KR100719417B1 - 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 비동기 이동통신 시스템의 기지국에 관한 것으로, 특히 기지국에서 송신하기 위한 목표치의 CPICH(Common Pilot Channel) 신호 세기와 실제 기지국에서 송출하는 CPICH 신호 세기를 비교 파악하여 이득을 조절하는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 종래의 기지국 보다 기지국 제어부의 구성을 단순화하고 기지국의 송신전력의 제어를 원활하고 정확하게 처리하는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법이다. 본 발명은 설정된 목표 전력(Target Power)을 전력 제어부로 입력하는 기지국 제어부에 구비된 목표전력 입력부와, 기지국 최종 송신종단 출력의 CPICH 세기를 수신하여 파악하는 송신전력 검출부와, 목표 전력값과 기지국 송신종단의 출력값을 비교 판단하여 기지국의 송신 전력을 제어하는 전력 제어부를 구비하여 신뢰도가 향상된다.

비동기 이동통신 기지국, 송출전력, 파일럿 채널 신호.

Description

비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법{A method and apparatus of control transmission power for WCDMA BTS }

도 1은 종래의 비동기 이동통신 시스템의 AGC 기능 구현을 기지국의 송신부의 구성도,

도 2는 본 발명의 비동기 이동통신 시스템의 기지국의 구성도,

<도면의 주요부호에 대한 설명>

21 : 기지국 제어부 22 : 목표전력 입력부

23 : 전력 제어부 25 : 송수신기

29 : 송신전력 검출부

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본 발명의 비동기 이동통신 시스템의 기지국에 관한 것으로, 특히 기지국에서 송신하기 위한 목표치의 CPICH(Common Pilot Channel) 신호 세기와 실제 기지국 에서 송출하는 CPICH 신호 세기를 비교 파악하여 이득을 조절하는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신 시스템의 기지국과 이동통신 단말기간에는 접속시 필요 이상의 송신 출력으로 전송하여 과도한 혼신을 야기시키지 않기 위하여 이동통신 단말기와 기지국 송신기의 출력 전력을 제어한다.

전력제어는 신호의 가장 낮은 전력 레벨로 안정적인 통화품질을 유지할 수 있도록 이동통신 단말기와 기지국의 송신 전력을 알맞은 레벨로 조절하는 것이다.

순방향 전력제어는 기지국에서 각 이동통신 단말기에 송신하는 전력을 제어하는 것으로써 이동통신 단말기가 기지국에서 원거리에 떨어져 있거나 전파 음영지역 등 통화품질이 상대적으로 나쁜 이동통신 단말기에는 출력 전력을 높여주고, 상대적으로 통화품질이 좋은 이동통신 단말기에는 출력 전력을 낮게 조절하여 동일 기지국내 다른 이동통신 단말기나 인접한 기기국의 이동통신 단말기간의 간섭을 최소화한다.

역방향 전력제어는 이동통신 단말기에서 기지국으로의 송신전력을 조절하는 것으로써, 기지국에 가까운 이동통신 단말기는 출력전력을 자신의 통화품질에 영향을 주지 않는 범위에서 최소화하고, 기지국에서 원거리에 위치한 이동통신 단말기는 송신 출력을 높여서 안정적인 통화품질을 유지하도록 한다.

종래의 비동기 이동통신 시스템의 기지국에서의 AGC(Auto Gain Control) 기능은 기지국 송수신부의 온도, 장비의 열화 특성에 의한 송신 전력 변화에 상관없이 항상 송신 최종단에서 일정한 전력(Power)을 유지하기 위해 보정하는 기능 중의 하나이다.

AGC는 기지국 운용 중 송신출력 신호내 오버헤드 채널 외에 트래픽 채널 신호의 부하가 존재하는 상태에서 기지국 송신전력 제어의 기준이 되는 오버헤드 채널 신호의 세기를 일정하게 유지시키는 기능으로 정의된다.

도 1은 종래의 비동기 이동통신 시스템의 AGC 기능 구현을 기지국의 송신부의 구성도를 도시한 것이다.

기지국 제어부(11)는 오버헤드 목표전력 입력부(12), 목표전력 계산부(13), 전력 제어부(14)로 구성된다. 오버헤드 목표전력 입력부(12)에서는 오버헤드 목표전력을 입력한다.

목표전력 계산부(13)에서는 기지국 모뎀(15)에서 취합된 트래픽 신호의 전력 합과 오버헤드 목표전력 입력부(12)로부터 입력된 오버헤드 목표전력을 합산하여, 기지국 송신 전체 신호 세기에 대한 목표 전력을 전력 제어부(14)로 전달한다.

전력 제어부(14)는 목표전력 계산부(13)에서 전달된 기지국 송신 전체 신호 세기에 대한 목표 전력과 송신전력 검출부(20)에서 측정된 기지국 최종 송신단 출력의 전체 세기를 비교하여 업 컨버터의 신호 이득을 제어한다.

기지국 모뎀(15)은 자체 발생되는 트래픽 채널의 신호 세기를 취합하여 목표전력 계산부(13)로 트래픽 채널의 신호 세기 합을 전달한다.

송수신기(16)는 기저대역의 기지국 모뎀 신호를 송신 주파수 대역의 신호로 주파수 변환한다. 증폭부(17)는 송수신기(16)에서 주파수 변환된 기지국 송신 신호를 충분한 신호 세기로 증폭한다.

송신 종단(18)에서는 증폭부(17)에서 증폭된 기지국 송신 신호를 송신 안테나(19)로 전송하며, 신호의 일부를 커플링하여 송신전력 검출부(20)로 전송한다.

송신 안테나(19)는 기지국 송신 출력 신호를 이동통신 단말기로 송신한다.

송신 출력 검출부(20)는 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기를 전력 제어부(14)로 보고한다.

도 1에 도시된 기지국의 송신부의 동작을 설명한다.

기지국 제어부(11)에 구비된 오버헤드 목표전력 입력부(12)에서는 기지국 설치시 설정된, 또는 이후 운용자의 요구에 의하여 변경된 오버헤드 목표전력을 목표 전력 계산부(13)로 전송한다.

기지국 운용시 트래픽 채널이 존재하는 경우, 기지국 모뎀(15)에서는 트래픽 채널 전력 값을 취합하여 목표 전력 계산부(13)로 전송한다.

목표 전력 계산부(13)에서는 오버헤드 목표전력 입력부(12)에서 전송된 오버헤드 목표전력 값과 기지국 모뎀(15)에서 전송된 트래픽 채널 전력 값을 합산하여 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값을 전력 제어부(14)로 전송한다.

전력 제어부(14)에서는 목표 전력 계산부(13)에서 계산 되어진 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값과 송신 출력 검출부(20)에서 측정되어진 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기를 비교한다.

전력 제어부(14)에서는 목표 전력 계산부(13)에서 계산되어진 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값과 송신 출력 검출부(20)에서 측정되어진 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기가 상이한 경우, 송신 출력 검출부(20)에서 측정되어진 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기가 목표 전력 계산부(13)에서 계산되어진 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값의 일정 오차 내에 수렴하도록 송수신기(16)의 송신 신호 이득을 조정한다.

상술한 바와 같이 종래의 경우 송신 출력 검출부(20)에서 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기를 시간 평균하여 검출하므로 송수신기(16)의 AGC를 구현하기 위하여는 기지국 제어부(11)에서 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값을 전력 제어부(14)로 전송하기 위하여 복잡한 구조가 되어야 한다.

이동 통신 기지국 최종 송신 출력의 전체 세기를 검출하여 AGC 구현을 위한 송신 전력의 비교 기준으로 삼는 경우, 호의 접속과 해제가 비정기적으로 지속되어 기지국 송신 전체 전력이 수시로 변하는 기지국 운용환경에서는 목표 전력 계산부(13)에서 출력되는 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값이 수시로 변하게 되어 송신 출력 검출부(20)에서 측정된 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기가 목표 값에 수렴하는데 문제점이 발생한다.

또한 전력 제어부(14)에서 목표 전력 계산부(13)에서 출력되는 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값과 송신 출력 검출부(20)에서 측정된 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 전력 값을 비교하기 위하여는, 상기의 값들이 동일한 시각에 동일한 시간동안 측정되어야 한다는 신뢰성이 보장되어야 하며, 따라서 기지국 모뎀(15)에서 송신 출력 검출부(20)까지 기지국 송신 신호가 전달되는데 걸리는 지연 시간을 정확히 측정해야만 하는 문제점을 안고 있다.

그리고 송신 출력 검출부(20)가 따로 있어야 하므로 원가상승과 기타 계산 (Calibration)해야 하는 위치도 많아지고 기지국 제어부(2)의 전체적인 제어 구조가 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기지국 제어부의 구성을 단순화하고 기지국의 송신전력의 제어를 원활하고 정확하게 처리하는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 설정된 목표 전력(Target Power)을 전력 제어부로 입력하는 기지국 제어부에 구비된 목표전력 입력부와, 기지국 최종 송신종단 출력의 CPICH 세기를 수신하여 파악하는 송신전력 검출부와, 목표 전력값과 기지국 송신종단의 출력값을 비교 판단하여 기지국의 송신 전력을 제어하는 전력 제어부를 구비하여 신뢰도가 향상되는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기지국의 송수신기의 내부에 송신전력 검출부를 구비하여 송신전력 측정의 여러 오차를 줄일 수 있는 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 장치는, 기저대역의 기지국 모뎀 신호를 수신하여 송신 주파수 대역의 신호로 주파수 변환하고 기지 국의 송신전력 목표값과 실제 전력값의 비교 판단하여 상기 기지국의 송신전력의 조절을 위해 이득을 조정하는 송수신기와, 송수신기에 목표 전력값을 제공하고 제어신호를 전송하여 기지국을 제어하는 기지국 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 송수신기는 기지국의 송신 종단으로부터 실제 기지국의 송신 전력 세기를 피드백 수신하는 송신 전력 검출부와, 기지국 제어부에서 입력하는 목표 전력값과 상기 송신 전력 검출부에서 수신되는 실제 파일럿 채널의 세기 정보를 비교 판단하여 이득을 조정하는 전력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다,

또한, 기지국의 송출전력 자동 제어 장치는 동기식 이동통신 시스템의 기지국에도 적용 가능함을 특징으로 한다.

본 발명의 비동기 이동통신 기지국의 송출전력 자동 제어 방법은, 기지국 제어부의 목표전력 입력부에서 설정된 목표 전력값을 송수신기의 전력 제어부로 전송하고, 상기 전력 제어부는 상기 목표 전력값과 송신 출력 검출부에서 측정된 실제 기지국 송신종단의 전력 세기를 비교하는 1단계와, 전력 제어부는 상기 목표 전력값과 상기 실제 기지국 송신종단의 전력 세기를 비교하고 차이를 구하는 2단계와,송수신기에서 기지국의 송신전력의 제어를 위해 상기 차이에 해당하는 이득을 조정하는 3단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 목표 전력값과 상기 실제 기지국 송신종단의 전력 세기는 오버헤드 채널에서 일정한 세기의 특성을 하나의 채널의 세기를 기준으로 파악하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 비동기 이동통신 시스템의 기지국의 구성을 도시한 것이다.

본 발명은 도 2의 송수신기(25)에서 CPICH 채널의 세기를 검출한다.

자동이득 제어는 송신출력 전력을 일정하게 유지시키는 기능으로 정의되며, WCDMA 이동통신 기지국의 경우 CPICH 채널 신호의 세기가 기지국의 송신 전력제어 를 위한 기준 신호로 사용된다.

따라서 CPICH 채널 신호를 측정하여 송신 전력을 제어하는 경우, 목표 전력 입력부(22)에서 전력 제어부(23)로 입력하는 기지국 송신 전력에 대한 목표 전력(Target Power) 값이 일정하게 유지되며, 송신 출력 검출부(29)에서 전력 제어부(23)로 입력되는 기지국 송신 출력 신호의 CPICH 신호 세기가 일정하게 측정되어 기지국의 송출 전력에 대한 자동이득 제어를 구현한다.

도 2는 본 발명의 송수신기 내부에서 CPICH를 이용한 자동이득 제어 기능을 구현한 것으로, 기지국 제어부(21)는 목표전력 입력부(22)로 구성된다.

목표전력 입력부(22)에서는 목표 전력(Target Power)을 입력하고, 전력 제어부(23)는 목표전력 입력부(22)에서 전송된 기지국 송신 CPICH 세기에 대한 목표 전력(Target Power)과 송신전력 검출부(29)에서 측정된 기지국 최종 송신단 출력의 CPICH 세기를 비교하여 송수신기(25)의 신호 이득을 제어한다.

송수신기(25)는 기저대역의 기지국 모뎀(24) 신호를 송신 주파수 대역의 신호로 주파수 변환한다.

증폭부(26)는 송수신기(25)에서 주파수 변환된 기지국 송신 신호를 충분한 신호 세기로 증폭한다.

송신 종단(27)에서는 증폭부(26)에서 증폭된 기지국 송신 신호를 송신 안테나(28)로 전송하며, 신호의 일부를 커플링(coupling)하여 송수신기(25) 내부의 송신전력 검출부(29)로 피드백하여 전송한다.

송신 안테나(28)는 기지국 송신 출력 신호를 이동통신 단말기로 송신한다.

도 2의 동작을 설명하면, 기지국 제어부(21)내 목표전력 입력부(22) 에서는 기지국 설치시 설정된 목표 전력값을 전력 제어부(23)로 전송한다.

WCMA 이동통신 기지국의 경우 목표 전력(Target Power)은 설정하고자 하는 CPICH 전력 세기이다. 전력 제어부(23)는 목표전력 입력부(22)에서 전송된 목표 전력(Target Power)과 송신 출력 검출부(29)에서 측정된 기지국 송신 최종 출력 신호의 CPICH 세기를 비교한다.

전력 제어부(23)에서는 계산된 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 전력(Target Power) 값과 송신 출력 검출부(29)에서 측정되어진 기지국 송신 최종 출력 신호의 전체 세기가 상이한 경우, 송신 출력 검출부(29)에서 측정되어진 기지국 송신 최종 출력 신호의 CPICH가 목표 전력 입력부(22)에서 입력되어진 목표 전력값과의 일정 오차 내에 수렴하도록 송수신기(25)의 이득을 조정한다.

또한, 본 발명은 WCDMA 기지국 송수신기의 자동이득제어의 구현과 마찬가지로, 일정 세기의 특정 오버헤드 채널을 전력 제어의 기준으로 삼는 CDMA 방식의 이동통신 기지국의 경우에도 송신 전력 검출부(29)에서 특정 오버헤드 채널에 대한 채널 전력을 구하여 자동이득제어를 구현하는 알고리즘이 적용 가능하다.

본 발명은 기지국 제어부에서 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값의 계산 과정이 제거되므로 기지국 제어부의 구성이 간단해진다.

호의 접속과 해제가 비정기적으로 지속되어 기지국 송신 전체 전력이 수시로 변하는 기지국 운용환경에서도 기지국 송신 CPICH 신호 세기는 일정하여야 한다.

본 발명은 고정된 송신 출력 목표값과 시간에 대하여 일정하게 측정되는 기지국 최종 송신 출력 CPICH 세기를 비교하여 자동이득 제어를 구현하므로, 시간에 대하여 변화하는 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 전력값과 측정값으로 구현한 자동이득 제어에 비하여 측정 정확도 및 신뢰도가 향상된다.

송신 전력 검출부(29)는 시간에 대하여 일정하게 측정되는 CPICH 신호 세기를 측정하여 자동이득제어에 적용하므로, 기지국 송신 경로에서 발생하는 신호의 지연에 대하여 민감하지 않으므로, 측정 시각의 차이에 따른 오차를 줄일 수 있다.

종래의 도 1의 송신 출력 검출부(20)가 송수신기(25) 내부에 존재하므로 원가절감과 기타 계산(Calibration)해야 하는 위치도 줄어들게 되어 오차를 줄일수 있다.

또한, 본 발명은 기지국 제어부(21)의 전체적인 제어 구조가 간단해 진다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기지국 제어부에서 기지국 송신 전체 전력에 대한 목표 값의 계산 과정이 제거되므로 기지국 제어부의 구성이 간단해지는 효과가 있다.

본 발명은 고정된 송신 출력 목표값과 시간에 대하여 일정하게 측정되는 기지국 최종 송신 출력 CPICH 세기를 비교하여 자동이득 제어를 구현하므로, 측정 정확도외 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

송신 전력 검출부는 시간에 대하여 일정하게 측정되는 CPICH 신호 세기를 측정하여 자동이득제어에 적용하므로, 기지국 송신 경로에서 발생하는 신호의 지연에 대하여 민감하지 않으므로, 측정 시각의 차이에 따른 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 송신 출력 검출부가 송수신기 내부에 존재하여 여러 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 기지국의 송출 신호 전력을 제어하기 위한 장치로서,

   파일럿 채널의 목표 전력값을 제공하는 기지국 제어부,

   송신용 입력 신호를 증폭하여 증폭된 송신 신호를 제공하기 위한 전력 증폭부,

   상기 증폭된 송신 신호에서 파일럿 채널의 전력값을 검출하는 전력 검출부, 및

   상기 기지국 제어부에 의해 제공된 목표 전력값과 상기 전력 검출부에 의해 검출된 파일럿 채널의 전력값을 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 기지국의 송출 신호 전력의 이득을 증감시키는 전력 제어부

   를 포함하는 전력 제어 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 송신용 입력 신호는 파일럿 채널과 트래픽 채널을 포함하고,

   상기 전력 검출부는 상기 실제 송신을 위한 신호로부터의 피드백 입력을 포함하는 전력 제어 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전력 제어부는, 상기 전력 검출부에 의해 검출된 파일럿 채널의 전력값이 상기 기지국 제어부에 의해 제공된 목표 전력값과 소정의 오차 범위 내에서 수렴하도록 상기 기지국의 송출 신호 전력의 이득을 조정하는 전력 제어 장치.
4. 송출 신호 전력을 제어하기 위한 방법으로서,

   파일럿 채널의 목표 전력값을 설정하는 단계,

   송신용 신호의 전력을 증폭하는 단계,

   전력 증폭된 상기 송신용 신호에서, 파일럿 채널의 전력값을 검출하는 단계,

   상기 파일럿 채널의 목표 전력값과 상기 검출된 파일럿 채널의 전력값을 비교하는 단계, 및

   상기 비교 결과에 기초하여 송출 신호 전력의 이득을 증감시키는 단계

   를 포함하는 전력 제어 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 파일럿 채널의 목표 전력값은 기지국 설치시 설정된 값이거나 운용자의 요구에 의하여 설정된 값인 전력 제어 방법.

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