KR20030060504A - 코드분할 다중접속신호 측정 장치 - Google Patents

Abstract

코드분할 다중접속신호 측정 장치가, 코드분할 다중접속 주파수 대역의 연속 파형 신호를 발진하는 기준 발진기와, 상기 연속 파형 신호에 대하여 정확도가 높고 동적 범위가 큰 제1, 제3검출기들 및 PAR에 대하여 상대적으로 오차가 작은 제2검출기와, 상기 연속 파형 신호와 코드분할 다중접속신호를 입력하며, 소정의 제어에 응답하여 상기 두 입력 신호를 제1 및 제2 출력포트 중 적어도 하나를 통해 선택적으로 출력하는 신호 스위칭부와, 상기 제1 및 제2출력포트에 각각 접속되어 연속 파형 신호 혹은 코드분할 다중접속신호를 각각 RF 증폭 및 필터링하여 제1경로 상에 위치된 상기 제3검출기로 공급하는 제1 RF 증폭/필터부 및 제2경로 상에 위치된 상기 제1, 제2검출기로 공급하는 제2 RF 증폭/필터부와, 상기 제2 RF증폭/필터부로부터 출력되는 신호를 다운 컨버팅하여 중간주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호의 전력 레벨을 제어신호의 입력에 따라 감쇄시키는 가변 감쇄기와, 상기 가변 감쇄기와 상기 제1 및 제2검출기들의 입력단자 사이에 접속되어 상기 감쇄된 중간주파수신호를 상기 제1 및 제2검출기들의 입력으로 분배하는 2웨이 분배기와, 현재 입력되는 신호에 대한 상기 제1검출기의 측정값을 기준으로 상기 제2검출기가 최적 측정 범위에서 측정하도록 상기 가변 감쇄기를 제어하며, 상기 신호 스위칭부를 제어하여 상기 코드분할 다중접속신호가 상기 제1∼제3검출기에 선택적으로 제공되도록 하여 그들로부터 출력되는 검출값을 얻고, 상기 연속 파형 신호를 상기 제1∼제3검출기에 선택적으로 제공하여 그로부터 출력되는 검출값으로써 상기 산출된 코드분할 다중접속신호의 온도, PAR 및 이득이 보정된 값을 산출하는 제어기로 구성됨을 특징으로 한다.

Description

코드분할 다중접속신호 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS SIGNAL}

본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 CDMA라 함.)신호 측정 장치에 관한 것으로, 특히 PAR(Peak power to Average power Ratio: 이하 PAR이라 함.)과 온도의 영향을 고려한 CDMA신호 측정 장치에 관한 것이다.

디지털 전송 방식은 아날로그 전송 방식에 비해 많은 장점을 갖고 있다. 그래서 이동통신의 CDMA방식 채택을 비롯하여 무선데이터 전송, 위성방송과 지상방송, 무선가입자망 등 거의 모든 분야에서 디지털화가 진행되고 있다.

상기 무선가입자망에서 사용하는 기지국 송신부 및 가입자 단말기의 송신부 성능을 측정하기 위해서는 공중선 전력, 주파수 허용 오차, 점유 주파수 대역폭,코드 도메인 전력(code domain power) 측정 등을 포함하여 여러 항목의 측정을 권고하고 있다.

송신부에서 RF 전체 출력을 측정하는 경우에 대하여 설명하면, 전체 전력은 송신기의 정규 부하 임피던스와 같은 저항을 갖는 부하에 전달되는 평균 전력(mean power)이다. 송신기의 출력은 시스템 용량, 커버리지, 신호의 품질 등을 결정하는 중요한 요소이다. 만약 기지국 송신기의 출력이 커버리지를 위한 최소 출력 레벨보다 떨어지면 커버리지가 감소하고, 호가 단절된다. 반면에, 커버리지를 위한 출력 레벨보다 높으면 파일럿 신호를 3개 이상 수신하는 파일럿 폴루션(pilot pollution)으로 인한 혼신을 가져와 시스템 용량 감소와 신호의 품질 저하를 초래한다. 또한 CDMA방식에서는 단순히 기지국의 전체 출력만을 측정하여서는 시스템이 정상적으로 동작하는지 파악 할 수 없고, 코드 영역별(즉, 각 채널별) 출력을 측정하여야 한다. 다시 말해서, 코드 변조를 통하여 채널을 구분하는 CDMA방식은 시간이나 주파수 영역이 아닌 코드 영역에 대한 신호 분석과 같은 새로운 측정 기술을 필요로 한다. 코드별로 전력을 분석하여 각종 코드가 정상적으로 동작되는지 여부를 파악함으로써 기지국의 섹터에 대한 용량을 극대화하여 사용할 수 있다.

상기와 같은 측정 항목 등은 스펙트럼 분석기를 이용하여 측정할 수 있다. 일반적인 스펙트럼 분석기의 측정 방법으로 측정한 값은 파고율(crest factor)을 보정하여야 한다. CDMA신호의 전력을 측정하기 위한 일반적인 방법은 특정 대역의 신호를 필터링 하는 필터 및 전력 검출기(power detector)를 이용하는 것이다. 그러나 전력 검출기를 이용하는 종래의 장치는 인쇄회로기판(Print Circuit Board:PCB) 상에 구현하기에 많은 제한을 갖는다. 예를 들면, 크기에 제한을 가지므로 사용할 수 있는 전력 검출기의 종류가 제한된다. 이 뿐만 아니라, 특정한 계측 장비에 장착되어 온도 조절이 용이치 않는 경우가 많으며, 빠른 응답시간, 동적 범위(dynamic range) 등을 고려할 때, PAR에 의한 오차가 있는 검출기를 사용해야 할 경우가 생긴다. 온도에 따른 경로 상의 이득(gain)이 변하게 되는 것도 오차의 한 요인이며, 전력 검출기(detector)의 온도 특성도 정확도에 영향을 주게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 온도 조절이 불가능한 경우 CDMA신호의 전력 측정을 보다 정확하게 할 수 있도록 하는 CDMA신호 측정 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 측정하여야 할 신호의 PAR을 인지하지 못하는 상황에서 전력 검출기의 정확도를 높일 수 있도록 하는 CDMA신호 측정 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CDMA신호 측정 장치는, CDMA 주파수 대역의 연속 파형(Continuous Wave: 이하 CW라 함.) 신호를 발진하는 기준 발진기와, 상기 CW신호에 대해 정확도가 높고 측정 동적 범위가 크게 설정되어진 제1, 제3검출기들 및 측정 동적 범위가 작게 설정되어진 제2검출기와, 상기 발진된 CW신호와 CDMA신호를 입력하며 소정의 제어에 응답하여 상기 두 입력신호를 제1 및 제2 출력포트 중 적어도 하나를 선택적으로 하나의 출력포트로 출력하는 신호 스위칭부와, 상기 신호 스위칭부의 제1 및 제2출력포트에 각각 접속되어 선택적으로 입력되는 CW신호 및 CDMA신호를 각각 RF증폭 및 필터링하여 제1경로상에 위치된 상기 제3검출기로 공급하는 제1 RF 증폭/필터부 및 제2경로상에 위치된 상기 제1, 제2검출기로 공급하는 제2 RF증폭 및 필터부들과, 상기 제2 RF증폭 및 필터부로부터 출력되는 신호를 다운 컨버팅하여 중간주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기 추출된 중간 주파수의 출력 전력 레벨을 제어 신호의 입력에 대응하여 감쇄하여 상기 입력 경로상에 공급하는 가변 감쇄기와, 상기 가변 감쇄기와 상기 제1 및 제2검출기들의 입력단자 사이에 접속되어 상기 감쇄 제어된 중간주파수를 상기 제1 및 제2검출기들의 입력으로 분배하는 2웨이 분배기와, 상기 제1 및 제2검출기들의 동적 범위 차에 의한 최적 측정 범위에 위치하도록 상기 가변 감쇄기의 감쇄값을 조절하고, 상기 신호 스위칭부를 선택적으로 제어하여 상기 CDMA신호를 상기 제1, 제2 및 제3경로상의 제1, 제2 및 제3검출기로 제공되도록 하여 그들로부터 출력되는 검출값를 산출하고, 상기 CW신호를 상기 제1, 제2 및 제3검출기로 제공하여 그로부터 출력되는 값으로서 상기 산출된 CDMA신호의 온도, PAR 및 이득이 보정된 값을 산출하는 제어기로 구성함을 특징으로 한다.

상기 제2검출기는 RMS(Root Mean Square) 검출기와 같이 PAR에 대해 상대적으로 오차가 작은 것을 사용하는 것이 좋다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코드분할 다중접속신호 측정 장치의 블럭 구성도를 나타내는 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된실시 예에 제한되지 않으며, 이들 실시예는 설명을 위한 것이라는 것이며 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 가능한 전술한 도면들과 동일한 기능을 수행하는 구성 요소들은 동일한 도면의 번호를 부여하여 설명함에 유의 바란다.

당업자들이 잘 알고 있는 바와 같이, 본 발명은 이동 통신망에서 방법 및 로밍 제어 장치 등의 제품으로 구현될 수 있다. 그러므로 본 발명은 완전히 하드웨어적인 구현, 소프트웨어적인 구현, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 특징을 결합한 구현 형태를 가질 수 있으며, 이를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 하기와 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코드분할 다중접속신호 측정 장치의 블럭 구성도를 나타내는 도면이다.

기준발진기 12는 미리 설정된 CW신호를 발진한다. 상기 기준 발진기 12로부터 출력되는 CW신호는 파고율을 가지는 CDMA신호가 일 측으로 입력되는 제1스위치 14의 또 다른 단자로 입력된다. 신호 스위칭부는 제1스위치 14 및 제2스위치 16으로 이루어지며, 상기 발진된 연속 파형 신호와 코드분할 다중접속을 입력하며 소정의 제어에 응답하여 상기 두 입력신호를 제1 및 제2 출력포트 중 적어도 하나를 통해 선택적으로 출력한다. 도 1을 참조하면, 제1스위치 14는 후술하는 제어기 36으로부터 출력되는 스위칭제어신호에 의해 상기 CDMA신호 혹은 CW신호 중에서 하나를 선택하여 출력단자에 접속된 제2스위치 16의 입력단자로 공급한다.

제1 RF 증폭/필터부 18과 제2 RF 증폭/필터부 22는 상기 신호 스위칭부의제1 및 제2출력포트, 즉 상기 제2스위치 16의 두 출력단자에 연결된다. 제1 RF 증폭/필터부 18은 입력되는 연속 파형 신호 혹은 코드분할 다중접속신호를 각각 RF 증폭 및 필터링하여 제1경로 상에 위치된 상기 제3검출기 34로 공급한다. 그리고 제2 RF 증폭 및 필터부 22는 제2경로 상에 위치된 상기 제1 및 제2검출기 34, 32로 공급한다.

믹서 24는 상기 제2 RF 증폭 및 필터부 22의 출력단자에 연결되며, 상기 제2 RF 증폭/필터부로부터 출력되는 신호와 미리 설정된 국부 발진주파수를 믹싱하여 다운 컨버팅된 신호를 출력한다.

중간 주파부(intermediate frequency part: 이하 IF부라 함.) 26은 상기 믹서 24에 의해 다운 컨버팅된 신호를 필터링하여 중간주파수를 출력한다.

가변 감쇄기 28은 상기 제2 RF증폭 및 필터부로 22부터 출력되는 신호를 다운 컨버팅 하여 중간 주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기 추출된 중간 주파수의 출력 전력 레벨을 제어신호의 입력에 대응하여 감쇄시켜 상기 입력 경로상에 공급한다.

2웨이 분배기 30은 상기 가변 감쇄기 28과 상기 제1 및 제2검출기들 34, 32의 입력단자 사이에 접속되어 상기 감쇄 제어된 중간 주파수를 상기 제1 및 제2검출기들 34, 32의 입력으로 분배한다.

제어기 36은 상기 제1 및 제2검출기들 34, 32의 동적 범위 차에 의한 최적 측정 범위에 위치하도록 상기 가변 감쇄기 28의 감쇄값을 조절하고, 상기 신호 스위칭부를 선택적으로 제어하여 상기 코드분할 다중접속신호를 상기 제1, 제2 및제3경로 상의 제1, 제2 및 제3검출기 34, 32, 20으로 제공되게 하여 그들로부터 출력되는 검출값을 산출하고, 상기 연속 파형 신호를 상기 제1, 제2 및 제3검출기 34, 32, 20으로 제공하여 그로부터 출력되는 값으로써 상기 산출된 코드분할 다중접속신호의 온도, PAR 및 이득이 보정된 값을 산출한다.

여기서 제1검출기 34, 제3검출기 20은 CW신호에 대해 정확도가 높고, 동적 범위가 큰 것을 사용한다. 제2검출기 32는 RMS 검출기와 같이 PAR에 대해 상대적으로 오차가 작은 것을 사용한다.

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Pow 함수는 입력 포트의 신호에 대해서 검출기의 특성 값을 대응시킨 것이다. C0는 CW에 대한 PAR값이다. att는 메인 패스(main path) 상에 설정된 감쇄값이다. att_ref는 측정할 때 기준으로 설정한 감쇄값이다. VA, VB, 그리고 VC는 제1검출기 34, 제2검출기 32, 제3검출기 20의 출력 전압이다. C는 PAR을 나타내는 변수이다.

1) CW, T = T0(상온)에서

Pow_A(T0, C0, att_ref, VA), Pow_B(T0, C0, att_ref, VB), Pow_C(T0, C0, VC)

2) CW에 대해 ∂Pow_C/∂T를 구한다.

3) CW, att_ref 를 중심으로

∂Pow_A/∂T, ∂Pow_B/∂T를 구한다.

4) T = T0, att_ref에서 PAR을 변화시켜 가며 Pow_A(T0, C, att_ref, VA),Pow_B(T0, C, att_ref, VB)를 측정한다. 하지만 실제로 PAR을 변화시켜 가며 Pow_A, Pow_B 데이터 세트를 구하기는 어렵다. 이 경우 PAR을 나타내는 변수 C는 정확히 PAR에 의존하는 변수이면 된다. 다만, Pow_A와 Pow_B 가 변수 C에 대한 단조 함수가 되어야 한다.]

[측정 및 측정값 계산]

편의상 신호의 크기, 이득 등은 대수 스케일(logarithm scale)로 표시한다.

1) 임의의 파고율을 가진 신호가 들어온다. 이때 제1스위치 14는 신호 입력 포트에 연결되어 있다.

보통 제2검출기 32의 측정 동적 범위는 작고, 제1검출기 34의 측정 동적 범위는 넓기 때문에 현재 들어오는 신호에 대한 제1검출기 34의 측정값을 기준으로 제2검출기 32가 최적의(optimum) 측정 범위에서 측정될 수 있도록 가변 감쇄기(variable attenuator) 28의 값을 조정한다. 감쇄기값을 조정할 때에는 온도나 PAR의 영향을 무시한다.

2) 제1검출기 34와 제2검출기 32가 측정을 하면 출력 전압 VA1과 VB1이 나온다. 현재 온도, 이득 변화량, 그리고 PAR을 알지 못하므로 이들에 대한 보정이 필요하다.

3) 제1스위치 14를 기준발진기 12로 연결한다. 그리고 VA2, VB2를 측정하고 제2스위치 16을 제3검출기 20으로 연결하여 VC2를 측정한다.

4) VA2와 VB2에서 하기 <수학식 1>과 같이 △T를 구한다.

여기서 det_A와 det_B는 각각 제1검출기 34와 제2검출기 32의 입력 포트에서의 신호 전력을 나타낸다.

Pow_A(T, C, att, VA) = G(T, C, att) + det_A(T, C, VA)

Pow_B(T, C, att, VB) = G(T, C, att) + det_B(T, C, VB)

det_A(T, C0, VA2) = det_B(T, C0, VB2)

5) 하기 <수학식 2>과 같이 △T와 VC2에서 제3검출기 20으로 측정한 기준신호의 크기를 구한다.

6) 이득 보정을 위해서 <수학식 3>과 같이 △T와 VA2를 이용하여 다음 값을 구한다.

7) 메인 패스의 감쇄값 변화에 의한 이득 보정값 △G를 다음과 같이 구한다. △G ~ Pow_C(T,C0,VC2) -Pow_A(T0,C0,att_ref,VA1)

이때 메인 패스에서의 PAR 변화로 인한 이득의 영향이 있을 수 있지만, 선형화 가능한 영역에서 동작하도록 설계함으로써 그 영향은 무시할 수 있다.

8) △T, VA1, 및 VB1을 이용하여 하기 <수학식 4>와 같이 △C를 구한다.

9) 하기 <수학식 5>와 같이 온도, PAR, 그리고 이득 변화가 보정된 측정값을 구한다.

상술한 예에서는 하나의 실시예를 들어 설명하였으나, 당업자들이 잘 아는 바와 같이, 전술한 예는 본 발명을 제한하거나 또는 범주를 한정시키려는 것이 아니라 본 발명을 설명하려는 것일 뿐이다. 이들 예는 본 발명의 장점을 가지는 다수의 상이한 방식으로 변형될 수 있다.

도면, 상세한 설명, 그리고 실시예에서 본 발명의 전형적인 바람직한 실시예가 개시되었고 특정한 개념이 사용되었지만 이들 개념은 본 발명을 제한하려는 것이 아니며, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구의 범위 및 각 구성요소에 균등한 것에 의해 정의되어야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 측정방법을 통해 온도 및 PAR을 모르는 상황에서도 메인 패스의 이득 변화를 보정할 수 있다. 또한 온도 변화에 대한 영향(메인 패스의 이득 변화, 검출기의 온도 특성) 및 PAR에 의한 영향을 보정할 수 있다.

Claims (3)

1. 코드분할 다중접속 주파수 대역의 연속 파형 신호를 발진하는 기준 발진기와,

   상기 연속 파형 신호에 대하여 정확도가 높고 동적 범위가 큰 제1, 제3검출기들 및 PAR에 대하여 상대적으로 오차가 작은 제2검출기와,

   상기 연속 파형 신호와 코드분할 다중접속신호를 입력하며, 소정의 제어에 응답하여 상기 두 입력 신호를 제1 및 제2 출력포트 중 적어도 하나를 통해 선택적으로 출력하는 신호 스위칭부와,

   상기 제1 및 제2출력포트에 각각 접속되어 연속 파형 신호 혹은 코드분할 다중접속신호를 각각 RF 증폭 및 필터링하여 제1경로 상에 위치된 상기 제3검출기로 공급하는 제1 RF 증폭/필터부 및 제2경로 상에 위치된 상기 제1, 제2검출기로 공급하는 제2 RF 증폭/필터부와,

   상기 제2 RF증폭/필터부로부터 출력되는 신호를 다운 컨버팅하여 중간주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호의 전력 레벨을 제어신호의 입력에 따라 감쇄시키는 가변 감쇄기와,

   상기 가변 감쇄기와 상기 제1 및 제2검출기들의 입력단자 사이에 접속되어 상기 감쇄된 중간주파수신호를 상기 제1 및 제2검출기들의 입력으로 분배하는 2웨이 분배기와,

   현재 입력되는 신호에 대한 상기 제1검출기의 측정값을 기준으로 상기 제2검출기가 최적 측정 범위에서 측정하도록 상기 가변 감쇄기를 제어하며, 상기 신호 스위칭부를 제어하여 상기 코드분할 다중접속신호가 상기 제1∼제3검출기에 선택적으로 제공되도록 하여 그들로부터 출력되는 검출값을 얻고, 상기 연속 파형 신호를 상기 제1∼제3검출기에 선택적으로 제공하여 그로부터 출력되는 검출값으로써 상기 산출된 코드분할 다중접속신호의 온도, PAR 및 이득이 보정된 값을 산출하는 제어기로 구성함을 특징으로 한다.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 RF 증폭/필터부로부터 출력되는 신호와 미리 설정된 국부 발진주파수를 믹싱하여 다운 컨버팅된 신호를 출력하는 믹서와,

   상기 믹서에 의해 다운 컨버팅된 신호를 필터링하여 중간주파수를 출력하는 중간 주파부를 더 포함함을 특징으로 하는 코드분할 다중접속신호 측정 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어기에 의한 보정된 값의 산출은 다음 <수학식 6>∼<수학식 10>와 같은 계산을 통하여 이루어지는 것임을 특징으로 하는 코드분할 다중접속신호 측정 장치.