KR20020004662A

KR20020004662A - 다중 주파수 할당을 사용하는 이동통신시스템의 기지국시험장치

Info

Publication number: KR20020004662A
Application number: KR1020000038760A
Authority: KR
Inventors: 고광일
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-16
Also published as: KR100374024B1

Abstract

안테나를 적어도 두 개 이상 포함하는 이동통신시스템의 기지국에서 기지국 송수신 출력을 측정하는 장치에 있어서, 상기 안테나들에 접속되어 기지국과의 송수신 경로를 절체하는 송수신 경로 절체부와, 상기 송신 경로 절체부를 통해 기지국으로 신호를 송신하는 송신부와, 상기 수신 경로 절체부를 통해 기지국으로부터의 신호를 수신하는 수신부와, 중간주파수 경로 절체부와, 상기 중간주파수 경로 절체부를 통해 전달되는 신호를 검출하는 전력측정부와, 상기 중간주파수 신호를 샘플링한 다음 고주파 스펙트럼의 형태로 표시하는 고주파 스펙트럼 모니터링 어셈블리로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

다중 주파수 할당을 사용하는 이동통신시스템의 기지국 시험장치{TEST APPARATUS FOR BASE STATION OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM BY USING MULTI-FREQUENCY ASSIGNMENT}

본 발명은 이동통신시스템에 있어서 이동통신 기지국을 시험하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 기지국의 단일 혹은 다중 주파수 할당에 따른 송수신 출력을원격으로 측정하고 스펙트럼을 감시할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 부호분할 다중접속 통신시스템과 같은 이동통신시스템은 다수의 기지국과 이동국과 기지국 관리자(Base Station Manager)로 이루어진다. 기지국은 이동국들과 무선으로 접속하고 있으며, 공중전화망(Public Switched Telephone Network: 이하 PSTN이라 함.)에 유선으로 접속되어 각 이동국과 PSTN 사이의 통신을 가능하게 한다. 상기 이동국과 PSTN 사이의 통신이 원활하게 이루어지도록 하기 위해서는 기지국에 이상이 발생하였는지 아니면 고장이 발생하였는지를 주기적으로 감시하고 진단할 필요가 있다.

기지국 시험장치는 이와 같은 필요에 의해 개발된 것이다. 다시 말해서, 기지국 시험장치는 기지국의 이상 유무 혹은 고장 부위 등을 감시 및 진단하는 기능을 가지는 장비이다. 기지국 시험장치는 기지국에 대한 다수의 시험 기능에 유용하게 사용될 수 있다. 기지국 무선부에 대한 이상 유무 혹은 기지국의 고장 부위 등을 특징적으로 알 수 있는 특성값으로 송수신 출력이 있다. 그래서 송수신 출력을 측정함으로써 기지국 무선부를 시험한다.

도 1은 종래의 기지국 송수신 출력 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.

송신경로 절체부(100)는 BCIU(300)로부터 입력되는 송신경로 절체 제어신호에 응답하여 절체되어 송신용 방향성 결합기(도시하지 않음)의 진행파 결합단자(FWD) 또는 반사파 결합단자(RFL)의 신호를 선택하여 내부 방향으로 전송한다.

수신경로 절체부(110, 120)는 각각 상기 BCIU(300)로부터 입력되는 제1 및제2 수신경로 절체 제어신호에 응답하여 스위칭되어 입력되는 신호를 방향성 결합기(도시하지 않음)로 전송한다. 이때 각 경로 절체부는 기지국이 섹터-셀에 설치되는 경우에는 각 섹터들()에 대응하는 경로 절체 구성을 가진다. 즉, 기지국이 섹터-셀에 설치되는 경우에 송신경로 절체부(100)의 각 절체기들(101∼103)은 각 섹터들()의 방향성 결합기들과 결합기(104) 사이에 각각 접속된다.

제1수신경로 절체부(110)의 각 절체기(RF SWitching Unit: 이하 RSWU라 함)(111∼113)는 분배기(splitter)(114)와 각 섹터들()의 방향성 결합기들 사이에 각각 접속된다. 제2수신경로 절체부(120)의 각 RSWU(121∼123)는 분배기(124)와 각 섹터들()의 방향성 결합기들 사이에 각각 접속된다. 상기 분배기(114, 124)는 4-방향(way) 분배기가 이용될 수 있다.

감쇠부(200)는 상기 송신경로 절체부(100)로부터 수신되는 기지국 무선부의 송신신호의 이득을 상기 BCIU(300)로부터 인가되는 송신 감쇠 제어신호에 응답하여 감쇠시켜 출력하는 가변 감쇠기(variable attenuator)(210)와, 수신된 무선신호 RX의 이득을 미리 설정된 이득만큼 고정적으로 감쇠시켜 출력하여 무선신호의 레벨 접속이 용이하도록 하는 고정 감쇠기(fixed attenuator)(230)와, 상기 BCIU(300)로부터 인가되는 수신 감쇠 제어신호에 응답하여 상기 고정감쇠기(230)의 출력을 감쇠시켜 출력하는 가변감쇠기(240)와, 상기 가변 감쇠기(210)와 상기 고정 감쇠기(230) 사이에 접속되어 송신 경로의 무선신호와 수신 경로의 무선신호를 분리하여 후술하는 시험단말기(500)와 송신 혹은 수신하는 듀플렉서(duplexer)(220)와, 상기 가변 감쇠기(294)의 출력단자로부터 출력되는 신호를 분리하여 제1 및 제2수신경로 절체부(110, 120)로 분배하여 출력하는 분배기(295)로 이루어진다.

기지국 송수신 시스템 제어 프로세서(BTS Control Processor: 이하 BCP라 함)(400)는 기지국 송수신 측정 장치의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어한다. 구체적으로, 송신경로 절체 제어신호, 제1 및 제2 수신경로 절체 제어신호, 송수신 감쇠 제어신호, 시험제어신호 등을 출력한다. 이렇게 출력된 제어신호들은 각각 송신경로 절체부(100), 수신경로 절체부(110, 120), 가변감쇠기(210, 240) 및 후술하는 시험단말기(500)로 인가되어 시험하고자 하는 무선경로가 실제 전파 환경과 유사한 구성을 가지도록 한다.

기지국 송수신 시스템 제어 인터페이스 유닛(BTS Control Interface Unit: 이하 BCIU라 함)(300)은 입력되는 데이터를 분석하여 시험 결과 데이터를 상위 프로세서(BCP)(400)로 전송한다.

시험단말기(500)는 상기 주제어부(300)로부터 인가되는 시험제어신호에 응답하여 시험을 위한 호(test call: 이하 "시험 호"라 칭함)를 출력하고, 수신되는 신호에 대응하는 데이터를 상기 주제어부(300)로 출력한다. 이러한 시험단말기(500)는 기지국을 시험하기 위한 여러 가지 감시, 진단 및 시험 기능 등을 수행할 수 있으며, 범용적으로 사용되는 휴대용 무선전화기(예: 삼성전자에 의해 제조된 형명 SCH-100의 핸디폰)가 이용될 수 있다.

BPSU(600)는 기지국 송수신 출력 측정장치의 각 부분이 필요로 하는 여러 가지 세기의 전원을 발생시켜 공급한다.

이와 같이 종래에는 기지국 송수신 출력중 임의의 단일 주파수 할당만 측정할 수 있었다. 그러므로 다중 주파수 할당의 경우는 송수신 출력을 측정하여 스펙트럼으로 디스플레이할 수 있는 하드웨어 및 이를 제어할 수 있는 제어기를 별도로 설치해야만 측정할 수 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신시스템에서 기지국의 무선부를 시험하기 위한 별도의 장치 없이도 기지국의 단일 혹은 다중 주파수 할당 송수신 출력을 원격으로 측정하고 스펙트럼을 감시하여 기지국을 진단 및 유지보수할 수 있도록 하는 기지국 시험장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 안테나를 적어도 두 개 이상 포함하는 이동통신시스템의 기지국에서 기지국 송수신 출력을 측정하는 장치에 있어서, 상기 안테나들에 접속되어 기지국과의 송수신 경로를 절체하는 송수신 경로 절체부와, 상기 송신 경로 절체부를 통해 기지국으로 신호를 송신하는 송신부와, 상기 수신 경로 절체부를 통해 기지국으로부터의 신호를 수신하는 수신부와, 중간주파수 경로 절체부와, 상기 중간주파수 경로 절체부를 통해 전달되는 신호를 검출하는 전력측정부와, 상기 중간주파수 신호를 샘플링한 다음 고주파 스펙트럼의 형태로 표시하는 고주파 스펙트럼 모니터링 어셈블리로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 기지국 송수신 출력 측정장치의 구성을 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치의 구성을 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치중 기지국 송신 시스템 관리 및 진단 어셈블리의 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치중 기지국 송신 시스템 관리 및 진단 어셈블리의 다른 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 측정장치는 직교 전송 다이버시티(orthogonal transmit diversity) 구조에 따른 2개의 송신단과 다이버시티 구조에 따른 2개의 수신단으로 이루진다. 본 실시 예에 따른 송수신 측정은 이하 해당 기지국이셀,셀,셀로 나누어지는 기지국일 경우에 적용함을 전제로 하여 설명한다.

기지국 시험기(BTU)는 프론트 앤드 유닛(Front End Unit: 이하 FEU라 함.)(700)과 12개의 RF신호 라인으로 연결된다. 3섹터() 시스템에서 총 안테나 수는 6개이며, 하나의 안테나마다 방향성 결합기의 진행파 결합단자(EQP) 또는 반사파 결합단자(ANT)와 연결되므로 모두 12개의 라인이 된다.

상기 기지국 시험기(BTU)는 기지국 시스템과 연결되어 기지국 송수신신호를 상승/하강 변환(up/down conversion)하며, 송수신 경로 절체 및 시험단말기 기능을 하는 기지국 송신 시스템 관리 및 진단 어셈블리(BTS Maintenance & DiagonosticAssembly: 이하 BMDA라 함.)(800)와 RF 스펙트럼을 디스플레이하는 고주파 스펙트럼 모니터링 어셈블리(RF Spectrum Monitering Assembly: 이하 RSMA라 함.)(900)로 이루어진다. 상기 RSMA(900)는 선정된 IF신호를 샘플링하기 위하여 아날로그/디지털 변환기를 사용하며, 해상도는 12비트 이상이 요구된다. 아날로그 신호를 연속하여 샘플링하며, 이 샘플링 데이터는 선입선출 메모리{도시하지 않음, First In First Out memory(FIFO)}에 임시로 저장되었다가 디지털신호처리부(Digital Signal Processor: DSP)에 의해 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)된다. 이렇게 하여 발생되는 스펙트럼은 BSM에 전송된다.

BSM(750)은 기지국에 대한 시험, 유지, 보수, 관리 등을 행하는 기능을 담당하는 것으로 워크스테이션 컴퓨터로 구현할 수 있다.

개인용 컴퓨터(Personal Computer: 이하 PC라 함)(710)는 RS-232C를 통해서 RSMA(900)에 접속된다.

PC MAP(720)는 기지국 로컬로서, 기지국을 시험, 유지, 보수 및 관리(Maintenance & Administration)하는 등 여러 가지 역할을 하는 개인용 컴퓨터이다.

기지국 송수신 시스템 제어 프로세서 어셈블리(BTS Control Processor Assembly: 이하 BCPA라 함)(730)는 이더넷을 통해 상기 BTU에 연결된다. 또한 상기 BCPA(730)는 상기 유지 관리 PC(720) 및 상기 BSM(750)과 연결되어 기지국 송수신 시스템을 제어한다.

기지국 제어 및 관리 어셈블리(BTS Control & Administration Assembly: 이하 BCAA라 함)(740)는 Ala를 통해서 BMDA(800) 및 RSMA(900)과 데이터를 주고받는다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치중 BMDA의 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 2의 BMDA(800)는 도 3에 도시된 바와 같이, 송수신 경로 절체부(811∼820, 842∼846), 시험단말기(821∼841) 및 수신경로(847∼853)로 구성된다.

상기 송수신 경로 절체부(811∼820, 842∼846)는 BDMA(에 포함된 주제어 및 디지털 인터페이스부)로부터 인가되는 제어신호의 입력에 응답하여 절체된다. 상기 절체로써 방향성 결합기(819)의 진행파 결합단자(EQP)들 또는 반사파 결합단자(ANT)들의 신호들중 하나를 선택하여 내부로 전송할 수 있다.

도시된 바에 따르면, 본 실시 예에서는 기지국(하나의 셀)내에 3개의 섹터()가 존재하는 것으로 가정하였는 바, 각 섹터들에 대응하는 경로 절체가 가능하도록 구성한다.

제1안테나에 대한 스위치(811)에는 진행파 결합단자들 FEU/-A/EQP, FEU/-A/EQP, FEU/-A/EQP가 접속되어 절체가 가능하다. 또한 제2안테나에 대한 스위치(812)에는 진행파 결합단자들 FEU/-B/EQP, FEU/-B/EQP, FEU/-B/EQP이 접속되어 절체가 가능하다. 또한 제1안테나에 대한 스위치(813)에는 반사파 결합단자들 FEU/-A/ANT, FEU/-A/ANT, FEU/-A/ANT가 접속되어 절체가 가능하다. 또한제2안테나에 대한 스위치(814)에는 반사파 결합단자들 FEU/-B/ANT, FEU/-B/ANT, FEU/-B/ANT가 접속되어 절체가 가능하다. 여기서 제1안테나와 제2안테나는 각각 'A'와 'B'로 구분한다.

또한 제1안테나에 대한 스위치(842)에는 저잡음증폭단자들 FEU/-LNA0, FEU/-LNA0, FEU/-LNA0가 접속되어 절체가 가능하다. 또한 제2안테나에 대한 스위치(843)에는 저잡음증폭단자들 FEU/-LNA1, FEU/-LNA1, FEU/-LNA1이 접속되어 절체가 가능하다.

결합기(819, 846)는 상기 송수신 경로 절체부(811∼820, 842∼846)에서 출력되거나 상기 송수신 경로 절체부(811∼820, 842∼846)로 입력되는 신호들을 결합 혹은 분리한다.

고정감쇠기(820)는 무선신호의 레벨 접속이 용이하도록 기지국 출력을 감쇠시킨다.

시험단말기부(821∼841)는 송신부, 수신부, 주파수 합성부 및 도시하지 않은 중간주파수(Intermediate Frequency: 이하 IF라 함)신호처리부{예: BBA(Base Band Analog)} 및 기저대역신호처리부{예: MSM(Mobile Station Modem)}로 이루어진다.

듀플렉서(821)는 상기 송수신 경로 절체부(811∼820, 842∼846)의 고정감쇠기(820)에 연결되며, 송신 경로의 무선신호를 분리한다. 상기 듀플렉서(821)를 통과한 기지국 송신 출력은 저잡음 증폭기(832)와 밴드패스필터(833)를 거쳐 믹서(834)에서 IF신호로 변환된 다음 증폭기(835)에서 증폭된 후 전력분배기(836)로 전달된다.

상기 전력분배기(836)에서 출력되는 한 신호는 탄성표면파(Surface Acoustic Wave: 이하 SAW라 함)필터(837)를 통과한 후 전력분배기(838)에 전달된다. 상기 전력분배기(838)에서 출력되는 한 신호는 이득증폭기(839)로 전달되고, 다른 한 신호는 단일 주파수 할당 결합단자(TX_1X)로 전달된다. 상기 이득증폭기(839)로 전달된 신호는 아날로그/디지털 변환이 가능한 범위내로 이득 조절된 다음 IF신호처리부(도시하지 않음)에 전달된다. 상기 IF신호처리부는 IF신호를 하향 직교 변환하여 아날로그/디지털 변환함으로써 기저대역 디지털신호를 I채널 신호와 90°위상차가 있는 Q채널 데이터로 출력한다. 기저대역신호처리부는 상기 IF신호처리부에서 출력하는 기저대역직교 디지털신호를 입력하여 디지털 복조를 수행한 후 보코더를 이용하여 디지털 음성신호를 재생하고 이를 외부 코덱에 전송한다. 상기 코덱에서 디지털/아날로그 변환된 아날로그 음성은 스피커를 통해 사용자에게 전달된다.

또한 상기 전력분배기(836)에서 출력되는 다른 한 신호는 밴드패스필터(840)를 통과한 후 PAD(841)를 거쳐 다중 주파수 할당 결합단자(TX_MC)로 전달된다.

IF신호처리부에서 출력되는 신호는 이득증폭기(844)로 전달되어 디지털/아날로그 변환이 가능한 범위내로 이득 조절된 다음, SAW 필터(825)를 통과한 후 믹서(825)에서 기저대역신호로 변환된 다음 밴드패스필터(827)를 거쳐 디지털/아날로그 변환기(828)에서 아날로그 형태로 변환된다. 상기 아날로그 형태로 변환된 신호는 밴드패스필터(829)와 아이솔레이트(830)를 거쳐 상기 듀플렉서(821)로 전달된다.

또한 스위치(842)와 스위치(843)를 통해 출력되는 신호들은 결합기(846)에서 결합되어 저잡음증폭기(847)를 거쳐 밴드패스필터(848)에서 필터링된다. 상기 필터링된 신호는 믹서(850)에서 발진기(849)에서 발생하는 특정 발진주파수와 믹싱된다. 이렇게 되면 12개의 다중 주파수중 어느 하나를 선택(할당)할 수 있다. 상기 선택된 주파수의 신호는 증폭기(851)에서 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 저주파통과필터(852)에서 필터링된 다음 증폭기(853)에서 증폭된다. 상기 증폭된 신호는 기지국 수신부 결합단자(RX_1X)로 전달된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 송수신 출력 측정장치중 BMDA의 다른 일부 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.

IF 경로 절체부(861∼864)는 BDMA(에 포함된 주제어 및 디지털 인터페이스부)로부터 인가되는 제어신호의 입력에 응답하여 단일 주파수 할당 결합단자(TX_1X), 다중 주파수 할당 결합단자(TX_MC) 또는 기지국 수신부 결합단자(RX_1X)의 신호중 하나를 선택한다.

상기 선택된 신호는 증폭기(865)와 SAW필터(866)를 거쳐 전력분배기(867)로 전달된다. 상기 전력분배기(867)에 의해 분배된 신호는 각 증폭기(868, 870)로 전달된다. 증폭기(868)를 거친 신호는 PAD(869)를 거쳐 RSMA의 중간주파수 입력(RSMA_IF)으로서 전송된다. 또한 증폭기(870)를 거친 신호는 검출기(871)로 전달된다. 상기 검출기(871)에서 출력된 신호는 아날로그/디지털변환기(872)에서 디지털 형태(12비트)로 변환된 다음 BMDA로 전송된다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나,본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기지국 내에 시험단말기를 포함하는 BMDA 및 RSMA를 구비하고, 이를 이용하여 기지국의 다중 주파수 할당 및 단일 주파수 할당 송수신 신호의 세기 및 스펙트럼을 측정함으로써 별도로 시험장치를 설치하지 않아도 기지국의 이상 유무, 고장 부위 등을 정확하게 감시 및 진단할 수 있는 이점이 있다.

Claims

안테나를 적어도 두 개 이상 포함하는 이동통신시스템의 기지국에서 기지국 송수신 출력을 측정하는 장치에 있어서,

상기 안테나들에 접속되어 기지국과의 송수신 경로를 절체하는 송수신 경로 절체부와,

상기 송신 경로 절체부를 통해 기지국으로 신호를 송신하는 송신부와,

상기 수신 경로 절체부를 통해 기지국으로부터의 신호를 수신하는 수신부와,

중간주파수 경로 절체부와,

상기 중간주파수 경로 절체부를 통해 전달되는 신호를 검출하는 전력측정부와,

상기 중간주파수 신호를 샘플링한 다음 고주파 스펙트럼의 형태로 표시하는 고주파 스펙트럼 모니터링 어셈블리로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 수신부는,

중간주파수 신호를 분배하는 전력분배기와,

상기 분배된 한 신호를 필터링하여 상기 중간주파수 경로 절체부의 단일주파수 할당 결합단자로 전달하는 제1필터와,

상기 분배된 다른 한 신호를 필터링하여 상기 중간주파수 경로 절체부의 다중주파수 할당 결합단자로 전달하는 제2필터를 구비함을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1필터는 탄성표면파 필터임을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2필터는 밴드패스 필터임을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서,

상기 샘플링된 데이터를 임시로 저장하는 선입선출 메모리를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.
제5항에 있어서,

상기 메모리로부터 읽은 데이터를 고속 푸리에 변환하여 상기 고주파 스펙트럼을 발생하는 디지털신호처리부를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 수신부는,

수신 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭기와,

상기 저잡음 증폭된 신호의 일정 대역을 필터링하는 밴드패스필터와,

상기 밴드패스필터에서 출력되는 신호와 소정의 주파수를 믹싱하여 중간주파수 신호를 발생하는 믹서와,

상기 믹서에서 출력되는 중간주파수 신호를 소정 증폭하여 상기 전력분배기로 전달하는 증폭기와,

상기 제1필터를 통과한 신호를 입력하여 소정 분배후 한 신호를 상기 중간주파수 경로 절체부의 단일주파수 할당 결합단자로 전달하는 제2전력분배기와,

상기 제2전력분배기에서 출력되는 다른 신호를 아날로그/디지털 변환이 가능한 범위내로 이득 조절한 다음 중간주파수신호처리부에 전달하는 이득증폭기와,

상기 제2필터를 통과한 신호를 감쇠시켜 상기 중간주파수 경로 절체부의 다중 주파수 할당 결합단자로 전달하는 고정감쇠기를 더 구비함을 특징으로 하는 장치.