KR200405277Y1 - 기지국의 송신전력 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기지국의 송신전력 검출 장치에 관한 것으로, 이를 위한 본 고안은 기지국의 송신전력 검출 장치에 있어서, 기지국 제어부와 통신하며, 상기 기지국 제어부의 송신전력 검출 지시에 따라 해당 캐리어별로 검출된 전력값을 상기 기지국 제어부로 출력하는 중앙제어부와; 안테나로부터 커플링된 송신출력 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하는 중간 주파수 대역으로 천이하는 중간주파수 천이부와; 상기 천이된 신호를 필터링하는 대역통과 필터와; 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC와; 상기 디지털 신호를 상기 제어부의 제어에 따라 기저대역으로 천이하는 기저대역 천이부와; 상기 기저대역으로 천이된 디지털 신호를 일정한 출력을 갖도록 조정하여 그 전력을 검출하는 전력검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 본 고안은 제어 루프를 단순화하여 CPICH/전체 전력검출의 신뢰성을 향상시키고 그 응답시간을 단축할 수 있으며, 온도변화에 민감한 SAW 필터를 대체하여 전력검출의 신뢰성 및 성능을 개선할 수 있고, 송신전력 검출 장치의 제작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전력검출, 기지국, AGC, CPICH, SAW

Description

기지국의 송신전력 검출 장치{Apparatus for detecting transmission power in base station}

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 기지국의 송신전력 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 2는 종래의 기지국의 송신전력 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 전력검출 장치 20 : 기지국 모뎀

25 : 기지국 제어부 30 : 멀티캐리어 송신기

40 : 전력증폭기 50 : 커플러

110 : 아날로그 파트 111 : 감쇄기

112 : BPF 113 : 혼합기

114 : PLL 115 : BPF(RLC)

116 : 증폭기 117 : ADC

122 : 가변 NCO 123 : LPF

125 : IRF 126 ; SRRC

127 : AGC 128 : 전력검출기

130 : CPU 140 : 디지털 파트

본 고안은 기지국의 송신전력 검출 장치에 관한 것으로, 특히, 멀티캐리어 송신기를 구비한 WCDMA 기지국 송신출력의 CPICH(Common PIlot CHannel)/전체 전력을 검출하는 장치에 있어서, 아날로그 구성의 일부를 디지털 구성으로 대체하여 송신전력 검출 장치의 제작 및 성능의 신뢰성을 확보하고, 해당 캐리어에 대한 전력을 신속하고 안정적으로 검출할 수 있는 기지국의 송신전력 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기지국의 출력은 호의 증감에 따라서 변화할 수 있으며, 그외 주변 온도 및 시간 경과에 따라 변화하지 않는 것이 이상적이지만, 기지국 송신 경로의 많은 능동소자들은 온도 및 시간의 변화에 따라 최종 출력을 변화시키게 된다.

따라서, 기지국 송신출력이 온도와 기타 열화 여건에 관계없이 실시간으로 그 이득을 보상하기 위해서는 기지국의 송신전력 검출 장치가 해당 캐리어에 대한 CPICH/전체 전력값을 신속하게 정확하게 검출하여 기지국 제어부로 보고하여야 하여야 한다.

한편, 대중화된 이동통신 단말기의 통화량 증가를 해소하기 위하여 이동통신 시스템은 보다 많은 통화채널을 제공하는데, 이를 위하여 다수의 송신기를 사용하는 대신에 각 통화채널을 위한 다수의 캐리어(carrier)를 이용하여 서로 다른 주파수 영역으로 송출하는 멀티캐리어 송신기가 보편화되고 있다.

이와 같은 멀티캐리어 송신기를 구비한 기지국의 송신전력 제어를 위한 구성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 기지국의 송신전력을 검출하는 전력검출 장치(40)와, 채널신호를 생성하는 기지국 모뎀(20)과, 기지국 최종 송신전력을 일정하게 유지하기 위하여 멀티캐리어 송신기(30)의 이득을 조정하는 기지국 제어부(25)와, 상기 채널 신호를 다수의 캐리어를 이용하여 전송하는 멀티캐리어 송신기(30)와, 멀티캐리어 송신기(30)의 출력신호를 무선전송하기 적합한 레벨로 증폭하는 전력증폭기(PA; Power Amplifier)(40)와, 상기 증폭된 신호를 안테나를 통하여 무선전송하고, 이 신호의 일부를 커플링하여 전력검출 장치(40)로 출력하는 커플러(50)로 구성된다.

이러한 구성에 의해, 기지국 모뎀(20)이 채널신호를 생성하면, 멀티캐리어 송신기(30)가 채널신호를 무선송신 대역으로 변환하고, 전력증폭기(PA)(40)가 무선송신에 적합한 레벨로 전력을 증폭하여 안테나를 통하여 송출한다.

이때, 커플러(50)는 안테나를 통하여 송출되는 신호의 일부를 커플링하여 전력검출 장치(40)로 출력하면, 전력검출 장치(40)는 이 신호의 전력을 검출하여 기지국 제어부(25)로 출력하고, 기지국 제어부(25)가 검출전력을 이용하여 최종 무선송신 신호가 일정한 레벨을 갖도록 이득조정을 수행한다.

도 2는 종래의 기지국의 송신전력 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

전력검출 장치(40)는 무선송신 출력신호로부터 해당 캐리어를 선택하여 증폭하는 아날로그 파트(410)와, 아날로그 파트(410)의 해당 캐리어 선택 및 증폭을 제어하고, 선택된 캐리어에 대한 전력을 검출하는 디지털 파트(440)로 구성된다.

아날로그 파트(410)는 커플러(50)로부터 입력된 신호를 감쇄시키는 감쇄기(411)와, 무선송신 대역만을 통과시키는 BPF(412)와, BPF(412)의 출력신호와 PLL(414)의 출력신호를 혼합하는 혼합기(413)와, 무선송신 대역 신호를 중간 주파수(IF; Intermediate Frequency) 대역으로 천이하기 위한 신호를 CPU(130)의 제어에 따라 생성하는 PLL(414)과, IF 신호를 증폭하는 증폭기(416)와, 특정 캐리어만을 통과시키는 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터(415)와, SAW 필터(415)의 출력신호의 이득을 조정하는 VGA(Variable Gain Amplifier)(419)와, AGC(427)가 VGA(419)의 이득조정을 제어하도록 그 제어신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC(418)와, 이득조정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(417)로 구성된다.

디지털 파트(440)는 아날로그 파트(410)로부터 입력된 신호를 기저대역으로 천이하기 위한 신호를 생성하는 고정 NCO(Numerical Controlled Oscillator)(429)와, 고정 NCO(429)의 출력신호와 아날로그 파트(410)로부터 입력된 신호를 혼합하는 혼합기(421)와, 혼합기(421)의 출력신호에 대한 이미지 신호를 제거하는 IRF(425)와, IRF(Image Rejection Filter)(425)의 출력신호에 대한 SNR을 조정하는 SRRC(Square Root Raised Cosine)(426)와, 전력검출기(428)가 일정한 전력을 검출하도록 입력신호의 이득을 조정하는 AGC(427)와, 해당 캐리어에 대한 무선송신 신호의 CPICH/전체 전력을 검출하는 전력검출기(428)와, 기지국 제어부(25)와 통신하여 전력검출 지시에 따라 검출된 전력값을 응답한다.

여기서, 디지털 파트(440)는 CPU(430)를 제외하고는 하나의 FPGA(420) 내부에 구성할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 전력검출 장치(40)는 안테나를 통하여 무선송신되는 신호의 일부를 커플러(50)를 통하여 입력받는데, 이때, 입력되는 신호는 전력이 크기 때문에 감쇄기(411)가 입력신호의 레벨을 감쇄시킨다.

BPF(412)는 감쇄된 신호중에서 무선송신 대역만을 통과하시는데, 예를 들면, 60MHz의 대역폭을 갖는 2110~2170MHz의 대역을 통과시킨다. 여기서, 4개의 캐리어 주파수 대역폭은 20MHz이지만, 다수의 통신 사업자의 모든 주파수 대역을 처리하기 위하여 그 대역폭을 크게 설정한다.

BPF(412)에 의해 통과된 신호는 CPU(430)에 의해 제어되는 PLL(414)과 혼합기(413)에 의해 IF 신호로 변환된다. 여기서, PLL(114)은 검출하고자 하는 캐리어의 주파수가 SAW 필터(415)의 중심대역에 위치하도록 조정하고, 증폭기(416)가 그 전력을 증폭한 다음, SAW 필터(415)가 특정 캐리어만을 통과시킨다.

검출하고자 하는 특정 캐리어만이 통과된 신호는 ADC(45)에 의해 디지털 신호로 변환되어, 혼합기(421)에 의해 고정 NCO의 신호와 혼합되어 기저대역으로 천이된다.

기저대역 신호는 IRF(425)에 의해 이미지 신호가 제거되고, SRRC(426)에 의해 신호 대 잡음비를 극대화한 다음 전력검출기(428)에 의해 그 전력이 검출된다. 이때, AGC(427)는 전력검출기(428)가 일정한 신호를 검출할 수 있도록 하기 위하여 DAC(418)를 통하여 VGA(419)를 제어함으로써 CPICH/전체 전력을 검출하고자 하는 신호의 이득을 조정한다.

여기서, CPU(430)는 전력검출기(428)에 의해 검출된 전력검출값과 AGC(427) 의 메모리 값을 읽어 기지국 제어부(25)로 출력하고, 기지국 제어부(25)는 멀티캐리어 송신기(30)의 출력전력의 이득을 조정하여 기지국 최종 무선송신 출력을 일정하게 할 수 있다.

그러나, 종래의 전력검출 장치는 커플러를 통하여 입력되는 멀티캐리어 신호중 검출하고자 하는 신호외의 다른 신호를 제거하기 위해 PLL을 각 캐리어마다 제어하여 SAW 필터의 중심대역에 위치시켜야 하므로 전력검출기에서 해당 캐리어에 대한 CPICH/전체 전력을 검출하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 원하는 주파수외에 다른 주파수의 캐리어는 매우 큰 잡음에 해당하므로 필터링을 하여야 하는데, 이를 위해 사용하는 SAW 필터는 일반적인 RLC 필터보다 매우 비싸며 온도 변화에 민감한 단점이 있다.

또한, AGC가 검출하고자 하는 신호를 일정하게 하도록 그 이득을 조정하기 위하여 아날로그 파트와 디지털 파트 사이의 제어가 필요하며 이에 따라 아날로그 소자(VGA, DAC)가 추가적으로 사용되므로 성능의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 송신전력 검출장치의 아날로그 구성의 일부를 디지털 구성으로 대체하여 송신전력 검출 장치의 제작 및 성능의 신뢰성을 확보하고, 해당 캐리어에 대한 전력을 신속하고 안정적으로 검출할 수 있는 기지국의 송신전력 검출 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 기지국의 송신전력 검출 장치에 있어서, 기지국 제어부와 통신하며, 상기 기지국 제어부의 송신전력 검출 지시에 따라 해당 캐리어별로 검출된 전력값을 상기 기지국 제어부로 출력하는 중앙제어부와; 안테나로부터 커플링된 송신출력 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하는 중간 주파수 대역으로 천이하는 중간주파수 천이부와; 상기 천이된 신호를 필터링하는 대역통과 필터와; 상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC와; 상기 디지털 신호를 상기 제어부의 제어에 따라 기저대역으로 천이하는 기저대역 천이부와; 상기 기저대역으로 천이된 디지털 신호를 일정한 출력을 갖도록 조정하여 그 전력을 검출하는 전력검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 대역통과 필터가 RLC 아날로그 소자로 구성될 수 있다.

바람직하게는 상기 기저대역 천이부가 상기 중앙제어부의 제어에 따라 상기 디지털 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하여 기저대역으로 천이하기 위한 신호를 생성하는 가변 NCO와; 상기 가변 NCO에서 생성된 신호와 상기 디지털 신호를 혼합하는 혼합기와; 상기 혼합기의 출력을 저역통과시키는 저역통과 필터를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 전력검출부가 상기 검출되는 전력이 일정하게 되도록 그 신호의 이득을 조정하는 AGC와; 상기 AGC의 이득조정값을 상기 기저대역 천이부의 출력신호와 곱셈연산을 수행하는 곱셈기를 포함할 수 있다.

바람직하게는 상기 기저대역 천이부 및 상기 전력검출부가 디지털 소자로 구성될 수 있다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 기지국의 송신전력 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

전력검출 장치(10)는 안테나로부터 커플링된 송신출력 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하는 중간 주파수 대역으로 천이하여 증폭하고 디지털 신호로 변환하는 아날로그 파트(110)와, 디지털로 변환된 신호를 해당 캐리어의 주파수에 대응하여 기저대역으로 천이하여 그 신호의 이득을 조정한 다음 그 전력을 검출하는 디지털 파트(140)로 구성된다.

아날로그 파트(110)는 커플러(50)로부터 입력된 신호를 감쇄시키는 감쇄기(111)와, 무선송신 대역만을 통과시키는 BPF(112)와, BPF(112)의 출력신호와 PLL(114)의 출력신호를 혼합하는 혼합기(113)와, 무선송신 대역 신호를 IF 대역으로 천이하기 위한 신호를 생성하는 PLL(114)과, 혼합기(113)의 출력신호를 필터링하는 BPF(RLC)(115)와, 필터링된 신호를 증폭하는 증폭기(116)와, 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC(117)로 구성된다.

여기서, BPF(RLC)(115)은 간단한 RLC 아날로그 소자로 구성될 수 있다.

디지털 파트(140)는 CPU(130)의 제어에 따라 아날로그 파트(110)로부터 입력된 디지털 신호를 해당 캐리어의 주파수에 대응하여 기저대역으로 천이하기 위한 신호를 생성하는 가변 NCO(122)와, 가변 NCO(122)에서 생성된 신호와 입력된 디지털 신호를 혼합하는 혼합기(121)와, 혼합기(121)의 출력을 저역통과시키는 LPF(123)와, LPF(123)의 출력신호에 AGC(127)의 이득조정값을 곱셈연산하는 곱셈기(124)와, 곱셈기(124)의 출력신호에 대한 이미지 신호를 제거하는 IRF(125)와, IRF(125)의 출력신호에 대한 SNR을 조정하는 SRRC(126)와, 전력검출기(128)가 일정한 전력을 검출하도록 입력신호의 이득을 조정하는 AGC(127)와, 해당 캐리어에 대한 무선송신 신호의 CPICH/전체 전력을 검출하는 전력검출기(128)와, 기지국 제어부와 통신하며, 기지국 제어부(25)의 송신전력 검출 지시에 따라 해당 캐리어별로 검출된 전력값을 기지국 제어부(25)로 출력하는 CPU(130)로 구성된다.

여기서, 디지털 파트(140)는 CPU(130)를 제외하고는 하나의 FPGA(120) 내부에 구성할 수 있다.

이하, 이와 같은 구성을 갖는 기지국의 전력검출 장치(10)의 동작을 설명한다.

먼저, 기지국 모뎀(20)이 채널 신호를 생성하면, 멀티캐리어 송신기(30)가 채널신호를 무선송신 대역으로 변환하는데, 각 통화채널에 대하여, 예를 들면, 4개의 캐리어를 합성한다.

전력증폭기(PA)(40)가 멀티캐리어 신호를 무선송신에 적합한 레벨로 증폭하여 안테나를 통하여 송출하며, 커플러(50)가 이 신호의 일부를 커플링하여 전력검출 장치(10)로 출력하면, 전력검출 장치(10)가 그 전력을 검출하여 기지국 제어부(25)로 출력한다.

여기서, 전력검출 장치(10)가 안테나를 통하여 무선송신되는 신호의 일부를 커플러(50)를 통하여 입력받으면, 입력되는 신호는 그 전력이 크기 때문에 감쇄기 (111)가 그 레벨을 감쇄한다.

BPF(112)는 감쇄된 신호중에서 무선송신 대역만을 통과하시는데, 예를 들면, 60MHz의 대역폭을 갖는 2110~2170MHz의 대역을 통과시킨다. 여기서, 4개의 캐리어 주파수 대역폭은 20MHz이지만, 다수의 통신 사업자의 모든 주파수 대역을 처리하기 위하여 그 대역폭을 크게 설정한다.

BPF(112)에 의해 통과된 신호는 사업자마다 고정된 PLL(114)과 혼합기(113)에 의해 IF 신호로 변환된다.

IF 신호는 간단한 RLC로 구성된 BPF(RLC)(115)에 의해 필터링되고 증폭기(116)에 의해 그 전력이 증폭된 다음, ADC(117)에 의해 디지털 신호로 변환된다.

디지털로 변환된 신호는 CPU(130)의 제어에 따라 혼합기(121)와 가변 NCO(122)에 의해 기저대역으로 천이되는데, 여기서, 가변 NCO(122)는 전력을 검출하고자 하는 캐리어를 기저대역으로 천이하기 위한 신호를 CPU(130)의 제어에 따라 생성한다.

기저대역으로 천이된 신호는 LPF(123)를 통과하여 원하는 신호외의 다른 신호가 제거되고, 곱셈기(124)에 의해 후술하는 바와 같은 AGC(127)의 이득조정값과 곱셈연산된다.

이러한 곱셈기(124)에 의해 AGC(127)의 이득조절 루프를 디지털 파트(140)의 FPGA(120) 내에서 구성할 수 있다.

이득 조정된 신호는 IRF(125)에 의해 이미지 신호가 제거되고, SRRC(126)에 의해 심벌간 간섭(ISI : Inter-Symbol Interference)이 발생하지 않도록 정합되어 신호대 잡음비가 극대화된다.

이러한 신호는 전력검출기(128)에 의해 그 CPICH/전체 전력이 검출된다. 이때, AGC(127)는 전력검출기(128)가 일정한 신호를 검출할 수 있도록 하기 위하여 그 이득조정값을 연산하여 곱셈기(124)로 출력한다.

여기서, CPU(130)는 전력검출기(128)에 의해 검출된 전력검출값과 AGC(127)의 메모리 값을 읽어 기지국 제어부(25)로 출력한다.

이와 같이 전력을 검출하고자 하는 캐리어의 선택과 일정한 전력을 검출하기 위한 이득조정이 디지털 파트(140), 특히, FPGA(120) 내에서 구성되기 때문에 신속하고 신뢰성 있게 기지국 최종 송신출력의 전력을 검출할 수 있다.

CPU(130)로부터 전력검출 결과를 입력받은 기지국 제어부(25)는 멀티캐리어 송신기(30)의 출력전력의 이득을 조정하여 기지국 최종 출력전력이 온도 및 기타 변화에 관계없이 항상 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 기지국의 송신전력 검출 장치는 전력을 검출하고자 하는 캐리어를 선택하기 위한 가변 NCO와, 일정한 전력 검출을 위한 AGC 루프를 디지털 파트로 구성함으로써, 각 기능을 위한 제어 루프를 단순화하여 CPICH/전체 전력검출의 신뢰성을 향상시키고, 그 응답시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 원하는 캐리어외의 다른 캐리어를 제거하는 아날로그 SAW 필터를 간단한 RLC 아날로그 소자와 디지털 필터로 구성함으로써, 온도변화에 민감 한 SAW 필터를 대체하여 전력검출의 신뢰성 및 성능을 개선할 수 있다.

또한, 본 고안은 일정한 전력이 검출되도록 하기 위한 AGC 루프와, 전력을 검출하고자 하는 캐리어를 선택하기 위한 NCO 루프를 디지털 소자에 의해 구성하고, SAW 필터의 기능을 간단한 RLC 아날로그 소자와 디지털 필터로 구성함으로써, 송신전력 검출 장치의 제작 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기지국의 송신전력 검출 장치에 있어서,

   기지국 제어부와 통신하며, 상기 기지국 제어부의 송신전력 검출 지시에 따라 해당 캐리어별로 검출된 전력값을 상기 기지국 제어부로 출력하는 중앙제어부와;

   안테나로부터 커플링된 송신출력 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하는 중간 주파수 대역으로 천이하는 중간주파수 천이부와;

   상기 천이된 신호를 필터링하는 대역통과 필터와;

   상기 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC와;

   상기 디지털 신호를 상기 제어부의 제어에 따라 기저대역으로 천이하는 기저대역 천이부와;

   상기 기저대역으로 천이된 디지털 신호를 일정한 출력을 갖도록 조정하여 그 전력을 검출하는 전력검출부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기지국의 송신전력 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 대역통과 필터는 RLC 아날로그 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국의 송신전력 검출장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기저대역 천이부는,

   상기 중앙제어부의 제어에 따라 상기 디지털 신호를 상기 해당 캐리어의 주파수에 대응하여 기저대역으로 천이하기 위한 신호를 생성하는 가변 NCO와;

   상기 가변 NCO에서 생성된 신호와 상기 디지털 신호를 혼합하는 혼합기와;

   상기 혼합기의 출력을 저역통과시키는 저역통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 송신전력 검출장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전력검출부는

   상기 검출되는 전력이 일정하게 되도록 그 신호의 이득을 조정하는 AGC와;

   상기 AGC의 이득조정값을 상기 기저대역 천이부의 출력신호와 곱셈연산을 수행하는 곱셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기지국의 송신전력 검출장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 기저대역 천이부 및 상기 전력검출부는 디지털 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 기지국의 송신전력 검출장치.

Images