KR101001020B1 - 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치 - Google Patents

복수의 통신망을 지원하는 중계 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 통신망을 지원하는 중계 장치에 관한 것으로, 본 발명의 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치의 일 양태는 제1 기지국 및 상기 제1 기지국과 다른 통신망에 속하는 제2 기지국과 연결되어 신호를 송수신하는 메인 허브, 및 제1 안테나 및 제2 안테나를 이용하여 상기 제1 기지국에 속하는 제1 사용자 단말로부터 제1 송신 신호를 전송받거나 또는 상기 제2 기지국에 속하는 제2 사용자 단말로부터 제2 송신 신호를 전송받는 리모트 유닛을 포함한다.
중계기, 다이버시티, diversity, 광 중계기

Description

복수의 통신망을 지원하는 중계 장치{Repeater apparatus for supporting a plurality of networks}
본 발명은 중계 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 통신망을 지원하면서 역방향 다이버시티를 제공하는 중계 장치에 관한 것이다.
지형 형태나 건물, 장애물 등에 의하여 멀티 패스를 거치는 간접파와 곧바로 전달되는 직접파 간의 간섭에 의하여 페이딩(Fading)이 발생할 수 있다. 이러한 페이딩 발생에 의하여 통화가 끊기거나, 핸드오프가 자주 발생하여 통화 품질이 떨어질 수 있다.
한편, 기지국의 전파가 도달하기 어려운 지하건물 또는 콘크리트 건물 등의 장애물로 인하여 전파의 세기가 약해지는 음역 지역에 중계기들이 설치될 수 있다. 여기서, 중계기는 기지국에서 전송된 신호 또는 사용자 단말로부터 전송된 신호를 증폭시켜 전달해 주는 역할을 한다.
지하철 역사 및 지하철 선로 주변에 위치하는 지하철 중계기는 지하철 전용 기지국 또는 지하철 인근 기지국으로부터 신호를 수신하여 지하철 대합실, 플랫폼 또는 지하철 차량에 있는 사용자의 사용자 단말에 제공한다. 또는 지하철 중계기는 사용자 단말로부터 신호를 수신하여 지하철 전용 기지국 또는 지하철 인근 기지국에 제공한다.
또한, 지하철에서는 다양한 무선 통신망 서비스, 예를 들어 CDMA, PCS, WCDMA, WiBro 등의 통신 망 서비스에 대하여 각각 지하철 중계기를 설치하여야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 지하에서 다양한 무선 통신망 서비스를 지원하도록 통합하는 중계 장치가 요구된다. 이와 함께, 지하철 등의 지하에서 이동하는 사용자 단말에 고품질의 통신 서비스를 제공할 수 있는 중계 장치가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복수의 무선 통신망 서비스를 지원하는 중계 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 지하에서의 역방향 다이버시티를 구현할 수 있는 중계 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치의 일 양태는 제1 기지국으로부터의 제1 송신 신호를 제1 사용자 단말로 전송하는 제1 안테나를 구비하는 제1 송수신부; 및 제2 기지국으로부터의 제2 송신 신호를 제1 사용자 단말과 다른 통신망에 속하는 제2 사용자 단말로 전송하는 제2 안테나를 구비하는 제2 송수신부를 포함하며, 상기 제1 송수신부는 제1 안테나를 이용하여 상기 제1 사용자 단말로부터 전송되는 제1 수신 신호 및 상기 제2 사용자 단말로부터 전송되는 제2 수신 신호를 수신하며, 상기 제2 송수신부는 제2 안테나를 이 용하여 상기 제1 사용자 단말로부터 전송되는 제3 수신 신호 및 상기 제2 사용자 단말로부터 전송되는 제4 수신 신호를 수신한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치의 일 양태는 제1 기지국 및 상기 제1 기지국과 다른 통신망에 속하는 제2 기지국과 연결되어 신호를 송수신하는 메인 허브; 및 제1 안테나 및 제2 안테나를 이용하여 상기 제1 기지국에 속하는 제1 사용자 단말로부터 제1 송신 신호를 전송받거나 또는 상기 제2 기지국에 속하는 제2 사용자 단말로부터 제2 송신 신호를 전송받는 리모트 유닛을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 WCDMA 통신망을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일 반적인 WCDMA 통신망(일명, UMTS 망)은 사용자 단말(100), 무선 접속망(UTRAN; UMTS Terrestrial RAN, 50) 및 무선 접속망에 연결되며 외부망(40)과의 접속에 응답하는 코어망(Core Network; 60)을 포함할 수 있다.
사용자 단말(100)은 무선 통신에 사용되는 사용자 기기뿐만 아니라 무선 통신을 할 수 있는 개인 휴대 단말기(PDA; Personal Digital Assistants), 컴퓨터 등을 포함할 수 있다.
무선 접속망(RAN: Radio Access Network, 50)은 WCDMA를 지원하기 위해 3GPP 규격의 무선 접속 규격을 수용한 기지국(22), 기지국 제어기(24) 및 중계기(20)를 포함한다. 무선 접속망(20)은 사용자 단말로부터의 호 요청 신호, 데이터 전송 신호 등을 코어망으로 전송한다.
기지국(22)은 기지국 제어기(24)에서 전달된 제어 정보에 따라 사용자 단말(100)과 데이터 교환에 필요한 무선 물리채널을 설정하고, 상위 계층 프로토콜로부터 전달된 데이터들을 무선 환경에 맞게 사용자 단말(100)로 전송한다.
기지국 제어기(Radio network controller; 24)는 무선 통신 시스템의 무선 자원을 동적으로 할당하며, 기지국(22)을 제어한다.
중계기(20)는 기지국(22)에서 전송된 신호 또는 사용자 단말로부터 전송된 신호를 증폭시켜 전달해 주는 역할을 한다. 중계기(20)는 기지국(22)의 전송 신호가 제대로 전달되지 않는 음역 지역, 또는 전파의 수신이 용이하지 아니한 불량 지역을 해소하기 위하여 설치될 수 있다.
회선 교환기(Mobile switching center, 31)는 기지국(22)에서 착신 또는 발 신되는 신호를 전달하며, 이동통신 가입자 상호 간의 교환, 이동통신 가입자와 PSTN, ISDN 등의 고정망 가입자와의 교환 기능을 제공한다. 회선 교환기(31)는 가입자로부터 호를 처리하기 위하여 일시적으로 사용자 단말(100)의 위치 정보 등의 가입자 정보를 가지는 방문자 위치 등록기(VLR)을 포함할 수 있다.
회선교환 게이트웨이(GMSC; 32)는 회선 교환기(31)를 통하여 외부망(40)과 연결되는 지점에서의 게이트웨이(Gateway)이다. 모든 회선교환 접속은 회선교환 게이트웨이(32)를 거쳐서 이루어진다.
상기 회선 교환기(31)와 회선교환 게이트웨이(32)를 포함하여 회선 교환부(33)로 칭할 수 있고, 회선 교환부(33)는 회선교환 접속을 통하여 사용자 단말(100)과의 통화로를 개설한다.
패킷교환 지원 노드는(SGSN; Serving GPRS Support Node, 35)은 GPRS 서비스를 위하여 사용자 단말의 이동성 관리, 발/착신호 처리 절차 및 패킷 데이터의 송수신을 처리하기 위한 세션(Session) 관리, 인증 및 과금 기능 등을 지원한다. 또한, 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 가진다.
패킷 교환 게이트웨이(GGSN; Gateway GPRS Support Node, 36)는 GPRS의 데이터 서비스를 위한 고속의 패킷 데이터 서비스를 제공하는 IP(Internet Protocol) 기반 패킷망의 서빙 노드(Serving Node)로서, 패킷 데이터 서비스를 위하여 세션을 관리하고 패킷 데이터의 라우팅 처리 기능을 하며 WDCMA망과 인터넷 망을 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다.
상기 패킷교환 지원 노드(35)와 패킷 교환 게이트웨이(36)를 포함하여 패킷 교환부(37)로 칭할 수 있다. 패킷 교환부(37)는 사용자 단말의 데이터 송수신에 있어 패킷(Packet) 단위로 데이터를 송수신하도록 한다.
홈 위치 등록기(HLR; Home location register; 52)는 가입자의 위치 정보를 저장 관리하며, 인증센터(AuC)는 인증 벡터를 생성하며 가입자 인증 기능을 수행한다. 일반적으로 인증센터(AuC)는 홈 위치 등록기(HLR)와 같이 맞물려 있고 이들은 상호간의 정보 교환을 할 수 있다.
외부망(40)은 회선교환부(100) 또는 패킷교환부(200)를 통하여 외부로 연결되는 망이다. 회선교환부(100)는 음성 통화 등 회선(circuit)의 송수신에 관련된다. 회선교환부(100)는 공중 교환 전화망(PSTN), 종합 정보 통신망(ISDN: Integrated Services Digital Network) 또는 공중 육상 이동 통신망(PLMN)일 수 있다. 패킷교환부(200)는 패킷(Packet)의 송수신에 관련된다. 패킷교환부(200)는 인터넷(Internet)과 같은 IP(Internet Protocol)망일 수 있다.
다만, WCDMA 통신망은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 하나의 통신망으로 제시한 것이며, 예를 들어, WiBro, CDMA, WiFi 등의 다양한 통신망에 적용 가능하다.
도 2는 일반적인 지하철 선로 상에서의 중계 장치가 나열되어 있는 구조를 보여준다.
도 2를 참조하면, 일반적인 지하철에서의 중계 장치는 WCDMA, WiBro, PCS 등의 각 통신망에 따라 기지국에 따른 중계 장치를 구성할 수 있다. 예를 들어, 지하철에서의 중계 장치로서 WCDMA 기지국 및 WiBro 기지국에 각각 연결된 중계 장치를 나타낼 수 있다.
먼저, WCDMA 통신망에서의 중계 장치의 구성을 살펴보면, 지하철 역의 지상에 위치하는 지하철 전용 기지국(210) 또는 지하철 인근의 기지국과 중계 장치가 연결된다.
기지국(210, 310)은 기지국 제어기에서 전달된 제어 정보에 따라 사용자 단말(100, 110)과 데이터 교환에 필요한 무선 물리채널을 설정하고, 상위 계층 프로토콜로부터 전달된 데이터들을 무선 환경에 맞게 사용자 단말(100, 110)로 전송한다. 기지국(210, 310)은 일반적으로 사용자 단말(100)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(node-B), BTS(base transceiver system), 액세스 포인트(access point) 등 다른 용어로 불릴 수 있다. 예를 들어, 지하철 전용 기지국은 소정의 역을 사이에 두고, 3개 내지 4개 역을 사이에 두고 하나씩 설치될 수 있다. 이와 함께, 가입자가 속하는 통신망에 따라 WCDMA 용 기지국(210), WiBro 용 기지국(310), PCS용 기지국 등으로 구분될 수 있다.
중계 장치는 기지국(210, 310)에서 전송된 신호 또는 사용자 단말(100, 110)로부터 전송된 신호를 증폭시켜 전달해 주는 역할을 한다. 중계 장치는 기지국(210, 310)에 직접 연결되는 마스터 유닛(220, 320) 및 마스터 유닛에 복수로 연결될 수 있는 리모트 유닛(230_1, 230_2, 230_3, 330_1, 330_2, 330_3)을 포함할 수 있다. 마스터 유닛(220, 320)은 기지국(220, 320)으로부터의 송신 신호를 사용자 단말(100, 110)과 신호를 주고 받는 리모트 유닛(230_1, 230_2, 230_3, 330_1, 330_2, 330_3)에 전달한다.
리모트 유닛(230_1, 230_2, 230_3, 330_1, 330_2, 330_3)은 마스터 유닛(220, 320)으로부터의 송신 신호를 수신하여 사용자 단말(100, 110)에 전송하거나, 또는 사용자 단말(100, 110)로부터의 송신 신호를 마스터 유닛(220, 320)에 전달하는 역할을 한다.
리모트 유닛(230_1, 230_2, 230_3, 330_1, 330_2, 330_3)은 복수의 안테나(240_1, 240_2, 240_3, 240_4, 340_1, 340_2, 340_3, 340_4)를 포함할 수 있다. 복수의 안테나(240_1, 240_2, 240_3, 240_4, 340_1, 340_2, 340_3, 340_4)는 무선 RF 신호를 송수신하는 역할을 한다. 예를 들어, 지하철용 리모트 유닛에는 안테나가 두 개이상에서 수십 개까지 설치될 수 있으므로, 각 안테나에 대하여 다이버시티(Diversity) 기능을 채택하기가 현실적으로 쉽지 않다.
하지만, 고속으로 이동하는 지하철의 차량 내에서 무선 통신을 수행하는 사용자 단말(100, 110)은 고속 이동에 의하여 송수신을 주고 받는 안테나와의 채널 상태가 순간 순간 변동되면서, 갑작스럽게 통화가 끊어지는 콜 드롭(Call drop)이 발생할 수 있다. 또는, 기지국(210, 310)으로부터의 송신 신호는 파워가 상대적으로 크기 때문에 사용자 단말(100, 110)에는 제대로 전달되지만, 역방향인 업 링크(Uplink)에서는 사용자 단말(100, 110)의 송신 파워가 상대적으로 낮기 때문에 기지국(210, 310)에는 제대로 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 업링크에서 사용자 단말(100, 110)의 송신 신호를 기지국(210), 310)에 보다 안정적으로 전송하기 위하여 중계 장치의 수신 다이버시티 기능을 채택하는 것이 필요하다.
이와 함께, 각 통신망에 따라 중계 장치를 따로 설치하는 번거로움을 피하면 서 각 통신망의 중계 장치를 하나로 통합하여 하나의 중계 장치에 의하여 다양한 통신망을 지원할 수 있는 중계 장치가 필요하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 구조를 보여준다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치는 메인 허브(250) 및 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)을 포함한다.
메인 허브(250)는 서로 다른 통신망에 속하는 기지국(210, 310)에 연결되어, 기지국(210, 310)으로부터의 신호를 전송받는다. 메인 허브(250)는 각 기지국(210, 310)으로부터의 신호를 전달 받아, 복수의 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)에 전달하는 역할을 한다. 이와 함께, 메인 허브(2500는 복수의 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)으로부터 신호를 전달 받아, 각 기지국(210, 310)에 전달하는 역할을 한다. 예를 들어, 각 기지국(210, 310)이 각각 WCDMA 용 기지국(210) 또는 WiBro 용 기지국(310)에 해당되면, 메인 허브(250)는 각 기지국(210, 310)의 신호를 전달 받아, 해당 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)에 전달할 수 있다.
리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)은 사용자 단말(100, 110)에 각 기지국(210, 310)으로부터 전송된 신호를 전송하며, 사용자 단말(100, 110)로부터의 송신 신호를 수신한다.
각 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)은 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)를 포함할 수 있다. 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)는 각각 서로 다른 통신망에 속하는 기지국(210, 310)으로부터 전송되는 송신 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 안테나(290)가 WCDMA 용 기지국(210)으로부터의 송신 신호를 전송하는 경우, 제2 안테나(295)는 WiBro 용 기지국(310)으로부터의 송신 신호를 전송할 수 있다.
제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)는 사용자 단말(100, 110)로부터 전송되는 신호를 수신한다. 예를 들어, WCDMA 용 사용자 단말(100)이 신호를 송신하는 경우에, 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)는 해당 사용자 단말(100)로부터의 신호를 수신한다. 다만, 동일한 신호가 리모트 유닛(270_1, 270_2, 270_3, ...)로 전송되더라도, 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)가 위치하는 공간상의 차이에 의하여 서로 다른 신호를 수신할 수 있다. 이와 함께, 해당 사용자 단말(100)로부터 동일한 신호가 전송되더라도, 지하의 건물, 터널의 휘어짐, 장애물의 위치 변화 등에 의하여 반사 또는 굴절되어 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)에 도달할 수 있다.
따라서, 해당 사용자 단말(100)로부터 송신 신호를 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)에 의하여 수신함으로써, 역방향 다이버시티 기능을 구현할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 다양한 통신망의 기지국을 메인 허브(250)에 연결시킴으로써, 다양한 통신망에 속하는 기지국을 지원하는 중계 장치를 제공할 수 있다. 이와 함께, 사용자 단말(100, 110)로부터의 송신 신호에 대하여 복수의 안테나(290, 295)에 의하여 역방향 다이버시티를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 중계 장치는 메인 허브(250) 및 리모트 유닛(270)으로 구성될 수 있다. 여기 서, 메인 허브(250)는 제3 송수신부(450), 제4 송수신부(460) 및 제2 파장분할 다중화부(440)를 포함할 수 있다. 리모트 유닛(270)은 제1 송수신부(410), 제2 송수신부(420) 및 제1 파장분할 다중화부(430)를 포함할 수 있다.
제1 송수신부(410)는 제1 안테나(290)를 통하여 제1 기지국(210)으로부터의 송신 신호를 제1 사용자 단말(100)에 전송한다. 또한 제1 송수신부(410)는 제1 및 제2 사용자 단말(100, 110)로부터 송신 신호를 수신하여 제1 기지국(210) 또는 제2 기지국(310)에 전송한다.
마찬가지로 제2 송수신부(420)는 제2 안테나(290)를 통하여 제2 기지국(310)으로부터의 송신 신호를 제2 사용자 단말(110)에 전송한다. 또한 제2 송수신부(420)는 제1 및 제2 사용자 단말(100, 110)로부터 송신 신호를 수신하여 제1 기지국(210) 또는 제2 기지국(310)에 전송한다.
제1 파장분할 다중화부(430)는 광선로에 실어 전송하기 전에 서로 다른 파장을 가지는 광 신호를 통합하는 역할을 한다. 따라서, 서로 다른 주파수에 따라 서로 다른 파장의 광 신호가 생성되면, 생성된 광 신호를 통합할 수 있다. 한편, 제1 파장분할 다중화부(430)는 후술할 제2 파장분할 다중화부(440)로부터 송신된 광 신호를 서로 다른 파장의 광 신호로 분리할 수도 있다.
제2 파장분할 다중화부(440)는 제1 파장분할 다중화부(430)와 마찬가지로 서로 다른 파장의 광 신호를 통합하거나, 통합된 광 신호를 수신하여 서로 다른 파장의 광 신호로 분리할 수 있다.
제3 송수신부(450)는 제1 기지국(210)의 송신 신호를 제2 파장분할 다중화 부(440)에 전송하거나 또는 제2 파장분할 다중화부(440)로부터 전달된 신호를 제1 기지국(210) 또는 제2 기지국(310)에 전달한다.
마찬가지로 제4 송수신부(460)도 제2 기지국(310)의 송신 신호를 제2 파장분할 다중화부(440)에 전송하거나 또는 제2 파장분할 다중화부(440)로부터 전달된 신호를 제1 기지국(210) 또는 제2 기지국(310)에 전달한다.
이하에서는, 순방향(Down-link) 신호의 전달 및 역방향(Up-link) 신호의 전달되는 과정을 설명하기로 한다. 한편, 여기서는 제1 기지국(210)을 WCDMA 통신망을 지원하는 기지국으로 하고, 제2 기지국(310)은 WiBro 통신망을 지원하는 기지국으로 한다. 이는 하나의 예에 해당하며, 다양한 통신망을 지원하는 기지국에 대하여도 적용할 수 있다.
예를 들어, WCDMA 통신망에서 순방향(Down-link) 제1 송신 신호의 전달은 제1 기지국(210), 제3 송수신부(450), 제2 파장분할 다중화부(440), 광선로(225), 제1 파장분할 다중화부(430), 제1 송수신부(410), 제1 안테나(290) 및 제1 사용자 단말(100) 순서로 전달된다. 반대로 역방향 신호의 전달은 제1 사용자 단말(100), 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295), 제1 송수신부(410) 및 제2 송수신부(420), 제1 파장분할 다중화부(430), 광선로(225), 제2 파장분할 다중화부(440), 제3 송신부(450) 및 제4 송수신부(460), 및 제1 기지국(210) 순서로 전달된다. 여기서, 제1 안테나(290)가 제1 사용자 단말(100)로부터 수신한 신호를 제1 수신 신호라고, 제2 안테나(295)가 제1 사용자 단말(100)로부터 수신한 신호를 제2 수신 신호라 한다. 따라서, 제1 사용자 단말(100)로부터는 동일한 신호가 발신되지만, 제1 안테 나(290) 및 제2 안테나(295)는 각각 서로 다른 신호를 수신할 수 있다.
이와 함께, WiBro 통신망에서 순방향(Down-link) 제2 송신 신호의 전달은 제2 기지국(310), 제4 송수신부(460), 제2 파장분할 다중화부(440), 광선로(225), 제1 파장분할 다중화부(430), 제2 송수신부(420), 제2 안테나(295) 및 제2 사용자 단말(110) 순서로 전달된다. 반대로 역방향 신호의 전달은 제2 사용자 단말(110), 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295), 제1 송수신부(410) 및 제2 송수신부(420), 제1 파장분할 다중화부(430), 광선로(225), 제2 파장분할 다중화부(440), 제3 송신부(450) 및 제4 송수신부(460), 및 제2 기지국(310) 순서로 전달된다. 여기서, 제1 안테나(290)가 제2 사용자 단말(110)로부터 수신한 신호를 제3 수신 신호라고, 제2 안테나(295)가 제2 사용자 단말(110)로부터 수신한 신호를 제4 수신 신호라 한다. 따라서, 제2 사용자 단말(110)로부터는 동일한 신호가 발신되지만, 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)는 각각 서로 다른 신호를 수신할 수 있다.
상기와 같이, 역방향 신호의 전달에 있어서 중계 장치는 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)를 이용하여 신호를 수신하며, 수신된 신호는 광선로(225)를 통하여 메인 허브(250)에 전달되어 각 기지국(210, 310)으로 전달된다. 따라서, 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295) 중 어느 하나의 안테나의 수신 감도가 떨어지더라도 다른 하나의 안테나의 수신율이 상대적으로 높일 수 있기에, 역방향 수신을 상대적으로 안정되게 할 수 있다.
이와 함께, 서로 다른 통신망을 지원하는 기지국(210, 310)에 중계 장치를 연결시킴으로써 하나의 중계 장치로 복수의 기지국(210, 310)을 지원할 수 있다. 따라서, 케이블 및 중계 장치의 부품수 등의 비용면에서 유리할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 회로도이다. 도 5를 참조하면, 저잡음 증폭기(501, 502, 503, 504, 505, 506, 551, 552, 553, 554; LNA)는 메인 허브(250) 또는 리모트 유닛(270)의 전체 잡음 지수를 낮추는 고주파 증폭기이다. 전광 변환부(511, 512, 561, 562; LD)는 RF 신호를 광 신호를 변환시키는 역할을 한다. 이와 반대로, 광전 변환부(516, 517, 566, 567; PD)는 광 신호를 RF 신호로 변환시키는 역할을 한다.
전력 증폭기(571, 572)는 전력을 증가시키는 증폭기로서, 저주파 전력 증폭기 및/또는 고주파 전력 증폭기 일 수 있다. 예를 들어, 안테나(290, 295)에 전력을 공급하는 고주파 증폭기(RF amplifier)를 종단 전력 증폭기라 한다.
듀플렉서(521, 522, 576; D1)는 서로 다른 주파수를 가지는 신호를 분리해 내는 역할을 한다. 예를 들어, 제2 안테나의 경우에는 듀플렉서(576)에 의하여 WCDMA 망의 수신 대역 주파수(f2) 및 WiBro 망의 송수신 대역 주파수(f3)의 신호를 각각 분리할 수 있다.
마찬가지로, 트리플렉서(577; D2)는 서로 다른 세 주파수 대역에 포함된 각 신호를 분리하는 역할을 한다. 예를 들어, 제1 안테나의 경우에는 트리플렉서(577)에 의하여 WCDMA 망의 송신 대역 주파수(f1), 수신 대역 주파수(f2) 및 WiBro 망의 송수신 대역 주파수(f3)의 신호를 각각 분리할 수 있다. 한편, WiBro의 경우에는 시분할 방식(TDD)에 의하여 데이터를 송수신하기 때문에, 동일한 주파수 대역(f3)에서 시간을 달리하면서 순방향 또는 역방향으로 데이터를 송수신한다.
콤바이너(581, 582; 2W)는 주파수가 서로 다른 신호를 묶어 하나의 출력 값을 낸다. 병합되는 신호의 개수에 따라 2-방향(2-Way), 3-방향(3-Way) 등으로 구분될 수 있다.
파장분할 다중화부(530, 580; WDM)는 광선로(225)에 실어 전송하기 전에 서로 다른 파장을 가지는 광 신호를 통합하는 역할을 한다. 따라서, 파장이 서로 다른 광 신호를 통합하거나 분리하여 전달할 수 있다.
스위치(591, 592)는 제1 스위치(591) 및 제2 스위치(592)를 구분될 수 있다. 제1 스위치(591)는 제1 안테나(290)에 수신된 신호가 제2 사용자 단말(110)로부터 송신된 신호인지를 판단하여 온/오프 시킨다. 예를 들어, 제1 스위치(591)가 WiBro 수신용인 경우, 제1 안테나(290)에 수신된 신호가 WiBro 통신망을 지원하는 제2 사용자 단말(100)로부터 송신되는 경우 트리플렉서(577)로부터 해당 신호를 전달할 수 있도록 온(On) 시킨다.
제2 스위치(592)는 WiBro 통신망을 통하여 송수신 되는 신호를 스위치 시켜주는 역할을 한다. 제2 사용자 단말(110)로부터의 수신 신호는 듀플렉서(576)을 거쳐, 제2 스위치(592)에 의하여 저잡음 증퐁기(553)로 유도된다. 또한, WiBro 기지국(310)으로부터 전달된 송신 신호는 전력 증폭기(572)를 거쳐 제2 스위치(592)에 의하여 듀플렉서(576)로 전달되도록 유도한다. 이와 같이, 제2 스위치(592)는 WiBro 용 통신망을 통하여 송수신 되는 신호를 제2 안테나(295)를 통하여 송수신시키기 위하여 각 소자에 연결시켜 주는 역할을 한다.다시 도 5를 참조하여, WCDMA 통신망의 기지국(210)으로부터의 순방향 신호의 전달은 기지국(210), 저잡음 증폭기(501), 전광변환부(511), 파장분할 다중화부(530), 광선로(225), 파중분할 다중화부(580), 광전변환부(566), 전력 증폭기(571), 트리플렉서(577), 제1 안테나(290) 및 제1 사용자 단말(100) 순서로 전달된다.
이와 반대로, 역방향 신호의 전달은 제1 사용자 단말(100)로부터 제1 안테나(290)를 통한 신호의 전달 및 제2 안테나(295)를 통한 신호의 전달로 구분될 수 있다. 제1 안테나(290)를 통한 신호의 전달은 제1 안테나(290), 트리플렉서(577), 저잡음 증폭기(552), 컴바이너(581), 전광변환부(561), 파장분할 다중화부(580), 광선로(225), 파장분할 다중화부(530), 광전변환부(516), 듀플렉서(521), 저잡음 증폭기(502) 및 제1 기지국(210)으로 전달될 수 있다. 또한, 제2 안테나(295)를 통한 신호의 전달은 제2 안테나(295), 듀플렉서(576), 저잡음 증폭기(554), 컴바이너(582), 전광변환부(562), 파장분할 다중화부(580), 광선로(225), 파장분할 다중화부(530), 광전변환부(517), 듀플렉서(522), 저잡음 증폭기(505) 및 제1 기지국(210)으로 전달될 수 있다.
따라서, 제1 기지국(210)은 제1 안테나(290)를 통과하여 전달된 제1 신호 및 제2 안테나(295)를 통과하여 전달된 제2 신호를 각각 수신하여 제1 사용자 단말(100)로부터 송신된 신호를 처리할 수 있다. 따라서, 동일한 제1 사용자 단말(100)로부터 송신된 신호를 각각 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)로부터 수신함으로써 역방향 수신율을 높일 수 있다.
이와 마찬가지로, WiBro 통신망의 기지국(310)으로의 순방향 신호의 전달은 기지국(310), 저잡음 증폭기(504), 전광변환부(512), 파장분할 다중부(530), 광선로(225), 파중분할 다중부(580), 광전변환부(567), 전력 증폭기(572), 듀플렉서(576), 제2 안테나(295) 및 제2 사용자 단말(110) 순서로 전달된다.
이와 반대로, 역방향 신호의 전달은 제1 안테나(290)를 통한 신호 수신 및 제2 안테나(295)를 통하여 신호 수신으로 구분될 수 있다. 제1 안테나(290)를 통한 신호 전달은 제1 안테나(290), 트리플렉서(577), 저잡음 증폭기(551), 컴바이너(581), 전광변환부(561), 파장분할 다중화부(580), 광선로(225), 파장분할 다중화부(530), 광전변환부(516), 듀플렉서(521), 저잡음 증폭기(503) 및 제2 기지국(310)의 순서로 전달될 수 있다. 또한, 제2 안테나(295)를 통한 신호 전달은 제2 안테나(295), 듀플렉서(576), 저잡음 증폭기(553), 컴바이너(582), 전광변환부(562), 파장분할 다중화부(580), 광선로(225), 파장분할 다중화부(530), 광전변환부(517), 듀플렉서(552), 저잡음 증폭기(506) 및 제2 기지국(310)의 순서로 전달될 수 있다.
상기와 같이, WiBro 통신망을 지원하는 제2 단말기(110)로부터 송신된 신호에 대하여 제1 안테나(290) 및 제2 안테나(295)를 통하여 수신함으로써 역방향(Up-link)의 수신율을 높일 수 있다. 이와 함께, 서로 다른 통신망을 지원하는 통신망에 대하여 동일한 중계 장치를 경유시킴으로써 설비 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 '~부'는 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부'는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UMTS 통신망을 보여주는 블록도이다.
도 2는 일반적인 지하철 선로 상에서의 중계 장치가 나열되어 있는 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 회로도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
100: 제1 사용자 단말 110: 제2 사용자 단말
210: 제1 기지국 220: 제2 기지국
250: 메인 허브 270, 270_1, 270_2, 270_3: 리모트 유닛
410: 제1 송수신부 420: 제2 송수신부
430: 제1 파장분할 다중화부 440: 제2 파장분할 다중화부
450: 제3 송수신부 460: 제4 송수신부
501, 502, 503, 504, 505, 506, 551, 552, 553, 554; 저잡음 증폭기(LNA)
511, 512, 561, 562; 전광 변환부(LD)
516, 517, 566, 567; 광전 변화부(PD)
571, 572; 파워 증폭기(PA)
521, 522, 576; 듀플렉서(D1)
577; 트리플렉서(D2)

Claims (13)

  1. 제1 기지국으로부터의 제1 송신 신호를 제1 사용자 단말로 전송하는 제1 안테나를 이용하여 상기 제1 사용자 단말로부터 전송되는 제1 수신 신호 및 상기 제1 사용자 단말과 다른 통신망에 속하는 제2 사용자 단말로부터 전송되는 제2 수신 신호를 수신하는 제1 송수신부;
    상기 제2 사용자 단말이 속한 통신망을 사용하는 제2 기지국으로부터의 제2 송신 신호를 상기 제1 사용자 단말과 상기 제2 사용자 단말로 전송하는 제2 안테나를 이용하여 상기 제1 사용자 단말로부터 전송되는 제3 수신 신호 및 상기 제2 사용자 단말로부터 전송되는 제4 수신 신호를 수신하는 제2 송수신부;
    상기 제1 수신 신호를 상기 제1 기지국에 전달하고, 상기 제2 수신 신호를 상기 제2 기지국에 전달하는 제3 송수신부; 및
    상기 제3 수신 신호를 상기 제1 기지국에 전달하고, 제4 수신 신호를 상기 제2 기지국에 전달하는 제4 송수신부를 포함하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 송수신부 및 상기 제2 송수신부의 송수신 신호를 파장이 다른 복수의 광 신호를 통합하여 전송하는 파장분할 다중화부를 더 포함하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 송수신부 및 상기 제2 송수신부는 지하철용 터널 또는 지하에 위치하며,
    상기 제1 수신 신호는 및 상기 제3 수신 신호는 상기 제1 사용자 단말로부터 전송된 신호로부터 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 수신한 신호이며,
    상기 제2 수신 신호는 및 상기 제4 수신 신호는 상기 제2 사용자 단말로부터 전송된 신호로부터 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 수신한 신호인, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 송수신부는 상기 제1 수신 신호를 광선로를 통하여 상기 제1 송수신부로부터 전달받고,
    상기 제4 송수신부는 상기 제3 수신 신호를 광선로를 통하여 상기 제2 송수신부로부터 전달 받는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 기지국은 상기 제1 수신 신호 및 상기 제3 수신 신호를 이용하여 상기 제1 사용자 단말로부터의 신호를 처리하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 송수신부는 상기 제2 수신 신호를 광선로를 통하여 상기 제1 송수신부로부터 전달받고,
    상기 제4 송수신부는 상기 제4 수신 신호를 광선로를 통하여 상기 제2 송수신부로부터 전달 받는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기지국은 WCDMA 통신망을 지원하는 기지국이며,
    상기 제2 기지국은 WiBro 통신망을 지원하는 기지국인, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제1 송수신부는
    상기 제1 안테나와 연결되며, 상기 제1 송신 신호, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호를 분리하여 통과시키는 트리플렉서(Triplexer)를 포함하며,
    상기 제1 송신 신호, 상기 제1 수신 신호 및 상기 제2 수신 신호는 주파수 대역이 서로 다른 신호인, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제2 송수신부는
    상기 제2 안테나와 연결되며, 상기 제2 송신 신호, 상기 제3 수신 신호 및 상기 제4 수신 신호를 분리하여 통과시키는 듀플렉서(Duplexer)를 포함하며,
    상기 제2 송신 신호 및 상기 제4 수신 신호는 주파수 대역이 동일한 신호인, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  10. 제1 기지국 및 상기 제1 기지국과 다른 통신망에 속하는 제2 기지국과 연결되어 신호를 송수신하는 메인 허브; 및
    제1 안테나 및 제2 안테나를 이용하여 상기 제1 기지국이 사용하는 통신망에 속하는 제1 사용자 단말로부터 제1 송신 신호를 전송받거나 또는 상기 제2 기지국이 사용하는 통신망에 속하는 제2 사용자 단말로부터 제2 송신 신호를 전송받는 리모트 유닛을 포함하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 리모트 유닛은
    상기 제1 안테나를 통하여 상기 제1 송신 신호를 수신하여 제1 수신 신호로 처리하거나 상기 제2 송신 신호를 수신하여 제2 수신 신호로 처리하는 제1 송신부; 및
    상기 제2 안테나를 통하여 상기 제1 송신 신호를 수신하여 제3 수신 신호로 처리하거나 상기 제2 송신 신호를 수신하여 제4 수신 신호로 처리하는 제2 송신부를 포함하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 메인 허브는
    상기 제1 수신 신호를 광선로를 통하여 전달받고, 상기 제1 수신 신호를 상기 제1 기지국에 전달하는 제3 송수신부; 및
    상기 제3 수신 신호를 광선로를 통하여 전달 받고, 상기 제3 수신 신호를 상기 제1 기지국에 전달하는 제4 송수신부를 포함하는, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 송수신부 및 상기 제2 송수신부는 지하철용 터널 또는 지하에 위치하며,
    상기 제1 수신 신호는 및 상기 제3 수신 신호는 상기 제1 사용자 단말로부터 전송된 신호로부터 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 수신한 신호이며,
    상기 제2 수신 신호는 및 상기 제4 수신 신호는 상기 제2 사용자 단말로부터 전송된 신호로부터 각각 상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나가 수신한 신호인, 복수의 통신망을 지원하는 중계 장치.
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