KR100457836B1 - 무선 위성 방송 중계 장치 및 이를 이용한 무선 위성 방송중계 방법 - Google Patents

무선 위성 방송 중계 장치 및 이를 이용한 무선 위성 방송중계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 위성방송 중계장치 및 이를 이용한 중계 방법에 관한 것으로서, 무선 위성방송 중계장치는 위성국으로 부터 위성 신호를 수신하고 증폭하여 출력하는 N개의 지상 신호 변환국; 각 지상 신호 변환국으로부터 출력되는 무선 신호를 수신하는 직렬 접속(Cascade Connection)된 N 개의 지상 신호 중계국; 지상 신호 중계국에 포함되는 무선 위성 중계 장치에 있어서, 상위국으로 부터 신호를 수신하고 간섭 신호의 수신 각도 분석하는 배열 안테나 수신부; 수신 신호에서 상기 분석된 간섭 신호를 검출하여 제거하는 배열 수신 신호 간섭 제거부; 간섭이 제거된 신호를 증폭하여 수신 단말기로 송신하는 증폭 송신부; 송신 신호의 품질을 감시하는 품질 감시부; 및 측정된 송신 신호 품질에 따른 각 신호전달경로에 대한 이득제어와 운용자의 명령을 실행하는 원격 제어부;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 미약한 위성신호를 지상에서 강한 신호로 변환 중계함으로써 위성을 이용한 휴대형 방송 수신 네트워크를 경제적으로 구축할 수 있고, 도심지 건물 밀집지역과 건물내에서 소형 휴대용 단말기로도 위성방송신호를 수신하는 효과가 있다.

Description

무선 위성 방송 중계 장치 및 이를 이용한 무선 위성 방송 중계 방법{WIRELESS REPEATER FOR SATELLITE BROADCASTING AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 위성 중계 장치 및 그것을 이용한 중계 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위성국으로 부터 신호를 수신하여 지상 신호 변환국에 무선으로 직렬 접속된 지상 신호 중계국으로 통하여 연속 중계하는 무선 위성 중계 장치 및 그것을 이용한 중계 방법에 관한 것이다.
종래에는 위성국의 방송 신호를 수신하기 위하여 수신자가 고이득 수신 안테나를 구비하여야 하였다. 이에 따라 수신 장치의 설치의 번거로움과 설치 비용 등으로 인하여 이동중 사용에 불편함이 있었다.
또한, 위성방송과 같은 광역 방송시스템에 있어서, 도심지 도로와 건물내에서는 수신전계가 절대적으로 부족하여 많은 수의 위성 조향 중계국을 구축하여야 하는 문제점이 있었다.
따라서, 소수의 위성 조향 중계국으로부터 신호를 수신하여 동일 주파수로 재전송하는 네트워크를 구축하고 도심지 및 건물내에 적절한 신호 세기를 공급하여 소형 단말기로도 자유롭게 고품질 위성방송을 수신할 수 있는 새로운 무선 위성방송 중계장치 및 무선 위성방송 중계방법이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 위성을 조향하는 소수의 중계국으로부터 신호를 수신하여 동일 주파수로 재전송하는 네트워크를 구축하여, 도심지 및 건물내에 강한 신호세기를 공급하여 소형의 단말장치로도 자유롭게 고품질의 위성 방송을 수신하는 무선 위성방송 중계장치를 제공하는데 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 위성 방송 중계장치에 대한 망 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 무선 위성 방송 중계 장치 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 지구국 120... 위성국
131... 제 1 지상 신호 변환국 13N... 제 N 지상 신호 변환국
131-1... 제 1-1지상신호 중계국 131-n... 제1-n지상신호 중계국
13N-1... 제 N-1지상신호 중계국 13N-n... 제N-n지상신호 중계국
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 위성방송 중계장치는 위성국으로 부터 위성 신호를 수신하고 증폭하여 출력하는 N개의 지상 신호 변환국; 각 지상 신호 변환국으로 부터 출력되는 무선 신호를 수신하는 직렬 접속(Cascade Connection)된 N 개의 지상 신호 중계국; 지상 신호 중계국에 포함되는 무선 위성 중계 장치에 있어서, 상위국으로 부터 신호를 수신하고 간섭 신호의 수신 각도 분석하는 배열 안테나 수신부; 상기 수신 신호에서 상기 분석된 간섭 신호를 검출하여 제거하는 배열 수신 신호 간섭 제거부; 상기 간섭이 제거된 신호를 증폭하여 수신 단말기로 송신하는 증폭 송신부; 상기 송신 신호의 품질을 감시하는 품질 감시부; 및 상기 측정된 송신 신호 품질에 따른 각 신호전달경로에 대한 이득제어와 운용자의 명령을 실행하는 원격 제어부;를 포함하여 구성된다.
바람직한 일실시예에서, 배열 안테나 수신부에서 수신한 신호 주파수와 증폭 송신부에서 송신하는 신호 주파수가 동일한 것이 바람직하다.
바람직한 다른 실시예에서, 배열 수신 신호 간섭부는 송수신 거리 이격, 지향성 공중선 사용, 직교성 편파 사용, 배열 안테나에 의한 간섭제거 기술사용 및 송수신간 차폐물 사용 중 적어도 하나를 사용하여 지상 신호 중계국의 궤환신호를 제거한다.
바람직한 또 다른 실시예에서는, 증폭 송신부는 기존의 이동 전화 네트워크와 연계하여 쌍방향 방송 서비스 하기 위하여 이동 전화 네트워크와 무선으로 접속되는 것이 바람직하다.
바람직한 또 다른 실시예에서는, 상기 지상 신호 변환국은 지상 다중 경로 수신 현상에 대하여 수신 단말기 이동중 안정적인 수신을 위하여 코드 분할 변조(CDM: Code Division Modulation) 방식을 사용한다.
바람직한 또 다른 실시예에서는, 상기 지상 신호 변환국은 복수의 배열 안테나 및 고이득 공중선를 통하여 위성국으로 수신한 코드 분할 변조 신호 중 더 양호한 신호를 선택하고 원격의 위치와 소정의 차폐를 설치하여 동일 주파수 및 동일 변조방식으로 상기 제 1 지상신호 중계국으로 송신하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어지지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 위성 중계방송 장치의 실시를 위한 망 구성도이다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 무선 위성 중계방송 장치의 실시를 위한 망은 지구국(110), 위성국(120), 지상신호 변환국(130~13N), 지상신호 중계국(131-1~13N-n)을 포함하여 구성된다.
지구국(110)은 지상에서 위성국(120)으로 방송할 신호를 송신하는 구성요소로서, 위성국(120)을 향한 지향성 공중선과 송신장치로 구성되어 위성국(120)에 특정한 주파수로 신호를 송신한다.
위성국(120)은 일반적으로 지구의 적도상의 정지 위성 궤도에서 공전하는 통신장치로서, 지상의 지구국(110)으로 부터 전파를 수신하여 다른 주파수의 신호로 변환한 후 지상의 특정 영역의 위치에 재송신하는 기능을 수행한다.
제 1 지상 신호 변환국(131)내지 제 N 지상 신호 변환국(13N)은 지상에 산재하는 소수의 지상 신호 중계국이다. 지상 신호 변환국(131~13N)은 상기 위성국(120)으로부터 파라볼라와 같은 고이득 공중선 장치를 사용하여 양호한 신호를 획득하고 상기 수신한 주파수와 다른 별도의 주파수 및 변조 방식으로 신호를 송신한다.
이때, 별도의 주파수를 사용하는 이유는 위성국(120)으로 부터 수신하는 신호세기에 비하여 송신 출력의 피드백 신호의 비율이 크므로 이로 인한 신호의 열화를 방지하기 위함이다.
지상 신호 변환국(131~13N)이 위성국(120)에서 수신한 신호를 지상 신호 중계국(131-1~13N-n)에 재전송할 때에는 다중 경로 수신 현상이 발생한다. 이 현상을 방지하여 수신 단말기(250)가 신호를 양호하게 수신하기 위하여 상기 별도의 변조방식은 코드 분할 변조 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
제 1 지상 신호 중계국(131-1) 내지 제 N-n 지상 신호 중계국(13N-n)은 제 1 지상신호 변환국(131) 또는 제 N 지상 신호 변환국(13N)으로부터 수신받은 신호를 동일의 주파수를 사용하여 공간으로 재방사한다.
지상 신호 변환국(131~13N)에서 수신하는 신호는 위성국(120)에서 수신할 때 보다 근거리이므로 강한 신호를 수신 받을 수 있다. 따라서, 동일 주파수 신호로 재송신한다고 하더라도 약간의 송수신 이격 분리도로서 지상의 수신 단말기(250)가 수신하기에 충분한 신호의 세기로 증폭할 수 있다.
이때 사용하는 송수신 이격방법으로는 수신측 공중선의 섹터화(Sectolize) , 공간적 이격과 차폐, 배열 안테나에 의한 간섭 신호 처리 및 송수신의 직교성 편파사용 등을 활용하는 것이 바람직하다.
제 n 지상 신호 중계국(131-n~13N-n)은 그 구성과 작용에 있어서 제 1 지상 신호 중계국(131-1)과 동일하며 중계 이전의 상위국(131-n-1~13N-n-1)으로 부터 신호를 수신하여 수신 단말기로(120) 송신하거나 다음의 하위국(131-n+1~13N-n+1)에 위성수신 신호를 재전송하여 연계적으로 서비스 영역을 확장하는 것이 바람직하다. 이때, 사용하는 송수신 편파 구성은 상위국(131-n-1~13N-n-1) 또는 하위국(131-n+1~13N-n+1)과 직교성 교차를 시행하여 신호대 잡음비를 향상시키는 것이 더 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 제 n 지상 신호 중계국 구성도이다.
도 2에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 제 n 지상신호 중계국(131-n~13N-n)은 배열 안테나 수신부(220), 배열 수신신호 간섭제거부(230), 증폭 송신부(240), 원격 제어부(270) 및 품질 감시부(260)를 포함하여 구성된다.
배열 안테나 수신부(220)는 지상의 원거리에서 발사하는 상위국(131-n-1~13N-n-1) 송신부(210)에서 송신하는 신호를 수신하여 배열 수신 신호 간섭 제거부(230)를 통하여 증폭 송신부(240)로 전달한다.
배열 안테나의 소자간의 배열은 상위국(131-n-1~13N-n-1) 송신부(210)로부터 송신되는 신호와 동일 위상으로 신호가 수신되게 하고, 증폭 송신부(240)의 출력 신호와 배열 안테나에서 수신된 신호간에 일정한 수신 시간차가 발생하도록 기하학적으로 배열하여 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 가능한 송수신간에 거리 및 간이의 차폐물을 사용하여 궤환의 경로를 차단하도록 하는 것이 더 바람직하다.
지상 신호 중계국의 송수신 상관 이격도는 거리적으로 2 내지 3미터 이격시 40db 정도 발생하고 섹터화에 따라서는 10db 정도, 직교성 편파사용에 따라서는 10db 정도 발생한다.
즉, 기구적인 종합치가 60 내지 70db 정도의 이격이 발생하는 경우 수신 전계가 -70dbm 정도, 송신 출력이 +30dbm 정도로 설계하고 중계 신호대 잡음비가 20db인 경우에는 송수신 이격도에 50db 정도 추가하는 것이 바람직하다.
배열 수신 신호 간섭 제거부(230)는 원격 제어부(270)의 제어에 따라 상기 배열 안테나 수신부(220)로부터 수신 받은 신호와 증폭 송신부(240)로 부터 수신받은 신호간의 수신 각도를 분석하여 삭제함으로써 고출력의 신호증폭이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
품질 감시부(260)는 원격 제어부(270)의 제어에 따라 증폭 송신부(240)가 증폭하여 송신하는 신호를 감시하여 신호대 잡음비가 저하되는 현상을 측정하고, 그 결과를 원격 제어부(270)에 전달한다.
원격 제어부(270)는 배열 안테나 수신부(220), 배열 수신 신호 간섭 제거부(230) 및 증폭 송신부(240) 각각의 동작과 이득을 제어하여 최상의 출력과 적정한 신호대 잡음비를 유지하도록 제어한다.
원격 관리국(280)에 유무선 전화회선과 같은 통신매체를 통하여 주기적 보고 및 운용자의 지시를 실행한다.
이로써 건물내와 같은 열악한 환경의 수신 단말기(250)가 위성방송을 수신하고자 하는 경우 기존 이동전화의 기지국으로부터 수신 받는 이동전화와 비슷한 세기의 신호를 수신받을 수 있게 된다. 즉, 수신 단말기(250)가 직접 위성국(120)에서 신호를 수신 받을 때 보다는 월등히 강한 신호를 수신받을 수 있으며 이동중에도 자유롭게 신호 수신이 가능하여진다.
상기 발명에 따른 무선 위성방송 중계 장치를 포함하는 중계 네트워크는 이동전화와 연계하여 상호 교감적(Interactive)으로 활용하는 등 유사한 응용 사례들을 충분히 응용할 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다.
본 발명에 따른 무선 위성방송 중계방법은 상기 무선 위성 중계장치를 이용한 무선 위성 중계 방법에 있어서, 지구국 신호 송신단계, 위성국 신호 재전송 단계, 지상 신호 변환국 신호 송신 단계 및 지상 신호 중계국 신호 중계 단계를 포함하여 이루어 진다.
지구국 신호 송신단계에서는 지구국(110)이 위성국(120)을 향하여 특정한 주파수로 신호를 송신하고, 위성국 신호 재전송 단계에서는 지구국(110)이 송신한 신호를 위성국(120)이 수신하고 주파수 변환하여 지상의 특정 영역으로 재송신한다.
지상 신호 변환국 신호 송신 단계는 상기 재송신된 신호를 수신하는 N 개의 지상 신호 변환국이 수신된 신호와 다른 주파수를 사용하여 신호를 변환하고, 지상 신호 변환국 각각에 무선으로 직렬 접속(Cascade Connection)된 N 개의 지상 신호 중계국 중 제 1 지상 신호 중계국에 송신한다.
지상 신호 중계국 신호 중계 단계는 상기 제 1 지상 신호 중계국이 수신한 신호를 제 1 지상 신호 중계국에 무선으로 직렬 접속(Cascade Connection)된 지상 신호 중계국에 송신하여, 직렬 접속된 N-1 개의 지상 신호 중계국을 통하여연속(Cascade) 중계한다. 이로써, 도심지 및 건물내에서 수신 단말기(250)로 위성 방송 신호를 효과적으로 수신할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명의 무선 위성방송 중계방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장될 수 있다. 이러한 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있도록 프로그램 및 데이타가 저장되는 모든 종류의 기록매체를 포함한다. 그 예로는 롬(Read Only Memory), 램(Random Access Memory), 씨디롬(Compact Disk Read Only Memory), 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이타 저장장치 등이 있다. 이러한 기록매체에 저장된 프로그램 및 데이타는 네트워크로 연결된 컴퓨터시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있도록 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 사용된 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미의 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
상기에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 미약한 위성신호를 지상에서 강한 신호로 변환 중계함으로써 위성을 이용한 휴대형 방송 수신 네트워크를 경제적으로 구축할 수 있고, 도심지 건물 밀집지역과 건물내에서 소형 휴대용 단말기로도 위성방송신호를 수신하는 효과가 있다.
특히 사용하는 수신 단말기가 차량 설치형 및 개인 휴대용과 같이 이동성이 강할때 및 사용자 개인이 위성 수신장치를 일일이 구비하지 않고도 가입형 위성방송 서비스를 제공받을 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 위성국으로 부터 위성 신호를 수신하고 증폭하여 출력하고, 지상 다중 경로 수신 현상에 대하여 수신 단말기 이동중 안정적인 수신을 위하여 코드 분할 변조(CDM:Code Division Modulation)방식을 사용하여 양호한 신호를 선택하고 원격의 위치와 소정의 차폐를 설치하여 동일 주파수 및 동일 변조방식으로 지상신호 중계국으로 송신하는 N개의 지상 신호 변환국; 각 지상 신호 변환국으로 부터 출력되는 무선 신호를 수신하는 직렬 접속(Cascade Connection)된 N 개의 지상 신호 중계국; 지상 신호 중계국에 포함되는 무선 위성 중계 장치에 있어서,
    상위국으로 부터 신호를 수신하고 간섭 신호의 수신 각도 분석하는 배열 안테나 수신부;
    상기 수신 신호에서 송수신 거리 이격, 지향성 공중선 사용, 직교성 편파 사용, 배열 안테나에 의한 간섭제거 기술사용 및 송수신간 차폐물 사용 중 적어도 하나를 사용하여 지상신호 중계국의 궤환신호를 제거하고, 상기 분석된 간섭 신호를 검출하여 제거하는 배열 수신 신호 간섭 제거부;
    상기 간섭이 제거된 신호를 증폭하여 수신 단말기로 송신하고, 기존의 이동전화 네트워크와 연계하여 쌍방향 방송 서비스하기 위하여 이동 전화 네트워크와 무선으로 접속되는 증폭 송신부;
    상기 송신 신호의 품질을 감시하는 품질 감시부; 및
    상기 측정된 송신 신호 품질에 따른 각 신호전달경로에 대한 이득제어와 운용자의 명령을 실행하는 원격 제어부;
    를 포함하여 구성되며 상기 배열 안테나 수신부에서 수신한 신호 주파수와 상기 증폭 송신부에서 송신하는 신호 주파수가 동일한 것을 특징으로 하는 무선 위성 중계 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 따른 무선 위성 중계장치를 이용한 무선 위성 중계 방법에 있어서,
    (a) 지구국이 위성국을 향하여 특정한 주파수로 신호를 송신하는 단계;
    (b) 위성국이 상기 신호를 수신하고 주파수 변환하여 지상의 특정 영역으로 재송신하는 단계;
    (c) 상기 재송신된 신호를 수신하는 N 개의 지상 신호 변환국이 수신된 신호와 다른 주파수를 사용하여 신호를 변환하고, 지상 신호 변환국 각각에 무선으로 직렬 접속(Cascade Connection)된 N개의 지상 신호 중계국 중 제 1 지상 신호 중계국에 송신하는 단계; 및
    (d) 상기 무선으로 직렬 접속(Cascade Connection)된 N개의 지상 신호 중계국 중 제 1 지상 신호 중계국에 송신하고, 상기 송신된 신호를 수신 후 배열안테나 수신부는 배열 수신 신호 간섭 제거부를 통하여 증폭 송신부로 전달하며, 상기 배열 수신 신호 간섭 제거부는 원격 제어부의 제어에 따라 수신 받는 신호간의 수신 각도를 분석하여 삭제하며, 상기 원격제어부의 제어에 따라 상기 증폭 송신부가 증폭하여 송신하는 신호를 품질감시부에서 감시하여 신호대 잡음비가 저하되는 현상을 측정하는 단계를 포함하며,
    (e) 상기 제 1 지상 신호 중계국이 수신한 신호를 제 1 지상 신호 중계국에 무선으로 직렬 접속(Cascade Connection)된 지상 신호 중계국에 송신하여, 직렬 접속된 N-1 개의 지상 신호 중계국을 통하여 연속(Cascade) 중계하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 무선 위성 중계 방법.
  8. 삭제
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