KR20030028611A - 이동 통신 기지국의 송신 전력 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 기지국의 송신 전력 측정 장치에 관한 것으로, 특히 종래에는 멀티 FA를 송신 안테나로 출력시 FA별로 채널 검출하기 위해서 FA를 순차적으로 PLL 튜닝하므로써 순수 멀티 FA 전력 검출 소요 시간에 PLL 튜닝 시간이 더해지므로써 실시간 전력 검출 시 문제가 많았다. 또한, A/D 변환시 순수 전력에 원하지 않는 전력이 더해지므로 전력 모니터링 정밀도가 저하되고, A/D 변환 신호를 기저 대역으로 다운 컨버젼하기 위해 수치 제어 발진기를 사용하므로, 전체 노이즈 및 불요파 발생으로 인한 전력 모니터링시 정밀도가 저하된다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 A/D 컨버터의 출력단에 다수의 디지털 FIR 여파기를 병렬로 연결하여 각 FA별로 동시에 채널 전력을 측정할 수 있을 수 있고, 상기 각 FA별 채널 전력을 합하여 송신 안테나 섹터별 총파워를 얻을 수 있다는 이점이 있다.

Description

이동 통신 기지국의 송신 전력 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING TRANSMISSION POWER IN CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION}

본 발명은 이동 통신 기지국의 송신 전력 측정 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 출력단에 다수의 디지털 여파기를 병렬로 연결하여 각 FA 별 채널 전력 또는 각 FA별 채널 전력을 합하여 송신 안테나 섹터별 총 전력을 측정할 수 있는 송신 전력 측정 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 기지국의 송신 전력 측정 장치를 포함하는 시스템 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일반적으로 기지국 송신 전력 제어 장치는 기지국 최종 출력단에서 방향성 결합기(20)를 통해 커플링된 송신 출력을 디지털로 변환한 후, 송신 전력을 추정/검출하는 기지국 송신 전력 측정 장치(100)와; 상기 측정된 송신 전력을 입력받아 상기 기지국 송신 전력을 제어하는 송신 전력 제어부(30)으로 구성된 것으로, 송신 신호의 왜곡과 손실을 보상하는 목적으로 사용되고 있다.

상기 송신 전력 측정 장치(100)는 기지국 최종 송신 출력을 커플링하여 그 신호에서 잡음을 소거 및 증폭시켜 디지털 변환 가능한 신호로 출력하는 아날로그 신호 처리부(10)와; 상기 아날로그 신호 처리부(10)로부터 출력된 아날로그 신호를 샘플링하여 샘플 데이터를 출력하는 A/D 변환기(6)와; 상기 샘플 데이터를 입력받아 주파수 축상에서 대칭인 주파수 스펙트럼을 갖는 데이터로 변환한 후, 제곱하여 직류 성분을 제거하여 측정 데이터를 출력하는 디지털 신호 처리부(7)와; 상기 측정 데이터를 제어 신호에 따라 출력하는 저장부(8)와; 상기 각 구성 요소에 제어 신호를 출력하고, 상기 측정 데이터를 송신 전력 제어부(30)에 출력하는 CPU(9)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 상태에서 동작 설명은 다음과 같다.

먼저 안테나를 통해 송신되는 신호의 전력을 제어하기 위해 상기 안테나의 최종 출력 신호를 최종 송신 전력 측정 장치(100)에 의해 측정한다.

이를 위해, 상기 최종 출력 신호는 방향성 결합기(20)에 의해 커플링되어 상기 송신 전력 측정 장치(100)에 입력된다.

상기 최종 출력단에서 커플링된 입력신호는 다음과 같다.

.........(식1)

(Frf는 측정하고자 하는 주파수 대역)

상기 입력된 최종 출력 신호는 대역 통과 여파기(1)에 의해 대역 제한되는데, 필요한 주파수 대역의 신호 성분은 존재하고 그 외의 성분은 제거된다.

상기 대역 제한된 신호는 혼합기(2A)에 입력되어, 피엘엘부(2B)로부터 출력된 로컬 주파수와 혼합된 중간 주파수 신호가 생성되게 되는데, 상기 중간 주파수 신호는 다음과 같다.

.......(식2)

(delF는 측정하고자 하는 주파수 대역)

상기 중간 주파수 신호는 특정 채널의 전력을 측정하기 위해 대역 제한 특성이 좋은 탄성 표면파 대역 통과 여파기(3)에 의해 다시 특정 채널 주파수 신호로여파된다.

상기 탄성 표면파 대역 통과 여파기(3)에 의해 대역 제한된 신호는 감쇄부(4)와 증폭기(5)에 의해 일정한 레벨로 유지되어 상기 A/D컨버터(6)에 입력된다.

A/D 컨버터(6)는 중간 주파수 대역의 송신 출력의 특정 채널 신호를 샘플링 클럭에 따라 샘플링하여 출력하는데, 출력되는 신호는 다음의 (식3)과 같고, 상기 샘플링된 신호의 주파수는 하기의 (식4)를 통해 기저 대역에 근접한다.

{ V}_{a }(t)= { V}_{if }(t)*sample(t) ..........(식3)

(t=n/{F}_{s} n은 1 이상의 정수.

{ F}_{s } 는 A/D 컨버터 클럭 주파수(또는 샘플링 주파수)

여기서, { F}_{s } 선택 조건은 중간 주파수 신호가 A/D 컨버터에 의해 샘플링된 후, A/D 컨버터의 출력에 불요파가 발생되지 않도록 중간 주파수 신호 대역폭의 2배 이상의 값으로 한다)

{ f}_{d }=m* { f}_{s }- { f}_{if } 또는 {f }_{d }=m* { f}_{s }- { f}_{if } (식4)

({f }_{d } 는 기저 대역에 근접하는 A/D 컨버터의 출력 샘플링 신호 주파수,

{ f}_{s } 는 샘플링 클럭의 주파수,

{ f}_{if } 는 A/D 컨버터에 입력되는 송신 출력의 특정 채널 신호의 주파수)

상기 A/D 컨버터(6)에서 출력된{f }_{d } 의 주파수 성분을 가지는 샘플링 신호는 디지털 신호 처리부(7)로 입력되는데, 상기 디지털 신호 처리부(7) 내부의 구조는 도 2에 도시된 것과 같으며, 다음과 같이 동작한다.

디지털 혼합기(7A)는 상기 입력된 샘플링 신호에 수치 제어 발진기(Numerically Controlled Oscillator ; 7B)에서 발생된{f }_{d } 의 주파수 성분을 혼합하여 기저 대역으로 다운 컨버젼한다.

상기 제곱기(7C)는 상기 디지털 기저 대역 신호를 제곱하여 볼트 단위의 디지털 전압 신호를 와트 단위의 디지털 전력 신호로 변환한다.

상기 디지털 전력 신호는 제 1 이동 평균 여파기(MA1; 7D)로 전송되어 주파수 영역에서는 기저 대역의 전력 성분이 여파되며, 시간 영역에서는 신호 성분이 평균값으로 변환된다. 제 1 이동 평균 여파기(7D)는 FIR 여파기 형태의 디지털 여파기로 설계되며, 상기 이동 평균 여파기(의 주파수 응답은 하기의 식5 와 같다.

........(식 5)

고주파 성분이 제거되어 기저 대역에 가까운 순수 파워 스펙트럼 성분만이 추출된 상기 WCDMA 전력 신호는 저장부(8)에 저장되며 중앙 연산 장치(CPU; 9)의 요구가 있을 경우 저장부(8)에서 중앙 연산 장치(9)로 전력 신호가 전송된다.

중앙 연상 장치(9)는 상기 저장부(8)에 저장된 특정 채널의 WCDMA 최종 출력 커플링 신호의 디지털 값, 즉 최종 출력 커플링 신호의 파워 신호를 송신 출력 파워 제어 수단(20)으로 전송한다.

상기 중앙 연산 장치(CPU : 9)는 상기 저장부(8)에 저장된 디지털 전력 신호와 온도 센서에 의해 측정된 현재 온도에 따른 보상 데이터를 입력받아 그에 대응한 측정 전력값을 송신 전력 제어부(30)에 출력한다.

상기 송신 전력 제어부(20)는 중앙 연산 장치(9)에서 전송된 WCDMA 최종 출력 커플링 신호의 세기를 이용하여 WCDMA 최종 송신 출력 파워를 제어한다.

그러나, 상기의 종래 기술을 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 멀티 FA를 송신 안테나로 출력하려고 할 때, 송신 전력 측정 장치에서 FA별 채널 전력를 검출하기 위해, FA별로 순차적 PLL 튜닝함으로써, 순수 멀티 FA 전력 검출 소요 시간에 PLL 튜닝 시간이 더해지므로 실시간 전력 검출시 소요 시간이 증가하는 문제가 있다.

둘째, 아날로그에서 디지털 신호로 데이터 변환시, 아웃 밴드에 원하지 않는 신호가 발생시 순수 전력에 원하지 않는 전력 더해지므로 전력 모니터링 시 정밀도가 저하한다는 문제점이 있다.

셋째, A/D 컨버터로부터 출력된 신호를 기저 대역으로 다운 컨버젼하기 위해 수치 제어 발진기를 사용하므로, 전체 노이즈 및 불요파 발생으로 인한 전력 모니터링시 정밀도가 저하한다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 디지털 출력단에 다수의 디지털 여파기를 병렬로 연결하여 각 FA 별 채널 전력 또는 각 FA별 채널 전력을 합하여 송신 안테나 섹터별 총 전력을 측정할 수 있는 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기지국 최종 송신 출력을 커플링하여 그 신호에서 잡음을 소거 및 증폭시켜 디지털 변환 가능한 신호로 출력하는 아날로그 신호 처리부와; 상기 아날로그 신호 처리부로부터 출력된 아날로그 신호를 샘플링하여 샘플 데이터를 출력하는 A/D 변환기와; 상기 A/D 변환기로부터 출력된 다수의 FA를 여파하여 저장하고, 제어부로부터 제어신호에 따라 출력된 특정 채널의 신호를 절대화된 값으로 변환하여 그 샘플링 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부와; 상기 디지털 신호 처리부에 상기 평균 전압을 전력 값으로 변환하여 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치를 포함하는 시스템 블록 구성도.

도 2는 종래 기술에 따른 디지털 신호 처리부의 내부 블록 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치를 포함하는 시스템 블록 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 디지털 신호 처리부의 내부 블록 구성도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 대역 통과 여파기 2A : 혼합부

2B : PLL 3 : 탄성 표면파 여파기

4 : 감쇄부 5 : 증폭기(AMP)

6 : A/D 컨버터 7' : 디지털 신호 처리부

9 : CPU 10 : 아날로그 신호 처리부

20 : 방향성 결합기 30 : 송신 전력 제어부

200 : 송신 전력 측정 장치

이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치를 포함하는 시스템 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치는 기지국 최종 송신 출력을 커플링하여 그 신호에서 잡음 소거 및 증폭시켜 디지털 변환 가능한 신호로 출력하는 아날로그 신호 처리부(10)와; 상기 아날로그 신호 처리부(10)로부터 출력된 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 출력하는 A/D 변환기(6)와; 상기 A/D 변환기(6)로부터 출력된 다수의 FA를 여파하여 저장하고, CPU(9)로부터의 제어신호에 따라 출력된 특정 채널의 신호를 절대화된 값으로 변환하여 그 샘플링 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부(7')와; 상기 디지털 신호 처리부(7')에 상기 평균 전압을 전력 값으로 변환하여 출력하는 CPU(9)를 포함하여 구성된다.

상기 아날로그 신호 처리부(10)는 종래 기술에서 상술한 바와 동일하므로 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 디지털 신호 처리부의 내부 블록 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 디지털 신호 처리부(7')는 고주파 신호를 제거하는 다수의 유한 임펄스 응답 여파기(도면에는 FIR 필터로 표시; 이후 FIR 필터로 기재함)가 병렬로 연결된 유한 임펄스 응답 여파기부(7'A; 도면에는 FIR 필터부로 표시; 이후 FIR 필터부로 기재함)와; 상기 각 FIR 필터에서 출력되는 신호를 각각 저장하는 다수의 레지스터가 병렬로 연결되고, 상기 CPU(9)로부터의 레지스터 선택 신호를 인가받아 그에 해당하는 레지스터에 저장된 신호를 출력하는 저장부(7'B)와; 상기 저장부(7'B)로부터 출력되는 신호를 부호없는 신호 값으로 변환하여 그 절대값을 생성하는 절대화기(7'C; 도면에는 ABS로 표시, 이후 ABS로 기재함)와; 상기 샘플링 전압의 합을 샘플링 개수로 나누어 출력하는 이동 평균 여파기(7'D; 도면에는 MA로 표시, 이후 MA로 기재함)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 상태에서의 동작 설명은 다음과 같다.

도 3에서 A/D 변환기(6)로부터 { V}_{a } (t)가 출력되기까지의 과정은 상술한 종래 기술과 동일하므로 생략하고, 상기 { V}_{a } (t)가 입력된 디지털 신호 처리부(7')의 동작 설명은 다음과 같다.

상기 A/D 컨버터(6)로부터의 출력 신호는 원하는 신호와 원하지 않는 신호의 합으로써, 상기 FIR 필터부(7'A)에 입력되면 4개의 FIR 필터를 통과하게 되므로, 원하는 4FA 신호의 전압의 크기(Vf(t))가 출력되는데, 이는 저장부(7'B)에 상기 각 FIR 필터와 병렬로 연결된 4개의 레지스터에 입력되어 저장된다.

상기 저장부(7)는 CPU(9)로부터의 레지스터 선택 신호에 따라 그에 해당하는 레지스터에 저장된 FA 신호를 ABS(7'C)에 출력한다.

상기 ABS(7'C)는 상기 저장부로부터의 출력을 부호없는 신호로 변환하여 상기 MA(7'D)에 입력한다.

상기 MA(7'D)는 샘플링 전압의 합을 샘플링 개수로 나눈 값을 출력하게 되는데, 그 출력값은 하기의 (식6)에 표현되어 있다.

1/n SUM from n=1 to n=Vf(t).......(식 6)

t= n/F_sn=1, 2, 3,....

상기 CPU(9)는 상기 평균 전압을 하기의 (식7)에 의해 dBm 단위의 전력값으로 변환하여 출력한다.

10 Log[1/n SUM from n=1 to n=Vf(t)]².......(식7)

상기 CPU(9)로부터 출력된 값은 송신 전력 제어부(30)에 출력되어, 상기 송신 전력 제어부(30)에 의해 최종 송신 전력이 조절된다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기에서 살펴본 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 멀티 FA를 송신 안테나로 출력시 송신 전력 측정 장치가 멀티 FA를 FA별 채널 파워를 검출하기 위해, FA별 순차적으로 RF PLL 튜닝할 필요가 없어, 파워 검출 소요 시간 단축으로 실시간 파워 검출이 가능하다.

둘째, 아날로그에서 디지털로 데이터 변환시, 아웃밴드내에 원하지 않는 신호가 디지털 FIR 여파기로 제거되므로 채널별 또는 총파워 파워 검출시 정밀도를 높이는 효과가 있다.

셋째, 채널별 안테나 송신 파워 측정 효과가 있다.

넷째, 송신 안테나 섹터별 총 파워 측정 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기지국 최종 송신 출력을 커플링하여 그 신호에서 잡음을 소거 및 증폭시켜 디지털 변환 가능한 신호로 출력하는 아날로그 신호 처리부와;

   상기 아날로그 신호 처리부로부터 출력된 아날로그 신호를 샘플링하여 샘플 데이터를 출력하는 A/D 변환기와;

   상기 A/D 변환기로부터 출력된 다수의 FA를 여파하여 저장하고, 제어부로부터 제어신호에 따라 출력된 특정 채널의 신호를 절대화된 값으로 변환하여 그 샘플링 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부와;

   상기 디지털 신호 처리부에 상기 평균 전압을 전력 값으로 변환하여 출력하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는

   고주파 신호를 제거하는 다수의 여파기가 병렬로 연결된 유한 임펄스 응답 여파기부와;

   상기 각 여파기에서 출력되는 신호를 저장하는 다수의 저장부가 병렬로 연결되고, 상기 제어부로부터의 저장부 선택 신호에 따라 신호를 출력하는 저장부와;

   상기 저장부로부터 출력되는 신호를 부호없는 신호 값으로 변환하여 그 절대값을 생성하는 절대화기와;

   상기 샘플링 전압의 합을 샘플링 개수로 나누어 출력하는 이동 평균 여파기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 기지국 송신 전력 측정 장치.