모듈과 연결을 끊고 생성된 신호 상태 데이터를 송신하기 위하여 신호 변조 모듈과 연결하여 신호를 송신하고 다시 수신 RF 모듈과 연결되었다가 일정 시간 경과 후 장애 상태 데이터를 재송신하는 단계,

   해당 중계기에 장애가 발생하지 않으면 타 중계기에서 발생한 장애 데이터를 수신 RF 모듈을 통하여 수신하여 증폭 후 송신하고, 한번 송신한 타 중계기의 장애 발생 신호가 일정 시간 이전에 재 수신되면 송신하지 않고 차단하는 방법.