KR100899228B1 - 이종통신 연동 중계장치 - Google Patents

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KR100899228B1
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최형모
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(주)심플렉스테크놀로지
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Abstract

본 발명은 IT 기술융합 추세에 따라서 서로 다른 시스템(무선랜과 이동통신 중계시스템)간 기술적 융합을 통한 효율적인 RF 시스템 개발에 관한 것으로서, 특히 이동통신(2G,3G)이나 와이브로(WiBro) 중계 시스템에서 사용 중인 TDD(Time Division Duplex; 시분할) / FDD(Frequency Division Duplex; 주파수분할) 방식에 적용되며, 방식(FDD/TDD)에 상관없이 무선통신에 의해 연결되는 무선랜 시스템과 RF 송수신 시스템을 연동하는 이종통신 연동 중계장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치는 케이블을 통해 외부의 신호를 송수신하는 유선LAN(10)과; 상기 유선LAN(10)과 무선모뎀 송수신 모듈(110) 사이의 신호를 중계하는 무선모뎀(20)과, 송신/수신의 신호 패스(path)가 구분 구성된 송신패스(120)/수신패스(130)와 무선모뎀의 동작 제어를 위해 기준 주파수를 발생하는 무선모뎀 기준 주파수발생기(140)로 이루어진 무선모뎀 송수신모듈(110)를 포함하는 무선모뎀 송수신부(100)와; 상기 무선모뎀 송수신부(100)와 RF 송수신모듈(300) 사이의 신호를 중계하며, 송신신호의 세기를 조절하는 송신신호 제어부(210)와, 수신신호의 세기를 조절하는 수신신호 제어부(220)를 포함하는 송수신 신호제어부(200)와; 상기 송신신호 제어부(210)에서 전달된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고, 송신안테나(410)을 통해 외부로 방사하는 RF 송신모듈(310)과, 수신안테나(420)를 통하여 수신된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭 하고 수신신호제어부(220)로 전달하는 RF 수신모듈(320)을 포함하는 RF 송수신 모듈(300)로 구성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 무선랜 시스템과 RF 송수신 시스템을 연동하여 간단(Simple)하고 쉽게(Easy) 무선통신망을 구축 할 수 있으므로 무선 아파트관리 시스템, 무선 학교관리 시스템, 무선 도로관리 시스템, 무선 공항관리 시스템, 무선 항만관리 시스템, 무선 물류관리 시스템, 무선 산림관리 시스템, 무선 농장관리 시스템 비롯하여 과학기술이나 산업활동 그리고 일상 생활 환경이 유비쿼터스 시대로 발전하면서 작은 셀(Cell)단위로 무선통신망을 형성되는 대부분의 산업현장에 바로 적용되어 별도의 변환기 없이도 서로 다른 방식의 통신시스템을 서로 소통시킬 수 있게 된다.
중계기, FDD, TDD, 이종통신

Description

이종통신 연동 중계장치{Apparatus for Repeater of heterogeneity communications linkage}
본 발명은 다양한 IT 분야에서 서로 다른 시스템(무선랜과 이동통신 중계시스템)간 기술적 융합을 위한 효율적인 RF 시스템 개발에 관한 것으로서, 특히 이동통신(2G,3G)이나 와이브로(WiBro) 중계 시스템에서 사용 중인 TDD(Time Division Duplex; 시분할) / FDD(Frequency Division Duplex; 주파수분할) 방식에 적용되며, 방식(FDD/TDD)에 상관없이 무선통신에 의해 연결되는 무선랜 시스템과 RF 송수신 시스템을 연동할 수 있는 이종통신 연동 중계장치에 관한 것이다.
일반적으로 중계기란, 통신 시스템의 중간에서 약해진 신호를 받아 증폭, 재송신하거나, 찌그러진 신호의 파형을 정형하고 타이밍을 조정, 또는 재구성하여 송신하는 장치를 의미하는 것으로서, 송수신 안테나를 하나의 몸체에 모두 포함하고 있는 장치를 일체형 중계기라 한다.
상기 중계기에는 무선통신을 위한 무선랜이 구비되며, 무선랜은 ISM, WLAN, UWB, 지그비(Zigbee), Wireless USB, Wireless RF, 블루투스(Bluetooth) 등등 다양한 시스템들이 TDD(Time Division Duplex; 시분할) 또는 FDD(Frequency Division Duplex; 주파수분할) 방식에 의한 단독 망으로 운영된다.
먼저, TDD 방식은 단일 주파수에 시간적인 분배에 의하여 기지국과 단말기간에 송수신을 하게 되며, 이것은 순방향과 역방향의 트래픽의 양에 따라 각 방향에 할당하는 시간 슬롯의 비율을 조정하여 통화가 이루어 진다. 이때, 송수신 동작은 RF스위치(40)로 송신 신호와 수신 신호를 구분하여 동작하면서 통신이 이루어진다.
즉, 도 1a에 도시된 바와 같이, TDD 방식은 신호가 유선LAN(10)를 통하여 무선모뎀(20)에 전달되고, 상기 무선모뎀(20)에 전달된 신호는 주파수를 업/다운하는 무선모뎀 송수신 모듈(30)을 거쳐서 RF스위치(40)전달되며, 상기 RF스위치(40)에서는 무선모뎀(20)의 송수신 제어신호를 받아 송수신안테나(41,42)를 통하여 통신을 수행하게 된다.
이때, 송수신 주파수는 TDD 방식이기 때문에 같은 주파수를 사용하며, RF신호 주파수를 업/다운하는 무선모뎀 송수신 모듈(30)은 저주파 RF신호의 주파수를 송신 주파수로 높이는 업 모듈(31)과 수신 주파수를 저주파 주파수로 낮추는 다운 모듈(32)을 포함하여 구성된다.
또한, FDD 방식은 송수신 주파수 간격이 있어서 2개의 주파수 대역을 할당 받아 통신하는 방식이다. 이때, 송수신 동작은 듀플렉스(50)로 송신 신호와 수신 신호를 구분되어 통신이 이루어진다.
즉, 도 1b에 도시된 바와 같이, FDD 방식은 전술한 TDD 방식과 마찬가지로 '유선LAN(10) - 무선모뎀(20) - 무선모뎀 송수신 모듈(30)'을 거쳐서 신호가 전달되고, 상기 전달된 신호는 듀플렉스(50)에서 송수신 주파수로 구분되며, 상기 신호는 송수신 출력안테나(51)를 통하여 통신을 수행하게 된다. (RF 스위치가 듀플렉스로 대체되는 것 이외의 구성은 TDD 와 FDD에서 동일하다.)
한편, 상기 TDD/FDD 방식의 송수신기는 전파 음영지역인 대형 건물의 지하공간 및 고층 빌딩의 내부 등에 이동통신 및 와이브로의 '음영지역 해소용 중계시스템'에 적용된다.
먼저, WIBRO에 일반적으로 사용되는 TDD 방식인 경우에는 도 2a에 도시된 바와 같이, 양측에 구비된 송수신안테나(61)(61a)를 통하여 수신한 동일한 주파수의 신호는 각각의 Cavity 필터(62)(62a)에서 타 신호를 제거한 후 각각의 서큘레이터(63)(63a)에서 송수신 패스를 구분하게 되며, 상기 구분된 송수신 신호는 각각의 RF 증폭 모듈(64,64a)에서 충분히 큰 신호로 증폭하여 다시 송수신안테나(61)(61a)를 통해 외부로 방사하게 된다.
또한, 이동통신에 일반적으로 사용되는 FDD 방식인 경우에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 양측에 구비된 송수신안테나(61)(61a)를 통하여 수신된 신호는 각각의 듀플렉스(73, 73a))에서 송수신 주파수를 구분한 후, 상기 구분된 송수신 신호는 각각의 RF 증폭 모듈(64,65)에서 충분히 큰 신호로 증폭하여 다시 송수신안테나(61)(61a)를 통해 방사하게 된다.
(Cavity 필터 및 서큘레이터가 듀플렉스로 대체되는 것 이외의 구성은 TDD 와 FDD에서 동일하므로, 이해의 편의를 돕기 위해 다른 시스템임에도 불구하고 동일 구성요소에 동일한 번호를 사용하였다.)
그러나, 종래의 중계기 시스템은 TDD(Time Division Duplex) 또는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식이 단독 망으로 운영되어, 서로 다른 방식과 전혀 호환되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 방식(FDD/TDD)에 상관없이 무선통신에 의해 연결되는 무선랜 시스템과 RF 송수신 시스템을 간단(Simple)하고 쉽게(Easy) 연동하는 이종통신 연동 중계장치을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 무선랜 방식과 이동통신의 중계 시스템 방식을 기술적 융합하여 새로운 형태의 RF 송수신기를 구현함으로써, 기존 무선랜의 한계인 출력파워의 부족 및 동시에 사용하는데 따른 주파수 간섭현상을 제거하고 주파수의 효율적 활용이 가능케하는 이종 통신 연동시스템을 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치는 케이블을 통해 외부의 신호를 송수신하는 유선LAN과; 상기 유선LAN과 무선모뎀 송수신 모듈 사이의 신호를 중계하는 무선모뎀과, 송신/수신의 신호 패스(path)가 구분 구성된 송신패스/수신패스와 무선모뎀의 동작 제어를 위해 기준 주파수를 발생하는 무선모뎀 기준 주파수발생기로 이루어진 무선모뎀 송수신모듈를 포함하는 무선모뎀 송수신부와; 상기 무선모뎀 송수신부와 RF 송수신모듈 사이의 신호를 중계하며, 송신신호의 세기를 조절하는 송신신호 제어부와, 수신신호의 세기를 조절하는 수신신호 제어부를 포함하는 송수신 신호제어부와; 상기 송신신호 제어부에서 전달된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고, 송신안테나을 통해 외부로 방 사하는 RF 송신모듈과, 수신안테나를 통하여 수신된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고 수신신호제어부로 전달하는 RF 수신모듈을 포함하는 RF 송수신 모듈로 구성되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치는 다음과 같은 특장점을 갖는다.
1) 무선LAN시스템의 무선모뎀송수신부(100)를 송신패스(120)와 수신패스(130)로 물리적(하드웨어; Hardware)적으로 분리하여 완벽한 아이솔레이션(isolation)을 구현함으로써 신호의 간섭을 차단하였다.
2) RF송수신 시스템에서 무선LAN시스템과 전파송출 및 수신을 역할을 하는 RF송수신모듈(300)간의 전체 시스템 이득과 신호의 세기를 조정 할 수 있도록 RF 송수신 신호 제어부(200,200a)를 포함하였다.
3) 각 구성요소가 모듈별로 분리가능하므로, 현장의 설치환경에 따라 무선LAN시스템과 RF 송수신 시스템을 일체형 또는 분리형으로 선택적으로 설치할 수 있다.
4) 무선모뎀의 기준주파수발생기(140)와 RF 송수신 모듈의 기준 주파수발생기(330)는 각각 단독 또는 공유로 사용할 수 있다.
5) RF 송수신 모듈(300)은 RF 송신 모듈(310)과 RF 수신 모듈(320)이 하드웨어적으로 완전히 분리 구현되어 있으므로, TDD와 FDD 통신방식에 모두 적용되는 구조이다.
6) RF 송수신 보조 모듈(320a)은 RF 수신 모듈(320)과 RF 수신 보조 모듈(320a)이 하드웨어적으로 완전히 분리된 구조이기 때문에 TDD와 FDD 통신방식에 모두 적용되는 구조이다.
따라서, 본 발명은 무선랜 시스템과 RF 송수신 시스템을 연동하여 간단(Simple)하고 쉽게(Easy) 무선통신망을 구축 할 수 있으므로 무선 아파트관리 시스템, 무선 학교관리 시스템, 무선 도로관리 시스템, 무선 공항관리 시스템, 무선 항만관리 시스템, 무선 물류관리 시스템, 무선 산림관리 시스템, 무선 농장관리 시스템 비롯하여 과학기술이나 산업활동 그리고 일상 생활 환경이 유비쿼터스 시대로 발전하면서 작은 셀(Cell)단위로 무선통신망을 형성되는 대부분의 산업현장에 바로 적용되어 별도의 변환기 없이도 서로 다른 방식의 통신시스템을 서로 소통시킬 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시례로서 이종통신 연동 중계장치의 개략 구성도이고, 도 3b는 도 3a의 무선모뎀 송수신모듈에 대한 세부 구성도이고, 도 3c는 도 3a의 송신신호 제어부에 대한 세부 구성도이고, 도 3d는 도 3a의 수신신호 제어부에 대한 세부 구성도이고, 도 3e는 도 3a의 RF 송수신 모듈에 대한 세부 구성도이고, 도 4a는 본 발명의 다른 실시례로서 수신 보조 시스템이 구현된 이종통신 연동 중 계장치의 개략 구성도이고, 도 4b는 도 4a의 수신 보조 신호 제어부에 대한 세부 구성도이고, 도 4c는 도 4b의 구체적인 다른 실시례이고, 도 4d는 도 4a의 RF 수신 보조 모듈에 대한 세부 구성도이다.
본 발명은 무선통신의 무선랜 시스템과 이동통신의 중계 시스템인 RF송수신 시스템을 융합하는 새로운 방식의 RF 송수신 시스템 구조에 관한 것으로서, 기지국과 단말기가 송수신할 때 송신주파수와 수신주파수를 다르게하는 주파수 분할(FDD: Frequency Division Duplex)방식과 송수신주파수를 같이 사용하는 시분할(TDD: Time Division Duplex)방식에 모두 적용 할 수 있는 RF(Radio Frequency) 송수신 시스템 구조를 제안한다.
본 발명에 의한 이종통신 연동 시스템을 적용하면, ISM ( International Science Medical ), 2.4GHz / 5.8GHz를 사용하는 무선랜(WLAN : Wireless Local Area Network), UWB(Ultra Wide Band: 3~10GHz), 지그비(Zigbee), Wireless USB(Universal Serial Bus), Wireless RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth) 등등 무선랜 시스템을 이용하여 민간 이동통신 사업자가 사용중인 주파수, 또는 국가(국방/경찰/해양 등등 특수목적 주파수)에서 사용 중인 주파수, 또는 위성 등에 사용되는 다른 주파수 등을 양방향으로 다양한 신호들을 실시간으로 전송 및 수신할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치는 도 3a에 도시된 바와 같이, 케이 블을 통해 외부의 신호를 송수신하는 유선LAN(10)과; 상기 유선LAN(10)과 무선모뎀 송수신 모듈(110) 사이의 신호를 중계하는 무선모뎀(20)과, 송신/수신의 신호 패스(path)가 구분 구성된 송신패스(120)/수신패스(130)와 무선모뎀의 동작 제어를 위해 기준 주파수를 발생하는 무선모뎀 기준 주파수발생기(140)로 이루어진 무선모뎀 송수신모듈(110)를 포함하는 무선모뎀 송수신부(100)와; 상기 무선모뎀 송수신부(100)와 RF 송수신모듈(300) 사이의 신호를 중계하며, 송신신호의 세기를 조절하는 송신신호 제어부(210)와, 수신신호의 세기를 조절하는 수신신호 제어부(220)를 포함하는 송수신 신호제어부(200)와; 상기 송신신호 제어부(210)에서 전달된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고, 송신안테나(410)을 통해 외부로 방사하는 RF 송신모듈(310)과, 수신안테나(420)를 통하여 수신된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고 수신신호제어부(220)로 전달하는 RF 수신모듈(320)을 포함하는 RF 송수신 모듈(300)로 구성된다.
따라서, 유선LAN(10)을 통하여 무선모뎀(20)으로 전달된 디지털신호는 RF신호로 변환되어 무선모뎀 송수신 모듈(110)의 송신패스(120)를 거쳐 송신신호 제어부(210)에 전달되고, 송신신호 제어부(210)에서는 신호의 세기를 조정하여 RF송신모듈(310)로 전달하며, RF송신모듈(310)에서는 RF송수신모듈 기준주파수발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 한 후에 증폭된 신호를 송신안테나(410)로 통하여 외부로 방사하게 된다.
또한, 수신안테나(420)를 통하여 수신된 신호는 수신 신호가 아주 미약한 신호이기 때문에 RF수신모듈(320)에서 신호를 증폭한 후 RF송수신모듈 기준주파수발생기(330)에 의해 원하는 주파수로 업/다운한 다음에 수신신호제어부(220)로 전달된다. 이때, 수신신호제어부(220)에서 신호의 세기를 조정한 다음 송수신 모듈(110)의 수신패스(130)를 거쳐 무선모뎀(20)에 전달하게 되며, 무선모뎀(20)에서는 RF신호를 다시 디지털신호로 변환 후 유선LAN(10)에 전송하게 된다.
한편, 본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치는 무선모뎀 시스템을 타 RF 송수신기와 연동을 하기 위하여, 무선모뎀 송수신부(110)를 재 설계하여 무선LAN 시스템의 RF 송수신 패스를 완전하게 분리하였다.
즉, 상기 무선모뎀 송수신부(110)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 무선랜 시스템에서 본 발명 제품에 적용 할 수 있도록 송신패스(120)와 수신패스(130)로 완전히 분리하여 통신시스템 방식(TDD/FDD)에 관계없이 사용 가능하도록 설계하였다.
따라서, 송신신호는 유선LAN(10)를 통하여 무선모뎀(20)에 전달되고, 상기 무선모뎀(20)에서는 디지털신호를 아날로그신호로 변경되며, 송신패스(120)에서 고주파로 변환 및 이득을 증폭한 후, 무선랜 신호 출력 및 제어부 입력포트를 통하여 전송된다.
또한, 수신신호는 무선랜 신호 입력 및 제어부 출력포트를 통하여 수신패스(130)로 전달되며, 상기 수신패스(130)에서는 저주파로 변환 및 이득을 증폭하여 무선모뎀(20)으로 전달하고, 무선모뎀(20)에서는 아날로그신호를 디지털신호로 변 환하여 유선LAN(10)으로 전송된다.
이와 같이 본 발명을 적용하여 무선LAN 시스템의 RF 송수신 패스 완전 분리하고, RF 스위치와 듀플렉스를 완전히 제거하면, TDD와 FDD 방식에 관계없이 사용할 수 있도록 RF 송수신 시스템 구조가 개선된다.
이로 인해, 송신 신호와 수신 신호간의 주파수와 RF신호에 대한 간섭을 완전히 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치의 송신신호 제어부(210)는 무선모뎀 송수신부(100)와 RF 송신 모듈(300)간의 신호의 세기에 따라서 자동으로 시스템 이득을 조정하는 역할을 한다.
즉, 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 무선모뎀(20)에서 전달된 신호가 무선모뎀 신호출력 및 제어부 입력포트를 통해 입력되면, 필터(211)에서 불요파가 제거를 되고, 가변감쇠기(212)거쳐 증폭기(213)에서 신호를 증폭된 다음 송신 신호 제어부 출력포트를 통하여 RF 송신모듈(300)로 전달된다.
이때, 증폭기(213)에서 증폭된 신호는 커플러(214)를 통해 AC-DC변환회로(215)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(215)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(216)로 전달하며, 마이크로 프로세서(216)에서는 전압값에 따라서 가변감쇄기(212)를 피드백 제어하게 되므로, 송신신호 제어부(210)를 통과하는 RF 신호는 출력의 크기가 항상 일정하게 유지된다.
또한, 본 발명에 의한 이종통신 연동 중계장치의 수신신호 제어부(220)는 전술한 송신신호 제어부(21)와 마찬가지로, 무선랜 시스템의 무선모뎀 송수신부(100)와 RF 송신 모듈(300)간의 신호의 세기에 따라서 자동으로 시스템 이득을 조정하는 역할을 한다.
즉, 도 3a 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 수신 안테나(420)로 들어오는 신호가 RF 수신 모듈(300)에서 증폭된 후, 수신 신호 제어부 입력포트를 통해 수신신호 제어부(220)로 입력되면, 필터(221)에서 불요파가 제거되고 가변감쇠기(222)를 거쳐 증폭기(223)에서 신호가 증폭된 후 아이솔레이터(225)를 거쳐, 무선랜 신호 입력 및 제어부 출력포트를 통해 무선 모뎀 송수신부(100)로 전달된다.
이때, 증폭기(223)에서 증폭된 신호는 커플러(224)를 통해 AC-DC변환회로(226)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(226)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(227)로 전달하며, 마이크로 프로세서(227)에서는 전압값에 따라서 가변감쇄기(222)를 피드백 제어하게 되므로, 수신신호 제어부(220)를 통과하는 RF 신호는 출력의 크기가 항상 일정하게 유지된다.
또한, 본 발명은 현재 이동통신(2G,3G)이나 와이브로(WiBro) 중계 시스템에서 사용 중인 TDD / FDD 통신 방식에 적용 할 수 있는 RF 송수신 모듈(300)에도 적용할 수 있다.
즉, 도 3a 및 도3e에 도시된 바와 같이, 상기 RF 송수신 모듈(300)은 RF 송 신 모듈(310)과 RF 수신 모듈(320)를 하드웨어적으로 완전히 분리된 구조이기 때문에 TDD와 FDD 통신방식에 모두 적용되는 구조이다.
이때, RF 송신 모듈(310)은 송신 신호 제어부(210)에서 전달된 송신패스(120)의 신호를 증폭하여 송신 안테나(410)로 방사하게 된다. 이를 위해 증폭기(311)에서 증폭된 신호는 RF 송수신 모듈 기준주파수 발생기(330)의 주파수와 업믹스(312)를 통해 더해진 후, 다시 증폭기(313)에서 증폭되고 필터(314)에서 불요파가 제거된 후, 'HPA(315) - 아이솔레이터(316) - Cavity 필터(317)'를 순차적으로 거쳐 송신 안테나(410)로 전달된다.
또한, RF 수신 모듈(320)은 수신 안테나(420)로부터 수신된 신호를 증폭하여 수신 신호 제어부(220)으로 전달하게 된다. 이를 위해 수신 안테나(420)를 통해 수신된 신호는 'HPA(315) - 아이솔레이터(316) - Cavity 필터(321) - LNA(322) - 필터(323) - 증폭기(324) - 업믹스(325) - 증폭기(326)'를 순차적으로 거쳐 수신 신호 제어부로 전달된다.
상기, RF 송신/수신 모듈(310)(320)을 이루는 각각의 소자(device)는 종래의 공지기술에 해당하므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 무선통신 전파환경에서는 경로상의 건물이나 지형지물에 의해 반사파가 발생할 수 있으며, 상기 반사파에 의한 다중경로 현상이 생겨 수신 신호의 진폭이 변동하는 페이딩 현상이 발생하게 된다.
이로 인해, 수신전력의 크기가 수신기의 열 잡음 크기까지 내려오는 경우가 많이 발생하기 때문에 전파의 수신감도가 악화된다. 또한, 페이딩이 발생하면 그 위상도 불규칙하게 변하기 때문에 마치 불규칙한 위상변조를 한 것과 같아서 전파의 수신감도에 심각한 영향을 준다. 특히, 위상변조방식을 사용한 디지털 변조방식 일 경우 매우 심각한 영향을 준다.
이를 위해 본 발명에서는 보조 수신 모듈을 더 구비함으로써 상기 페이딩 현상을 방지하는 다른 실시례를 제안한다.
즉, 본 발명에 의한 수신 전용 보조 중계기의 일 실시례는 도 4a에 도시된 바와 같이, 수신 안테나(420)와 수신 보조 안테나(420a)를 동시에 사용하여 불완전한 신호의 세기를 보상함으로써 페이딩의 영향을 감소시키고, RF 수신 보조 모듈(320a)과 수신 보조 신호 제어부(220a)을 동시에 적용하여 전파의 수신감도 수신율을 획기적으로 개선하였다.
이때, 도 3a에서 '수신 안테나(420)- RF수신모듈(320) - 수신신호제어부(220)'와 '수신 보조 안테나(420a) - RF 수신 보조 모듈(320a)과 수신 보조 신호 제어부(220a)'는 병렬로 수신 보조 신호 합성기(230)에 연결된다.
즉, 수신 보조 안테나(420a)로 수신된 신호는 RF 수신 보조 모듈(320a)에서 신호를 증폭한 후 수신 보조 신호 제어부(220a)로 전달되어 수신 보조 효과를 얻을 수 있도록 수신안테나(420)에서 수신된 신호의 세기와 같게 조절하고, 다시 수신 보조 신호 합성기(230)를 통하여 수신안테나(420)에서 수신된 신호와 결합된 후, 무선모뎀 송수신부(100)로 전달된다.
이때, 수신 신호가 강한 곳에서는 낮게 조정하고 미약한 곳에서는 높게 조정하는 기능과 자동으로 보조 효과가 발생하도록 수신 신호의 세기를 조정하여야 한다.
또한, 바람직한 보조 효과를 얻기 위해서는 수신안테나(420)과 수신 보조 안테나(420a)를 공간적으로 충분히 떨어지게 설치해야 한다.
이때, 수신안테나(420)과 수신 보조 안테나(420a)간 거리(D)는 파장(Wavelength; λ)의 1/2 이상으로 설치한다.
즉, "D ≥ λ/2 = C /2f " ( C : 빛의 속도, f : 주파수)이므로, 사용주파수가 10GHz이면 안테나 사이의 거리는 D = 1.5㎝가 된다.
[ 실무적으로 수평 보조를 적용하면 안테나간 거리를 10D(30cm) 이상으로 조정하여 설치해야 하고, 수직 보조를 적용하면 안테나간 거리를 20 D(60cm) 이상으로 조정하여 설치해야 한다]
또한, 상기 수신신호 제어부(220)와 수신 보조 신호 제어부(220a)에서는 보조 패스 신호가 다음과 같이 제어된다.
도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 수신안테나(420)(420a)를 통하여 들어온 수신 신호는 RF 수신 모듈(320) 및 RF 수신 보조 모듈(320a)에서 신호를 증폭한 후 각각 수신신호 제어부(220) 및 수신 보조 신호 제어부(220a)로 전달한다.
즉, 수신안테나(420)(420a)를 통하여 전달된 메인 신호 및 보조 신호는 각각 수신 신호 제어부 입력포트와 수신 보조 신호 제어부 입력포트로 입력되며, 이 신호는 각각 가변감쇠기(222)(222a)를 거쳐 증폭기(223)(223a)에서 증폭되고, 두 패스 사이의 신호간섭을 방지하기 위해 아이솔레이터(225)(225a)를 거치며, 수신 보조 신호 합성기(230)를 통하여 수신안테나(420)에서 수신된 신호와 결합된 후, 무선모뎀 송수신부(100)로 전달된다.
이때, 증폭기(223)(223a)에서 증폭된 신호는 커플러(224)(224a)를 통해 AC-DC변환회로(226)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(226)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(227)로 전달하며, 마이크로 프로세서(227)에서는 전압값에 따라서 각각의 가변감쇄기(222)(222a)를 피드백 제어하게 되므로, 수신신호 제어부(220) 및 수신 보조 신호 제어부(220a)를 통과하는 RF 신호는 출력의 크기가 항상 일정하게 유지된다.
상기와 같은 보조 효과를 구체적인 실시례에 따라 계산하기 위해 도 4c에 도시된 바와 같이, 보다 구체적인 블록 구성도를 제안한다.
상기 블록구성도에서는 증폭기(223)가 하나 추가되고, 필터(221)의 위치가 변동된 것 이외에는 도 4b와 동일하므로, 이하 블록 구성도의 구체적인 설명은 생략하고, 출력되는 신호값만을 계산해 보면 아래와 같다.
메인 안테나 수신 신호의 세기 Pi = -80dBm
보조 수신 신호의 세기 Po = -70dBm
안테나 이득 Ai, Ao = 10dBi
RF 메인 수신 모듈 및 RF 수신 보조 모듈 이득 RX_g1, Rx_g2 = 20dB
증폭기 DA_g1, DA_g2, DA_g3, DA_g4, = 10dB
필터 1, 2 F_1, F_2 = -2dB
아이솔레이터1, 2 ISO_1, ISO_2 = -2dB
이때, 메인 수신 신호 패스 계산식
= Pi + Ai + RX_g1 + DA_g1 + DA_g2 + F_1 + ISO_1
= -80dBm + 10dBi + 20dB + 10dB + 10dB + (-2dB) + (-2dB)
= -34dBm
보조 수신 신호 패스 계산식
= Po + Ao + RX_g2 + DA_g3 + DA_g4 + F_2 + ISO_2
= -70dBm + 10dBi + 20dB + 10dB + 10dB + (-2dB) + (-2dB)
=-24dBm
위 계산 결과에서 두 신호의 세기 차이가 10dB이기 때문에 상승 효과를 얻기 위해서는 두 신호를 같게 조정을 해야 하는데, 수신 신호의 세기를 가변감쇄기(222)에서 10dB 증폭시켜 -24dBm로 전환하고, 이를 수신 보조 신호 합성기(230) 를 통하여 무선 모뎀 송수신부(100)로 전달한다.
또한, 본 발명은 수신 보조에 적용하여 RF 수신 보조 패스 완전 분리를 실현할 수 있으며, 기본적으로 송수신 패스간의 완전 분리형 구조이다.
즉, 도 4a 및 4d에 도시된 바와 같이, RF 수신 보조 모듈(320a)은 RF 수신 모듈(320)과 별개로 독립 구성되며, RF 수신 보조 모듈(320a)은 수신 보조 안테나(420a)로부터 수신된 신호를 증폭하여 수신 보조 신호 제어부(220a)로 전달하게 된다. 이를 위해 수신 보조 안테나(420a)를 통해 수신된 신호는 'Cavity 필터(321) - LNA(322a) - 필터(323a) - 증폭기(324a) - 업믹스(325a) - 증폭기(326a)'를 순차적으로 거쳐 수신 보조 신호 제어부(410)로 전달된다.
결론적으로, 본 발명은 무선통신에서 무선LAN시스템과 중계시스템을 이용하여 TDD/FDD 통신방식에 상관없이 새로운 RF송수신 시스템이 구현된 이종통신 연동 중계장치를 제안한 것이다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1a는 종래의 TDD 방식 송수신기를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 1b는 종래의 FDD 방식 송수신기를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2a는 종래의 TDD 방식 중계기 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2b는 종래의 FDD 방식 중계기 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,
도 3a는 본 발명의 일 실시례로서, 이종통신 연동 중계장치의 개략 구성도,
도 3b는 도 3a의 무선모뎀 송수신모듈에 대한 세부 구성도,
도 3c는 도 3a의 송신신호 제어부에 대한 세부 구성도,
도 3d는 도 3a의 수신신호 제어부에 대한 세부 구성도,
도 3e는 도 3a의 RF 송수신 모듈에 대한 세부 구성도,
도 4a는 본 발명의 다른 실시례로서, 수신 보조 시스템이 구현된 이종통신 연동 중계장치의 개략 구성도,
도 4b는 도 4a의 수신 보조 신호 제어부에 대한 세부 구성도,
도 4c는 도 4b의 구체적인 다른 실시례,
도 4d는 도 4a의 RF 수신 보조 모듈에 대한 세부 구성도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 유선LAN 20 : 무선모뎀
30, 110 : 무선모뎀 송수신 모듈 31 : 업 모듈
32 : 다운 모듈 40 : RF 스위치
41,42,51, 61, 61a : 송수신안테나
50, 73, 73a : 듀플렉스
60 : TDD 방식 중계기 62, 62a : Cavity 필터
63, 63a : 서큘레이터 64, 64a : RF 증폭 모듈
70 : FDD 방식 중계기
100 : 무선모뎀 송수신부 120 : 송신패스
130 : 수신패스 140 : 무선모뎀 기준주파수 발생기
200 : 송수신신호 제어부 210 : 송신신호 제어부
211,221,221a: 필터 212,222,222a: 가변감쇠기
213,223,223a: 증폭기 214,224,224a: 커플러
215,226 : AC-DC변환회로 216,227: 마이크로 프로세서
220 : 수신신호 제어부 225,225a : 아이솔레이터
220a: 수신 보조 신호제어부 230 : 수신 보조 신호 합성기
300 : RF 송수신 모듈 310 : RF 송신 모듈
320 : RF 수신 모듈 320a: RF 수신 보조 모듈
330 : RF 송수신모듈 기준주파수 발생기
410 : 송신안테나 420 : 수신안테나
420a: 수신 보조 안테나

Claims (5)

  1. 유선LAN(10)과 무선모뎀 송수신 모듈(110) 사이의 신호를 중계하는 무선모뎀(20)과, 송신/수신의 신호 패스(path)가 구분 구성된 송신패스(120)/수신패스(130)와 무선모뎀의 동작 제어를 위해 기준 주파수를 발생하는 무선모뎀 기준 주파수발생기(140)로 이루어진 무선모뎀 송수신모듈(110)를 포함하는 무선모뎀 송수신부(100)와; 상기 무선모뎀 송수신부(100)와 RF 송수신모듈(300) 사이의 신호를 중계하며, 송신신호의 세기를 조절하는 송신신호 제어부(210)와, 수신신호의 세기를 조절하는 수신신호 제어부(220)를 포함하는 송수신 신호제어부(200)와; 상기 송신신호 제어부(210)에서 전달된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고, 송신안테나(410)을 통해 외부로 방사하는 RF 송신모듈(310)과, 수신안테나(420)를 통하여 수신된 신호를 RF송수신모듈 기준주파수 발생기(330)에 의해 주파수를 업/다운 하여 증폭하고 수신신호제어부(220)로 전달하는 RF 수신모듈(320)을 포함하는 RF 송수신 모듈(300)로 구성되되,
    상기 송신신호 제어부(210)는 무선모뎀(20)에서 전달된 신호가 무선모뎀 신호출력 및 제어부 입력포트를 통해 입력되면, 필터(211)에서 불요파가 제거를 되고, 가변감쇠기(212)거쳐 증폭기(213)에서 신호를 증폭되고, 커플러(214)를 거쳐 RF 송신모듈(310)로 전달되며,
    상기 증폭기(213)에서 증폭된 신호는 커플러(214)를 통해 AC-DC변환회로(215)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(215)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(216)로 전달하며, 마이크로 프로세서(216)에서는 전압값에 따라서 가변감쇄기(212)를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 이종통신 연동 중계장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수신신호 제어부(220)는 수신 안테나(420)로 들어오는 신호가 RF 수신 모듈(300)에서 증폭된 후, 수신 신호 제어부 입력포트를 통해 수신신호 제어부(220)로 입력되면, 필터(221)에서 불요파가 제거되고 가변감쇠기(222)를 거쳐 증폭기(223)에서 신호가 증폭된 후 아이솔레이터(225)를 거쳐, 무선랜 신호 입력 및 제어부 출력포트를 통해 무선 모뎀 송수신부(100)로 전달되되,
    상기 증폭기(223)에서 증폭된 신호는 커플러(224)를 통해 AC-DC변환회로(226)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(226)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(227)로 전달하며, 마이크로 프로세서(227)에서는 전압값에 따라서 가변감쇄기(222)를 피드백 제어되는 것을 특징으로 하는 이종통신 연동 중계장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 RF 송수신 모듈(300)에는 수신 안테나(420)와 소정 거리를 두고 별도의 수신 보조 안테나(420a)가 구비되되,
    상기 수신 보조 안테나(420a)로 수신된 신호는 RF 수신 보조 모듈(320a)에서 신호를 증폭한 후 수신 보조 신호 제어부(220a)로 전달되어 수신 보조 효과를 얻을 수 있도록 수신안테나(420)에서 수신된 신호의 세기와 같게 조절하고, 다시 수신 보조 신호 합성기(230)를 통하여 수신안테나(420)에서 수신된 신호와 결합된 후, 무선모뎀 송수신부(100)로 전달되는 것을 특징으로 하는 이종통신 연동 중계장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수신 보조 신호 제어부(220a)는 수신 보조 안테나(420a)를 통하여 전달된 보조 신호를 수신 보조 신호 제어부 입력포트로 입력받고, 이 신호는 가변감쇠기(222a)를 거쳐 증폭기(223a)에서 증폭되고, 신호간섭을 방지하기 위해 아이솔레이터(225a)를 거치며, 수신 보조 신호 합성기(230)를 통하여 수신안테나(420)에서 수신된 신호와 결합된 후, 무선모뎀 송수신부(100)로 전달되되,
    상기 증폭기(223a)에서 증폭된 신호는 커플러(224a)를 통해 AC-DC변환회로(226)로 전달되고, 상기 AC-DC변환회로(226)에서는 그 신호의 크기를 전압으로 변환하여 마이크로 프로세서(227)로 전달하며, 마이크로 프로세서(227)에서는 전압값에 따라서 가변감쇄기(222a)를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 이종통신 연동 중계장치.
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