KR200338121Y1 - 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 이동통신 시스템에 적용되는 수신경로 레벨 측정 장치에 관한 것으로, 특히 별도의 신호 발생원 없이 수신 경로 레벨을 측정할 수 있도록 하는 이동 통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치에 관한 것이다.

상기와 같이 제안된 본 고안인 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치를 이루는 구성수단은, 업다운 변환기와, 송신분배회로부와, 파워 증폭기와, 프런트-엔드단으로 이루어진 이동통신 시스템 송신단과; 상기 이동통신 시스템 송신단의 송신 신호를 검출하는 커플러와, 하향 주파수 변환을 위한 국부 신호를 발생하는 국부신호 발생부와, 상기 검출신호와 국부신호를 이용하여 원하는 주파수로 하향시키는 주파수 변환기와, 주파수 변환기로부터 출력된 신호 중 원하는 신호만을 선택하기 위한 대역 통과 필터와, 대역 통과 필터로부터 출력된 신호를 일정한 레벨로 조정하여 이동통신 시스템 수신단의 레벨 측정을 위한 기준신호를 출력하는 가변감쇄부를 포함하여 이루어진 기준신호 발생부와; 상기 기준신호 발생부로부터 기준신호를 입력받아 수신경로 레벨 측정이 되는 프런트-엔드단과, 파워 분배부와, 업다운 변환기로 구성된 이동통신 시스템 수신단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하여, 별도의 신호 발생 장치 없이도 수신경로의 레벨을 측정할 수 있어 경제적으로 유용하다.

Description

이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치{a apparatus for measuring level of the receiver path in the system}

본 고안은 이동통신 시스템에 적용되는 수신경로 레벨 측정 장치에 관한 것으로, 특히 별도의 신호 발생원 없이 수신 경로 레벨을 측정할 수 있도록 하는 이동 통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템에 적용되는 관련된 시스템(교환기, 기지국 등)에는 송신 경로의 신호를 처리하는 송신단과 수신경로의 신호를 처리하는 수신단이 함께 존재한다. 따라서, 시스템에서 이동하는 신호가 정상적으로 처리되는지를 측정하는 것은 시스템 운용에 있어서 매우 중요한 것이다.

수신단에서 신호가 정상적으로 처리되는지 확인하는 수신경로 레벨 측정 장치에 대한 종래의 구성을 보면 도 1과 같다.

즉, 종래의 일반적인 이동통신 시스템에 사용하는 수신 경로 레벨 측정 장치는, 송신신호 또는 수신신호의 분리 및 수신된 신호를 증폭하기 위한 프런트-엔드(Front-End)부(2)와, 입력된 수신신호를 각 목적에 맞게 분배하는 파워 분배부(3)와 입력된 수신신호를 중간 주파수로 하향시키는 업다운 변환부(4)로 구성된 이동통신 시스템의 수신단과, 수신 경로 레벨을 시험하기 위해 기준이 되는 수신신호(기준 신호)를 발생시켜 상기 프런트-엔드(Front-End)부(2)에 출력해주는 신호 발생기와(1)를 포함하여 이루어져 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어져 있는 종래의 수신 경로 레벨 측정 장치에서 수신단의 이상 유무를 점검하기 위해서는 별도의 신호 발생기(1)를 이용하여 프런트-엔드단(2)에 기준이 되는 수신신호를 입력시킨 후, 프런트-엔드단(2), 파워 분배부단(3), 업다운 변환부단(4)에 각각 테스트 장비를 연결하여 적정한 레벨 신호가 측정되는지 점검하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 수신경로 레벨 측정 장치로 수신경로 레벨을 시험을 하는 경우에는 반드시 고가의 신호 발생기가 별도로 있어야 하며, 넓은 지역에 분포되어 있는 이동 통신 시스템의 측정을 위해 신호 발생 장비를 계속 휴대하기에 불편함이 있으며 특히, 시스템이 옥상 상단이나 타워(Tower)에 설치되어 있는 경우 측정하기 곤란한 문제점이 발생한다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 별도의 신호 발생 장치 없이 기존의 이동통신 시스템의 송수신단의 신호를 적절하게 변형하여 수신경로 측정 신호를 발생시켜, 수신경로 레벨을 측정할 수 있는 수신경로 레벨 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 수신경로 레벨 측정 장치의 구성도이다.

도 2는 본 고안에 적용되는 수신경로 레벨 측정 장치의 구성도이다.

도 3은 국부신호 발생부의 상세 블럭도이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 본 고안인 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치를 이루는 구성수단은,

이동통신 시스템의 수신경로 레벨 측정 장치에 있어서,

업다운 변환기와, 송신분배회로부와, 파워 증폭기와, 프런트-엔드단으로 이루어진 이동통신 시스템 송신단과;

상기 이동통신 시스템 송신단의 송신 신호를 검출하는 커플러와, 하향 주파수 변환을 위한 국부 신호를 발생하는 국부신호 발생부와, 상기 검출신호와 국부신호를 이용하여 원하는 주파수로 하향시키는 주파수 변환기와, 주파수 변환기로부터 출력된 신호 중 원하는 신호만을 선택하기 위한 대역 통과 필터와, 대역 통과 필터로부터 출력된 신호를 일정한 레벨로 조정하여 이동통신 시스템 수신단의 레벨 측정을 위한 기준신호를 출력하는 가변감쇄부를 포함하여 이루어진 기준신호 발생부와;

상기 기준신호 발생부로부터 기준신호를 입력받아 수신경로 레벨 측정이 되는 프런트-엔드단과, 파워 분배부와, 업다운 변환기로 구성된 이동통신 시스템 수신단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고,

상기 국부신호 발생부는 주파수 변경이 가능한 VCO(Voltage Control Oscillator)와, 상기 VCO 출력 신호를 입력받아 분주하는 주파수 분주기와, 주파수분주기 출력신호의 주파수와 기준주파수를 비교하여 그 차를 상기 VCO에 출력하는 위상 비교기와, 상기 주파수 분주기를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하고,

상기 송신단의 송신 신호는 업다운 변환기 또는 프런트-엔드단으로부터 출력되는 신호로 하는 것을 특징으로 하며, 상기 가변 감쇄부는 상기 제어부의 제어를 받아 기준 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 작용과 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 2는 본 고안에 적용되는 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치를 이루는 구성도이고, 도 3은 국부신호 발생부의 상세 블럭도이다.

일반적인 이동통신 시스템에 관한 시스템(교환기, 기지국, 단말기 등)에는 송신단과 수신단이 공존하게 된다. 본 고안은 수신단의 수신 경로가 정상적으로 동작하는지를 확인하기 위하여 수신 경로의 레벨을 측정하기 위해 필요로 하는 기준 신호를 별도의 신호 발생기 없이 시스템의 송신단의 송신신호를 이용하여 기준신호를 발생시키는 것이 특징적이다.

도 2는 수신경로 레벨 측정 장치에 관한 전체적인 블럭도인데, 크게 송신단(10)과 기준신호 발생부(20)와 수신단(40)으로 구성되어 있고, 상기 기준신호 발생부는 커플러(21), 주파수 변환기(22), 대역 통과 필터(23), 그리고 가변 감쇄부(24)와 국부신호 발생부(30)로 이루어져 있다. 한편, 상기 국부신호발생부(30)에 관련된 구성수단과 작용은 도 3을 참조하여 후술한다.

송신단과 수신단의 구성수단과 작용은 종래와 동일하므로 간단히 설명하고 기준신호 발생부(20)에 관해서 상세히 설명한다.

이동통신 시스템의 송신단(10)은 업다운 변환기, 송신분배 회로부, 파워 증폭기, 프런트-엔드(Front-End)단으로 이루어져 있는데, 업다운 변환기(11)는 입력된 신호를 RF 신호로 만들고, 송신분배 회로부(12)는 송신될 신호를 분배를 하고, 파워 증폭기(13)는 충분한 송신을 위한 고출력 증폭을 담당하며, 프런트-엔드단(14)은 송수신 분배 및 파워 모니터링을 하기 위한 구성요소들이다.

상기와 같은 이동통신 시스템에서 송신되는 신호를 수신하여 이동통신 시스템의 수신단의 수신경로를 측정하기 위한 기준 신호를 발생시키는 구성수단이 필요로 하는데, 이 구성수단이 본 고안의 특징적 구성수단인 기준신호 발생부(20)다.

기준신호 발생부(20)은 커플러(21), 주파수 변환기(22), 대역통과 필터(23), 가변 감쇄부(24)와 그리고 국부신호 발생부(30)로 구성되어 있다.

커플러(21)는 이동통신 시스템의 송신단의 송신신호를 샘플링(검출)을 수행하여 기준신호를 발생시키기 위한 신호를 제공한다. 그리고 국부신호 발생부(30)는 원하는 주파수를 가지는 수신신호(기준신호)를 발생하기 위해 국부신호를 발생한다. 즉, 이동통신 시스템의 송신단의 송신신호는 고주파수를 가지는 신호이고, 수신단의 수신경로를 측정하기 위한 수신신호(기준신호)는 저주파수에 해당하므로, 주파수를 하향할 필요가 있는데, 이 주파수 하향을 위한 국부 신호를 제공하는 것이 국부신호 발생부이다. 후술하겠지만, 송신신호의 주파수가 가변되는 경우를 대비하여 원하는 기준신호(수신신호)의 주파수를 만들기 위해 이 국부신호 발생부에서 발생하는 신호의 주파수는 가변시킬 수 있다.

한편, 커플러에서 검출하는 송신단의 송신신호는 반드시 프런트-엔드단의 출력신호에 한정하는 것이 아니라, 업다운 변환기 또는 프런트-엔드단으로부터 출력되는 신호로 할 수 있다. 이는, 운용자의 의도에 따라 변경될 수 있는 사항일 것이다.

주파수 변환기(22)는 상기 커플러와 국부신호 발생부에서 입력되는 신호를 이용하여 원하는 주파수로 하향시키는 역할을 담당한다. 즉, 수신단의 수신경로를 측정하기 위한 기준신호(수신신호)의 주파수를 만들어 내는 것이다.

대역통과 필터(23)는 상기 주파수 변환기에서 출력되는 신호 중에 원하는 주파수대의 신호만을 여파하여 선택하고, 가변 감쇄부(24)는 상기 대역통과 필터를 통과한 여파된 신호를 입력받아 이동통신 시스템의 수신단의 수신경로를 측정하기 위한 기준신호의 레벨을 조정하는 역할을 한다. 후술하겠지만, 상기 가변 감쇄부는 국부신호 발생부(30)에 포함되는 제어부의 제어를 받아 일정한 레벨을 가지는 기준신호를 출력하여 이동통신 시스템의 수신단에 전달한다.

상기의 기준신호 발생부(20)에 의해서 이동통신 시스템의 수신단의 수신경로를 측정하기 위해 필요로 하는 일정한 주파수를 가지는 기준신호(수신신호)가 발생되면, 이 신호는 수신단(40)에 입력되어 프런트-엔드단(41), 파워 분배부(42), 그리고 업다운 변환기(43)에 차례로 통과하게 된다. 그러면, 운용자는 상기 프런트-엔드단 또는 파워 분배부단 또는 업다운 변환기단에 각각 레벨을 측정하여 모듈이나 케이블의 이상유무를 파악할 수 있는 것이다.

앞에서 언급한 바와 같이, 기준신호 발생부(20)에 포함되어 있는 국부신호 발생부(30)에서 발생하는 신호의 주파수는 가변될 수 있다. 이하, 첨부된 도 3을 참조하여 국부신호 발생부의 구성수단과 그리고 작용을 상세히 설명한다.

일단, 국부신호 발생부에 관련하여 설명하기 전에 전제되어야 할 사항은 주파수 변환기에 입력되는 송신신호의 주파수와 수신단에 제공되는 기준신호(수신신호)의 주파수를 명확히 알고 있다면, 상기 주파수 변환기에 제공되는 국부 신호의 주파수는 명백히 알 수 있으므로 고정된 주파수를 가지는 신호를 발생하여 주파수 변환기에 제공하면 되는 것이다. 즉, 시스템이 달라질 경우 송신신호의 주파수는 변경될 수 있는 것이고, 이때 국부신호의 주파수는 변경이 요망되므로 주파수를 가변하여 주파수 변환기에 변경된 주파수를 가지는 국부신호를 제공하는 것이다.

도 3은 본 고안의 특징적 구성수단인 기준신호 발생부(20)에 포함되어 있는 국부신호 발생부(30)의 구성도를 보여주는데, 크게 VCO(Voltage Control Oscillator, 이하 "VCO"라 함), 주파수 분주기, 위상 비교기, 루프필터 그리고 제어부로 이루어져 있다.

VCO(31)는 외부 신호를 받아 자체 내에서 발생시키는 신호의 주파수를 변경할 수 있는 발진기이며, 원하는 주파수를 가지는 기준 신호(수신신호)를 발생시키기 위해 주파수 변환기에 일정한 주파수를 가지는 신호를 제공한다.

주파수 분주기(32)는 상기 VCO 출력단의 신호를 입력받아 제어부(35)의 제어를 받아 일정한 값으로 상기 VCO의 출력신호를 분주하여 위상 비교기에 제공한다.

위상 비교기(33)는 상기 주파수 분주기에서 출력되는 신호의 주파수와 외부에서 제공되는 기준 주파수를 비교하여 그 차를 출력하여 상기 VCO에 제공한다. 기준 주파수는 일반적으로 10M 클럭을 사용하는데, 통상적으로 자주 사용되는 TCXO를 사용하지 않고, 이동통신 시스템의 분배된 GPS 클럭을 이용함으로써 보다 정확한 값을 얻을 수 있다.

상기 위상 비교기에서 출력된 값은 루프필터(34)를 통하여 VCO로 입력된다. 그러면 VCO는 주파수를 조정하여 원하는 주파수를 정확히 얻어내어 주파수 변환기에 제공한다.

제어부(35)는 주파수 분주기를 제어하여 일정한 값으로 분주하게 만든다. 즉, 원하는 기준신호(수신신호)의 주파수를 만들어 내기 위해 VCO가 출력해야 하는 신호의 주파수를 만들기 위해 주파수 분주기를 제어하여 일정 값으로 분주하게 만든다. 또, 제어부는 가변 감쇄부를 제어하여 수신단의 수신경로를 측정할 기준신호의 레벨을 조절한다

다음은, 본 고안인 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정장치에 관한 바람직한 실시예를 본 고안의 특징적 구성수단인 기준신호 발생부를 중심으로 하여 상세히 설명한다.

일단, 커플러(21)는 기준신호를 만들기 위한 신호를 제공하기 위해 송신단의 어느 특정 단에서(프런트-엔드단 또는 업다운 변환기단) 출력되는 송신신호를 검출하여 주파수 변환기(22)에 제공한다. 그리고 국부신호 발생부에서는 기준신호의 주파수를 만들기 위해 특정 주파수를 가지는 국부신호를 주파수 변환기에 제공한다(이는 송신신호의 주파수와 기준신호의 주파수를 모두 안다는 가정 하에서 고정된 국부신호 주파수를 제공하는 경우이다).

상기 주파수 변환기(22)는 커플러(21)에서 입력된 신호와 국부신호 발생기(30)에서 입력된 신호를 이용하여 커플러에서 입력된 송신신호의 주파수와(Fc라 정의) 국부신호 발생기에서 입력된 신호의 주파수(Fo라 정의)를 더한 주파수(Fc+Fo)를 가지는 신호와 커플러에서 입력된 송신신호의 주파수에서 국부신호 발생기에서 입력된 신호의 주파수를 뺀 주파수(Fc-Fo)를 가지는 신호를 발생시킨다.

그러면, 대역통과 필터(23)는 두개의 주파수 대역을 가지는 신호를 입력받아 기준신호(수신신호)의 주파수(Fc-Fo) 대역만 통과시키고 나머지는 차단하여 가변 감쇄부로 신호를 전달한다.

상기 여파된 신호는 가변 감쇄부(24)에 입력되고, 제어부(35)의 제어 신호에 따라 가변 감쇄부는 일정 전압 레벨을 가지는 신호를 만들어 수신단의 수신경로 측정을 위한 완성된 기준신호를 수신단에 제공한다.

상기 가변 감쇄부에서 제공된 기준신호는 수신단을 통과하게 되고, 운용자는 수신단을 이루는 구성요소(프런트-엔드단, 파워 분배부, 업다운 변환기)의 각 단을 테스트 측정하여 모듈이나, 케이블 및 보드의 이상유무를 확인하면 된다.

만약, 다른 시스템에서 수신단의 수신경로를 측정하기 위해서는 상기와 같이 고정된 주파수 신호를 제공하는 국부신호 발생부에 의해서는 원하는 기준신호를 만들 수 없는 경우가 생긴다.

즉, 현재 국부신호 발생부에서는 90M 주파수를 가지는 신호를 발생시키고 있고, 다른 시스템에서 원하는 기준신호를 만들기 위해서 국부신호 발생부가 80M 주파수 신호를 발생시켜야만 하는 경우가 발생한다면, 주파수 변환기에 제공하는 신호의 주파수를 변경해서 제공할 필요가 있다.

이에 대해서 첨부된 도 3을 참조하여 계속해서 설명하면, 주파수 분주기(32)는 VCO(31)의 출력단의 신호(90M 주파수를 가지는 신호라 가정)를 입력받아서 제어부(35)의 제어를 받아 신호를 분주한다. 국부신호 발생부에서 80M 주파수를 가지는 신호를 만들어 주파수 변환기에 제공해야 하기 때문에, 제어부에서는 8분주를 하라는 제어신호를 보내게 된다고 할 수 있다.

그러면, 위상 비교기(33)에서는 상기 8분주된 신호와 외부에서 제공되는 기준 주파수(10M 주파수)를 가지는 신호의 위상을 비교하여 그 차를 루프필터에 제공한다(8분주된 신호의 주파수는 11.2M정도의 값이고 기준 주파수는 10M 이므로 그 차는 1.2M 정도의 값이 되고, 이 값이 VCO에 제공되는 것이다).

상기 위상 비교기(33)에서 출력된 값은 루프필터(34)를 지나 VCO(31)에 제공되게 되는데, 이 경우 VCO는 전달받은 값을 근거로 새로운 시스템에서 필요로 하는 원하는 기준신호의 주파수를 가지는 신호를 만든다. 즉, 90M 주파수를 가지는 신호를 발생하다가 80M 주파수를 가지는 신호를 만들어 주파수 변환기에 제공하는 것이다.

상기에서 만들어진 새로운 주파수(80M 주파수)를 가지는 신호는 송신 신호와 함께 주파수 변환기를 거친다. 그리고 주파수 변환기에서 출력된 신호는 저역 통과필터를 통과한 후 가변 감쇄부에서 일정 레벨로 조절된 다음 새로운 시스템의 수신단의 수신경로를 측정하기 위한 기준신호로 제공되는 것이다.

상기와 같은 구성수단과 바람직한 실시예를 가지는 본 고안인 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치에 의하면, 고가의 신호발생 장비 없이도 수신 경로 시험의 측정이 가능하며, 휴대성이 뛰어나 옥외형 이동통신 시스템 측정에도 적합한 효과가 있다.

또, 주파수 가변이 가능하므로 운용중인 시스템에서 수신 대역에 다른 주파수로 경로 시험용 수신 주파수를 발생시켜 측정 가능하므로 운용 중인 시스템에서도 중단하지 않고 시험이 가능한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 이동통신 시스템의 수신경로 레벨 측정 장치에 있어서,

   업다운 변환기와, 송신분배회로부와, 파워 증폭기와, 프런트-엔드단으로 이루어진 이동통신 시스템 송신단과;

   상기 이동통신 시스템 송신단의 송신 신호를 검출하는 커플러와, 하향 주파수 변환을 위한 국부 신호를 발생하는 국부신호 발생부와, 상기 검출신호와 국부신호를 이용하여 원하는 주파수로 하향시키는 주파수 변환기와, 주파수 변환기로부터 출력된 신호 중 원하는 신호만을 선택하기 위한 대역 통과 필터와, 대역 통과 필터로부터 출력된 신호를 일정한 레벨로 조정하여 이동통신 시스템 수신단의 레벨 측정을 위한 기준신호를 출력하는 가변감쇄부를 포함하여 이루어진 기준신호 발생부와;

   상기 기준신호 발생부로부터 기준신호를 입력받아 수신경로 레벨 측정이 되는 프런트-엔드단과, 파워 분배부와, 업다운 변환기로 구성된 이동통신 시스템 수신단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 국부신호 발생부는 주파수 변경이 가능한 VCO(Voltage Control Oscillator)와, 상기 VCO 출력 신호를 입력받아 분주하는 주파수 분주기와, 주파수분주기 출력신호의 주파수와 기준주파수를 비교하여 그 차를 상기 VCO에 출력하는 위상 비교기와, 상기 주파수 분주기를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동 통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 송신단의 송신 신호는 업다운 변환기 또는 프런트-엔드단으로부터 출력되는 신호로 하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치.
4. 청구항 1 또는 2항에 있어서,

   상기 가변 감쇄부는 상기 제어부의 제어를 받아 기준 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템에서 수신경로 레벨 측정 장치.