KR20120059858A - 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 기준신호(예를 들어, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호)전력을 측정하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산함으로써, 실효 복사 전력의 측정시간을 단축하고 정확도를 향상시키기 위한, 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 무선기기로부터 수신된 디지털 신호로부터 기준신호의 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정 수단; 및 상기 기준신호 전력 측정 수단에 의해 측정된 기준신호 전력을 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산하기 위한 실효 복사 전력 계산 수단을 포함한다.

Description

실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING EFFECTIVE RADIATED POWER}
본 발명은 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 기준신호(예를 들어, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호) 전력을 측정하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 에 따라 실효 복사 전력을 계산함으로써, 실효 복사 전력의 측정시간을 단축하고 정확도를 향상시키기 위한, 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실효 복사 전력(Effective Radiated Power: ERP)은 무선기기(예를 들어, 이동통신 기지국, 중계기, 무선랜 액세스 포인트 등)의 성능을 측정할 수 있는 파라미터의 하나로서, 무선기기의 최대 송신 전력을 나타내는 성능 지표를 나타낸다. 이러한 실효 복사 전력은 무선기기 안테나의 최대 송신 전력과 이득을 곱한 값으로 계산되며, 이는 무선기기를 점전원으로 가정할 때 모든 방향으로 균일하게 방사되는 전력을 의미한다.
종래에는 최대 송신 전력 및 안테나 이득을 각각 측정하여 곱한 값을 이론적으로 계산하여 무선기기의 실효 복사 전력을 측정하였다. 이때, 무선기기는 시험모드로 설정하거나 일정한 패턴의 신호(일례로, 정현파 신호)를 계속해서 반복 송신하도록 설정한다. 아울러, 계측기기는 수신 안테나를 통해 무선기기로부터 송신된 신호를 수신하여 전력을 측정한다. 일반적으로 계측기기는 스펙트럼 분석기 또는 파워 측정기 등이 이용된다.
또한, 종래에는 무반사실 또는 야외시험장 등에 무선기기를 설치한 후 무선기기의 실효 복사 전력을 측정할 수도 있다. 이때, 무선기기는 안테나를 연결한 후 일정한 패턴의 신호를 계속해서 반복 송신하도록 설정한다.
이와 같이, 종래에는 무선기기를 시험모드로 설정하거나 일정한 신호를 반복 송신하도록 설정하여 최대 송신 전력을 측정한 후 무선기기의 실효 복사 전력을 측정하거나, 무선기기를 측정 환경이 구비된 장소에 옮긴 후 측정하는 방식을 주로 이용하였다. 즉, 종래에는 무선기기의 실효 복사 전력을 측정하기 위해, 무선기기 자체의 설정변경을 선행적으로 진행하거나, 측정환경을 반드시 구비해야 한다.
특히, 실제 이용중인 무선기기는 정확한 실효 복사 전력을 측정하기 위해 동작모드를 변경하거나 일정 신호를 반복 송신하는 과정이 반드시 필요하며, 이를 위해 일정 시간 동안에 동작을 정지시키는 작업이 필요하다. 이는 무선기기가 동작을 멈추는 과정과 측정을 수행하는 과정에서 통신이 단절되어야 함을 의미한다.
무선기기는 접속된 이동기기의 수에 따라 송신되는 전력이 변하는 특성이 있기 때문에, 동작모드를 변경시키지 않고 전력을 측정하려는 경우에 시변하는 송신전력을 정확히 측정할 수 없다. 더욱이, 이 경우에는 정확한 측정을 위해 장기간 전력을 측정하여 통계적인 처리를 통해 실효 복사 전력을 측정해야 하는 어려움이 있다. 즉, 실효 복사 전력을 측정하기 위해서는 단순 전력검출기 또는 스펙트럼 분석기를 사용하는데, 이는 시간 및 주파수에 따라 변화하는 전체 전력을 정확히 측정할 수 없을 뿐만 아니라, 정확한 측정을 위해서 장시간에 걸친 측정을 통한 통계적인 추정에 의존해야 하는 한계가 있다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 시간 및 주파수에 따라 변하는 송신전력을 정확히 측정하기 어려울 뿐만 아니라 장시간에 걸친 측정을 통해 통계적인 방식에 의존하여 실효 복사 전력을 측정해야 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 기준신호(예를 들어, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호) 전력을 측정하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산함으로써, 실효 복사 전력의 측정시간을 단축하고 정확도를 향상시키기 위한, 실효 복사 전력 측정 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실효 복사 전력 측정 장치는, 무선기기로부터 수신된 무선신호로부터 기준신호의 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정 수단; 및 상기 기준신호 전력 측정 수단에 의해 측정된 기준신호 전력을 이용하여, 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산하기 위한 실효 복사 전력 계산 수단을 포함한다.
또한, 상기 실효 복사 전력 측정 장치는, 상기 무선기기로부터의 무선신호를 수신하기 위한 수신 안테나의 높이 및 각도를 조정하기 위한 안테나 조정 수단을 더 포함한다.
여기서, 상기 기준신호 전력 측정 수단은, 상기 무선기기로부터 수신된 무선신호를 기저대역 아날로그 신호로 주파수 변환하기 위한 RF 수신 수단; 상기 RF 수신 수단으로부터 전달받은 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환 수단; 상기 A/D 변환 수단으로부터 전달받은 디지털 신호에 대한 복조 시간 및 주파수 동기를 획득하기 위한 동기 획득 수단; 및 상기 동기 획득 수단에서 획득된 복조 시간 및 주파수 동기에 따라 디지털 신호를 복조하여 기준신호 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정 수단을 포함한다.
그리고 상기 기준신호 전력 측정 수단은, 상기 실효 복사 전력 계산 수단으로 무선신호의 종류 및 프레임 구조에 대한 무선신호 정보를 전달하고, 상기 실효 복사 전력 계산 수단은, 상기 전달받은 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여 실효 복사 전력을 계산하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 기준신호는, 프리앰블(preamble) 신호 또는 파일럿(pilot) 신호인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 실효 복사 전력 측정 방법은, 무선기기로부터 수신된 무선신호로부터 기준신호의 전력을 측정하는 측정 단계; 및 상기 측정된 기준신호 전력을 이용하여, 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산하는 계산 단계를 포함한다.
또한, 실효 복사 전력 측정 방법은, 상기 측정 단계 이전에, 상기 무선기기로부터 무선신호를 수신하기 위해 수신 안테나의 높이 및 각도를 조정하는 단계를 더 포함한다.
그리고 상기 계산 단계는, 상기 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 종류 및 프레임 구조에 대한 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여 실효 복사 전력을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 기준신호(예를 들어, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호)를 산출하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 기초하여 실효 복사 전력을 계산함으로써, 실효 복사 전력의 측정시간을 단축하고 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무선기기의 전력이 접속된 사용자 수에 따라 변하더라도 불변하는 기준신호를 이용함으로써, 측정시간에 관계없는 결과를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 단순 전력을 측정함에 따라 시간 및 주파수에 가변하는 전력에 적합하고, 통계적인 추정없이도 실제로 운용되고 있는 무선기기에 대한 측정시간을 단축시키고 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실효 복사 전력 측정 장치의 구성도,
도 2는 도 1의 기준신호 전력 측정부의 일실시예 상세 구성도,
도 3a는 와이브로 신호의 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 3b는 LTE 신호의 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실효 복사 전력 측정 방법에 대한 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 실효 복사 전력 측정 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 실효 복사 전력 측정 장치(200)는, 디지털 통신방식(예를 들어, 셀룰러 방식, PCS 방식, IMT-2000 방식, 무선랜 방식 등)을 이용하기 위해 반드시 삽입되는 기준신호(즉, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호)를 이용하여 실효 복사 전력(Effective Radiated Power: ERP)을 측정한다.
다시 말해, 실효 복사 전력 측정 장치(200)는 측정대상인 무선기기(100)로부터 방사된 무선신호의 기준신호를 검출하여 전력을 측정하고, 측정된 기준신호와 실제 데이터 신호와의 전력비를 이용하여 송신신호의 현재 전송전력과 최대 전송전력을 계산한다.
여기서, 기준신호는 전체 신호 구간에서 정확한 비율로 할당되어 있고 정확한 위치에서 송신되는 특성이 있다(후술되는 도 3a 및 도 3b 참조). 이에 따라, 실효 복사 전력 측정 장치(200)는 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여 무선기기(100)의 실효 복사 전력을 계산한다. 이는 시간 및 주파수에 따라 가변되는 전력에 대해 통계적인 추정을 위해 장기간에 걸쳐 반복적으로 측정할 필요가 없기 때문에, 측정시간을 단축할 뿐만 아니라 실효 복사 전력 측정에 있어 정확성을 제공할 수 있다.
구체적으로, 실효 복사 전력 측정 장치(200)는, 무선기기(100)로부터 송신 안테나(110)를 통하여 방사된 무선신호를 수신하기 위한 수신 안테나(210), 상기 수신 안테나(210)를 통하여 수신된 무선신호를 디지털 복조하여 기준신호의 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정부(220), 상기 기준신호 전력 측정부(220)에서 측정된 기준신호 전력을 이용하여 무선기기(100)의 실효 복사 전력을 계산하기 위한 실효 복사 전력 계산부(230), 및 수신 안테나(210)의 위치 및 방향을 조정하기 위한 안테나 조정부(240)를 포함한다.
먼저, 수신 안테나(210)는 무선기기(100)의 송신 안테나(110)로부터 방사되는 무선신호를 수신하여 기준신호 전력 측정부(220)로 전달한다.
기준신호 전력 측정부(220)는 수신 안테나(210)를 통해 전달받은 무선신호를 디지털 복조하여 동기를 획득하고, 기준신호(즉, 파일럿 신호 또는 프리앰블 신호)의 전력을 측정하여 실효 복사 전력 계산부(230)로 전달한다. 이때, 기준 신호 전력 측정부(220)는 해당 무선기기(100)로부터 전달받은 무선신호의 종류 및 프레임 구조에 대한 정보(이하 "무선신호 정보"라 함)를 동시에 실효 복사 전력 계산부(230)로 전달한다.
실효 복사 전력 계산부(230)는 기준신호 전력 측정부(220)로부터 전달받은 기준신호 전력 및 무선신호 정보를 이용하여 무선기기(100)의 실효 복사 전력을 계산한다. 이때, 실효 복사 전력 계산부(230)는 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여, 무선기기(100)의 현재 전력 및 실효 복사 전력을 산출한다.
안테나 조정부(240)는 수신 안테나(210)의 높이 및 각도를 조정한다.
여기서, 실효 복사 전력 계산부(230) 및 안테나 조정부(240)는 사용자 인터페이스 환경을 제공하기 위한 컴퓨터(도면에 미도시)에 탑재 또는 연결되어, 무선기기(100)의 실효 복사 전력 측정을 위한 일련의 동작이 제어된다.
도 2는 도 1의 기준신호 전력 측정부의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기준신호 전력 측정부(220)는 RF 수신부(221), A/D 변환부(222), 동기 획득부(223), 및 기준신호 전력 측정기(224)를 포함한다.
RF 수신부(221)는 수신 안테나(210)로부터 전달받은 무선신호를 기저대역 신호로 변환하여 A/D 변환부(222)로 전달한다.
A/D 변환부(222)는 RF 수신부(221)로부터 전달받은 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 해당 디지털 신호를 동기 획득부(223)로 전달한다.
동기 획득부(223)는 A/D 변환부(222)로부터 전달받은 디지털 신호에 대한 복조 시간 및 주파수 동기를 획득한다.
기준신호 전력 측정기(224)는 동기 획득부(223)에서 획득된 해당 복조 시간 및 주파수 동기에 따라 디지털 신호를 복조하여 기준신호 전력을 측정한다. 이때, 기준신호 전력 측정기(224)는 기준신호 전력 및 무선신호 정보를 실효 복사 전력 계산부(230)로 전달한다.
도 3a는 와이브로 신호의 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 도면이고, 도 3b는 LTE 신호의 하향 링크 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 여기서, 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 주파수를 나타낸다.
도 3a를 참조하여 살펴보면, OFDM 방식을 이용하는 와이브로 신호(IEEE 802.16e 신호)의 하향 링크(downlink) 프레임 구조에서는, 동기 획득을 위해 기준신호인 프리앰블(preamble) 신호(301)부터 시작한다. 이러한 프리앰블 신호(301)는 전체 신호 구조에서 주파수 영역과 시간 영역이 정확하게 할당되어 있다. 이는 하향 링크 신호에서 프리앰블 신호(301)가 주파수 구간과 시간 구간에서 차지하는 비율이 일정하다는 것을 의미한다. 반면에, 버스트(burst) 신호는 무선기기(100)로부터 실제 송신되는 데이터 구간이므로, 실제 연결된 사용자의 수, 사용자의 상태에 따라 가변적인 신호 구간을 갖는다.
도 3b를 참조하여 살펴보면, LTE 신호는 일정 시간 및 일정 주파수를 하나의 단위신호로 구분한다. 이때, LTE 신호의 하향 링크 프레임 구조에서는 단위신호를 조합하여 데이터를 전송하는데, 기준신호인 파일럿(pilot) 신호(302)를 일정 구간에 반드시 포함한다. 이러한 파일럿 신호(302)는 전체 신호 구간에서 항상 일정한 비율로 할당된다.
이와 같이, 무선기기(100)는 전체 신호 구간에서 기준신호(즉, 프리앰블 신호 또는 파일럿 신호)를 일정한 비율로 반드시 송신하므로, 실효 복사 전력 측정 장치(200)는 기준신호를 이용하여 짧은 시간에 정확한 실효 복사 전력을 측정할 수 있다. 즉, 실효 복사 전력 측정 장치(200)는 주파수 및 시간에 대해 가변되는 신호의 통계적인 추정을 위한 반복 측정 과정이 필요 없으며 한 번의 측정을 통해 정확한 실효 복사 전력을 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실효 복사 전력 측정 방법에 대한 흐름도이다.
먼저, 안테나 조정부(240)는 무선기기(100)의 실효 복사 전력을 측정하기 위해 수신 안테나(210)의 위치 및 방향을 조정한다(S401).
이후, 기준신호 전력 측정부(220)는 수신 안테나(210)를 통해 전달받은 무선기기(100)의 무선신호로부터 기준신호의 전력을 측정한다(S402). 이때, 기준신호 전력 측정부(220)는 기준신호 전력과 무선신호 정보를 실효 복사 전력 계산부(230)로 전달한다.
다음으로, 실효 복사 전력 계산부(230)는 기준신호 전력을 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산한다(S403). 이때, 실효 복사 전력 계산부(230)는 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
210: 수신 안테나 220: 기준신호 전력 측정부
221: RF 수신부 222: A/D 변환부
223: 동기 획득부 224: 기준신호 전력 측정기
230: 실효 복사 전력 계산부 240: 안테나 조정부

Claims (9)

  1. 무선기기로부터 수신된 무선신호로부터 기준신호의 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정 수단; 및
    상기 기준신호 전력 측정 수단에 의해 측정된 기준신호 전력을 이용하여, 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산하기 위한 실효 복사 전력 계산 수단
    을 포함하는 실효 복사 전력 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선기기로부터의 무선신호를 수신하기 위한 수신 안테나의 높이 및 각도를 조정하기 위한 안테나 조정 수단
    을 더 포함하는 실효 복사 전력 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준신호 전력 측정 수단은,
    상기 무선기기로부터 수신된 무선신호를 기저대역 아날로그 신호로 주파수 변환하기 위한 RF 수신 수단;
    상기 RF 수신 수단으로부터 전달받은 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환 수단;
    상기 A/D 변환 수단으로부터 전달받은 디지털 신호에 대한 복조 시간 및 주파수 동기를 획득하기 위한 동기 획득 수단; 및
    상기 동기 획득 수단에서 획득된 복조 시간 및 주파수 동기에 따라 디지털 신호를 복조하여 기준신호 전력을 측정하기 위한 기준신호 전력 측정 수단
    을 포함하는 실효 복사 전력 측정 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준신호 전력 측정 수단은, 상기 실효 복사 전력 계산 수단으로 무선신호의 종류 및 프레임 구조에 대한 무선신호 정보를 전달하고,
    상기 실효 복사 전력 계산 수단은, 상기 전달받은 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여 실효 복사 전력을 계산하는 것을 특징으로 하는 실효 복사 전력 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준신호는,
    프리앰블(preamble) 신호 또는 파일럿(pilot) 신호인 것을 특징으로 하는 실효 복사 전력 측정 장치.
  6. 무선기기로부터 수신된 무선신호로부터 기준신호의 전력을 측정하는 측정 단계; 및
    상기 측정된 기준신호 전력을 이용하여, 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율에 따라 실효 복사 전력을 계산하는 계산 단계
    를 포함하는 실효 복사 전력 측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정 단계 이전에, 상기 무선기기로부터 무선신호를 수신하기 위해 수신 안테나의 높이 및 각도를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 실효 복사 전력 측정 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 계산 단계는,
    상기 무선기기로부터 전달받은 무선신호의 종류 및 프레임 구조에 대한 무선신호 정보를 이용하여 전체 신호 구간에서 기준신호의 할당 비율을 산출하여 실효 복사 전력을 계산하는 것을 특징으로 하는 실효 복사 전력 측정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기준신호는,
    프리앰블(preamble) 신호 또는 파일럿(pilot) 신호인 것을 특징으로 하는 실효 복사 전력 측정 방법.
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