KR101017401B1 - 광대역 무선 통합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광대역 무선통합장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광대역 무선 통합장치는, 통신사 중계기와 각각 연결되는 적어도 2개의 입력 포트를 구비하고 해당 구비된 포트를 통해 각각 수신되는 주파수 대역이 서로 다른 신호를 하나의 출력 포트로 출력하는 적어도 하나의 멀티플렉서와; 상기 적어도 하나의 멀티플렉서의 출력 포트와 각각 연결되는 커플링 입력 포트와, 광대역 안테나와 각각 연결되는 커플링 출력 포트를 구비하며, 상기 커플링 입력 포트를 통해 입력되는 신호를 결합시켜 상기 커플링 출력 포트를 통해 상기 광대역 안테나로 출력하는 커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

광대역 무선 통합장치{BROADBAND WIRELESS COMMUNICATION NETWORK APPARATUS}

본 발명은 광대역 무선 통합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 주파수 대역을 처리하는 무선 중계기로부터 신호를 수신하여 그 각각의 신호들을 결합시켜 하나의 광대역 안테나를 통해 전송하도록 구성된 광대역 무선 통합장치에 관한 것이다.

최근에 무선 통신 기술의 발달로 고객들에게 제공되는 무선 통신 서비스가 다양하게 되었고, 동일한 무선 통신 서비스에서도 각 통신 회사마다 처리하는 주파수 대역 및 통신 방식을 달리하여 소정의 서비스를 제공하는 등 고객이 선택할 수 있는 서비스들의 숫자가 증가하게 되었다.

이처럼 무선 통신 서비스가 통일된 어느 하나의 주파수 대역 또는 어느 하나의 통신 방식으로 제공되는 것이 아니어서 고객의 선택의 폭이 넓어졌다는 장점이 있는 반면 통신 회사 간 각종 장비들이 호환되지 않아 서비스 제공을 위해서는 각종 장비들이 중복으로 구현되어야 한다는 문제점도 발생하게 되었다.

한편, 무선 통신 서비스는 유선 통신 서비스와 달리 무선 구간을 통해 즉, 무선 전파에 의해 신호가 송수신되는 것으로서 건물 등 장애물을 만나면 전파가 반사되거나 감쇄하여 건물 안에 있는 사람들에게는 제대로 된 서비스를 제공하지 못하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 각 통신사들은 건물 외부에 자신들이 제공하는 전파를 수신하여 유선 케이블을 통해 전달하는 중계기를 설치하고 중계기의 유선 출력 포트에 내부 안테나를 설치하여 송출함으로써 건물 내부에 있는 고객들에게도 자신들의 무선 통신 서비스를 제공하고 있는 실정이다.

그런데, 일반적으로 건물 내부에는 어느 하나의 통신사에 가입한 고객들만 있는 것이 아니므로 앞서 설명한 바와 같이 각 통신사별로 별도로 건물 내 중계 설비를 설치해 왔다.

이러한 예를 도시한 것이 도 1이다.

동 도면에 도시된 바와 같이 각 통신사들은 서비스 제공을 위해 건물 외부에 중계기를 설치하고 각 층별로 안테나를 배치한 후 중계기와 안테나를 연결시켜 건물 내에서도 자신들이 제공하는 무선 통신 서비스를 고객들이 이용할 수 있도록 하고 있다.

이때 각 통신사들은 각 층별로 서비스 제공용 안테나를 별도로 설치하여 서비스를 제공하고 있다. 즉, 도 1에서는 어느 하나의 중계기로부터 수신되는 신호가 4 개의 각 층별 안테나를 통해 전송되는 예를 보이고 있다.

그런데 각 통신사들이 건물의 각 층에 무선 통신 서비스를 제공하기 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 각 중계기로부터 안테나까지 연결되는 선로를 연결해 야 하므로 그 구성이 복잡하고, 또한 건물이 완공된 후에는 해당 선로를 구성하기가 까다로워 새로운 통신사의 중계 설비를 추가하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 건물 내에 다양한 통신사들의 무선 통신 서비스를 용이하게 제공하고 그 통신사들의 중계기의 추가 확장이 쉽도록 하는 광대역 무선 통합장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광대역 무선 통합장치는, 통신사 중계기와 각각 연결되는 적어도 2개의 입력 포트를 구비하고 해당 구비된 포트를 통해 각각 수신되는 주파수 대역이 서로 다른 신호를 하나의 출력 포트로 출력하는 적어도 하나의 멀티플렉서와; 상기 적어도 하나의 멀티플렉서의 출력 포트와 각각 연결되는 커플링 입력 포트와, 광대역 안테나와 각각 연결되는 커플링 출력 포트를 구비하며, 상기 커플링 입력 포트를 통해 입력되는 신호를 결합시켜 상기 커플링 출력 포트를 통해 상기 광대역 안테나로 출력하는 커플러를 포함하여 구성된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 여러 통신사에서 건물 내에 고객들에게 서비스를 제공하기 위해 중복적으로 중계 설비를 구축해야 하는 문제점을 해결하여 비용 절감을 달성할 수 있다. 즉, 각 통신사에서는 서비스 제공을 위한 중계기만을 건물 외부에 설치하고 중계기와 본 발명에 따른 광대역 무선 통합장치를 연결하기만 하면 새로운 전송 선로를 구성할 필요도 없이 안테나까지의 기존의 선로를 그대로 이용할 수 있고, 또한 새로운 통신사가 건물 내 고객에게 서비스를 제공하고자 할 때 기존에 구축된 설비를 그대로 이용할 수 있다.

더욱이 커플러 앞 단에 소정 크기만큼 대역 구분된 필터를 구비한 듀플렉서를 배치함으로써 다중 신호를 하나로 묶음(즉, 복수 개의 각기 다른 신호가 듀플렉서를 거쳐 하나의 전송라인을 통해 커플러에 전달됨)과 동시에 각 포트간 즉, 각 통신사 중계기간에 적정 아이솔레이션을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 통합장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 멀티플렉서(110:110a,110b,110c,110d)와, 커플러(120)를 포함하여 구성된다.

본 실시 예에서 멀티플렉서는 두 개의 신호를 하나의 출력 포트로 출력하는 듀플렉서(DUPLEXER)(110)로 구성되고, 그러한 듀플렉서(110)가 4 개 구비되는 것을 일예로 하여 설명한다.

물론 멀티플렉서는 듀플렉서(110)로만 구비될 수 있는 것은 아니고, 다만 적어도 2개의 입력 포트를 구비하고서 그 입력 포트를 통해 입력되는 RF(Radio Frequency)신호를 하나의 출력 포트를 통해 출력하는 구성이면 모두 본 발명에 포함된다. 예를 들어 멀티플렉서는 다이플렉서로(DIPLEXER) 구비될 수도 있다.

여기서 입력 포트와 출력 포트는 순방향(예를 들어 이동통신망에서 이동통신 단말기로의 신호 방향)을 기준으로 구분한 것에 불과하고, 역방향을 기준으로 한다면 입력 포트와 출력 포트는 반대가 된다.

그리고 입력 포트를 통해 입력되는 신호는 RF 신호로서 예를 들어 안테나 또는 중계기 등을 거쳐 입력 포트에 입력될 수 있다.

듀플렉서(110)의 주요 기능은 하나의 경로를 서로 다른 대역의 주파수 신호가 공유하도록 하는 것인데, 이를 위해 듀플렉서(110)에는 각기 다른 주파수 대역을 통과 시키는 대역 필터가 구비된다(도 3 참조).

이때 듀플렉서(110)의 입력 포트 중 어느 하나(A,C E,G 포트)는 800~900MHz의 주파수 대역(이하 'A' 주파수 대역)을 처리할 수 있는 대역 필터가, 다른 하나(B,D,F,H 포트)는 1.7~2.5GHz의 주파수 대역(이하 'B' 주파수 대역)을 처리할 수 있는 대역 필터가 구비되는 것이 바람직하다.

듀플렉서(110)의 입력 포트에는 무선 통신 신호의 중계를 수행하는 중계기가 연결될 수 있는데, 이러한 중계기는 각각의 통신 사업자가 고객들에 대한 서비스 제공을 위해 설치하여 기지국과 무선 통신 단말기간의 신호 중계가 이루어지도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이 듀플렉서(110)의 입력 포트에는 각각 주파수 대역이 크게 차이가 나는 대역(즉, 'A'주파수 대역과 'B' 주파수 대역) 필터가 구비되어 있으므로 해당 대역의 주파수를 처리하는 중계기가 각각 연결된다.

이처럼 각각의 듀플렉서(110)의 입력 포트에서 처리되는 주파수 대역이 크게 구분되어 나뉨으로써 듀플렉서(110)의 아이솔레이션 확보에 도움을 줄 수 있다.

한편, 커플러(120)는 듀플렉서(110)의 출력 포트와 각각 연결되는 커플링 입력 포트와, 광대역 안테나(140:140a,140b,140c,140d)와 각각 연결되는 커플링 출력 포트를 구비하고서, 커플링 입력 포트를 통해 입력되는 신호를 결합시켜 커플링 출력 포트를 통해 광대역 안테나(140)로 출력되도록 하는 기능을 수행한다.

즉, 커플러(120)는 특정 전송 라인을 따라 전송되는 신호의 전력을 추출 분배하여 다른 전송 라인으로 신호 일부가 흐르도록 하는 것으로, 원래의 전송 라인을 흐르는 신호와 다른 전송 라인을 통해 흐르는 신호의 위상차에 따라 분배기와 차이가 있다.

본 실시예에서 커플러(120)는 4개의 커플링 입력 포트와 4개의 커플링 출력 포트를 갖는 링 타입으로 구성되는데, 여기서 커플링 입력 포트와 커플링 출력 포트는 앞서 설명한 듀플렉서(110)에서와 마찬가지로 순방향(예를 들어 이동통신망에서 이동통신 단말기로의 신호 방향)을 기준으로 구분한 것에 불과하고, 역방향을 기준으로 한다면 입력 포트와 출력 포트는 반대가 된다.

링 타입으로 구성된 커플러(120)의 개략 구성은 도 3에 도시되었다.

커플러(120)에서는 그 내부의 전송 라인이 소정의 간격을 두고서 교차할 때마다 그 전력이 결합하며 반으로 줄어들게 되므로, 도 3에 도시된 커플러(120)에서는 각 전송 라인이 다른 전송 라인과 두 번씩 교차를 하고 있으므로 그 전력은 1/4이 된다.

따라서 듀플렉서를 통해 입력되는 주파수들이 f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8이라고 할 때 커플러(120)의 각각의 커플링 출력 포트를 통해 출력되는 신호들은 모두 (f1+f2+f3+f4+f5+f6+f7+f8)/4 가 된다.

이처럼 커플러(120)를 거침으로써 전력이 줄어들기는 하지만, 듀플렉서(110)의 각 입력 포트로 입력되는 각각의 주파수 신호들이 커플러(120)를 거쳐 결합된 채로 각 커플링 출력 포트를 통해 광대역 안테나(140)에 전달되게 됨으로써, 예를 들어 빌딩(건물)의 각 층별로 하나의 광대역 안테나(140)를 설치하고 해당 광대역 안테나(140)와 하나의 전송 선로만 구성하면 다양한 종류의 주파수 대역을 가진 고객들에게 각 무선 통신사들이 서비스를 제공할 수 있게 된다.

이하 이러한 기능을 수행하는 링 타입 커플러(120)의 구체적 구성을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

링 타입 커플러(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 PCB(Printed Circuit Board)(121), 제2 PCB(123), 유전체(122)를 포함하여 구성된다.

제1 PCB(121)에는 커플링 입력 포트 및 커플링 출력 포트를 갖는 1 쌍의 도전성 라인(131,132)이 형성되어 있고, 제2 PCB(123)에는 제1 PCB(121)에 구비된 1쌍의 도전성 라인(131,132)을 2차원 평면상에서 교차하는 1 쌍의 도전성 라인(134,135)이 형성되어 있다.

여기서 2차원 평면상에서 교차한다는 의미는, 실제로 제1 PCB(121)에 형성된 1 쌍의 도전성 라인(131,132)과 제2 PCB(123)에 형성된 1 쌍의 도전성 라인(134,135)이 서로 접촉하며 교차하지는 않지만 2차원 평면상으로 가정하여 볼 때는 교차되도록 구성된다는 것이다.

즉, 실제로는 제1 PCB(121)와 제2 PCB(123) 사이에는 소정의 유전체(122)(특정 유전율을 가지는 물질 및 공기, 기체를 포함)가 삽입되어 있어 제1 PCB(121)와 제2 PCB(123)는 소정의 간격을 유지하게 되므로, 제1 PCB(121)와 제2 PCB(123)에 형성된 도전성 라인(131,132 및 134,135)은 소정의 간격을 두고서 서로 교차하는 것이다.

2차원적인 평면상에서 커플러의 구조를 설명하는 도면이 도 5에 도시되었다.

즉, 도 5에서는 상단 면에 해당하는 제1 PCB(121)과 하단 면에 해당하는 제2 PCB(122)가 서로 층으로 겹쳐 구성되는 것을 보이고 있다.

커플러(120)의 구조의 구체적인 예를 들어보면, 제1 PCB(121), 제2 PCB(123), 및 유전체(122)는 동공(133,136,137)을 갖는 사각형 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 제1 PCB(121)에 형성된 1 쌍의 도전성 라인(131,132) 중 하나(131)는 제1 PCB(121)의 좌측면 아래쪽에서 시작하여 상측 면 오른쪽에서 끝나도록 형성되고, 다른 하나(132)는 제1 PCB(121)의 우측 면 위쪽에서 시작하여 하측 면 왼쪽에서 끝나도록 형성될 수 있다.

그리고 제2 PCB(123)에 형성된 1 쌍의 도전성 라인(134,135) 중 하나(135)는 제2 PCB(123)의 좌측면 위쪽에서 시작하여 하측 면 오른쪽에서 끝나도록 형성되고, 다른 하나(134)는 제2 PCB(123)의 우측 면 아래쪽에서 시작하여 상측 면 왼쪽에서 끝나도록 형성될 수 있다.

여기서 제1 PCB(121) 및 제2 PCB(123)에 형성된 각 도전성 라인(131,132,134,135)의 시작점(즉, 도전성 라인(131,132,134,135)이 시작되는 점)은 커플링 입력 포트로, 끝점(즉, 도전성 라인(131,132,134,135)이 끝나는 점)은 커플링 출력 포트로 동작할 수 있다.

제1 PCB(121) 및 제2 PCB(123)는 테프론 재질로 구성될 수 있고, 도전성 라인(131,132,134,135)은 도전율과 가격을 고려하여 구리로 구성될 수 있다.

일 예로써 제1 PCB 및 제2 PCB의 크기는 180mm*180mm이고, 동공의 크기는 100mm*100m이며, 도전성 라인(131,132,134,135) 선폭 및 제1 PCB와 제2 PCB의 간격은 수mm 범위로서 사용 주파수에 따라 조정될 수 있다.

이처럼 각 통신사의 중계기가 소정의 주파수 대역으로 구분된 듀플렉서(110)의 각 포트에 연결되고 듀플렉서(110)를 거친 신호들이 커플러(120)를 통해 광대역 안테나(140)로 출력됨으로써, 각 통신사마다 빌딩 내에 별도의 신호 전송 중계 장치 등을 구비하지 않아도 되고, 더욱이 커플러(120) 앞 단에 듀플렉서(110)를 배치하여 두 개의 신호를 하나의 신호로 합침과 동시에 아이솔레이션 확보가 용이토록 함으로써, 최종적으로 광대역 안테나(140)를 통해 전송되는 신호의 품질 저하를 막음과 동시에 어느 하나의 중계기에서 전송되는 신호가 다른 중계기에 영향을 미치는 문제점을 상당부분 해소할 수 있게 된다.

도 6은 건물 내부에 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 통합장치(100)를 포함하여 구성되는 전체 시스템의 구성도이다.

도 6과 도 1의 종래 기술의 구성을 비교해 보면, 설비 구성이 대폭 간소화되었음을 확인할 수 있고, 더 나아가 확장성-즉, 새로운 통신사 중계기의 추가 연결의 용이성-이 증대되었음을 알 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다.

특히 상술한 실시예에서는 각 통신사의 중계기와 직접 연결되는 것이 듀플렉서(110)인 것을 일 예로 하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 소정의 대역 필터를 구비하고서 적어도 2 개의 입력 신호를 하나의 출력 포트를 통해 커플 러(120)에 전달하는 것이라면 모두 본 발명에 포함된다.

또한 커플러(120)의 구조도 도 4 및 도 5에 도시된 것으로 한정되는 것은 아니고, 듀플렉서(110)로부터 수신되는 신호를 상호 결합하여 광대역 안테나(140)에 전달하는 구성을 갖는 것이라면 모두 본 발명에 포함된다.

즉, 본 발명은 중계기와 광대역 안테나 사이에 구비된 것으로서 중계기와는 듀플렉서 등 소정의 대역 필터를 구비한 장치와 연결되도록 하고, 광대역 안테나와는 커플러가 연결되도록 하며, 듀플렉서와 커플러는 상호 연결을 유지하도록 하는 구성을 그 주요 특징으로 하는 것으로서, 이러한 구성을 가진 것이라면 본 발명에 모두 포함된다 할 수 있다.

이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속한다면 본 발명에 포함된다는 것은 자명할 것이다.

도 1은 종래의 건물 내부에 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 구축되는 설비 구성의 예이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 통합장치의 구성도이고,

도 3은 도 2의 광대역 무선 통합장치의 기능 설명을 추가한 도면이고,

도 4 및 도 5는 도 2의 커플러 구조의 일 예를 설명한 도면이고,

도 6은 건물 내부에 무선 통신 서비스를 제공하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무선 통합장치를 포함하여 구성되는 전체 시스템의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 광대역 무선 통합장치 110(110a,110b,110c,110d) : 듀플렉서

120 : 커플러 140(140a,140b,140c,140d) : 광대역 안테나

121 : 제1 PCB 122 : 유전체

123 : 제2 PCB 133,136,137 : 동공

131,132,134,135 : 도전성 라인

Claims (5)

1. 각각 RF(Radio Frequency) 신호를 수신하는 적어도 2 개의 입력포트를 구비하고 구비된 입력 포트를 통해 각각 수신되는 주파수 대역이 서로 다른 RF 신호를 하나의 출력 포트로 출력하는 적어도 하나의 멀티플렉서와;

   상기 적어도 하나의 멀티플렉서의 출력 포트와 각각 연결되는 커플링 입력 포트와, 광대역 안테나와 각각 연결되는 커플링 출력 포트를 구비하며, 상기 커플링 입력 포트를 통해 입력되는 신호를 결합시켜 상기 커플링 출력 포트를 통해 상기 광대역 안테나로 출력하는 커플러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통합장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 멀티플렉서는 모두 2 개의 입력 포트를 갖는 듀플렉서이고,

   상기 듀플렉서의 입력 포트 중 어느 하나는 800~900MHz의 주파수 대역을 처리할 수 있는 대역 필터가, 다른 하나는 1.7~2.5GHz의 주파수 대역을 처리할 수 있는 대역 필터가 구비되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통합장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 커플러는 4개의 커플링 입력 포트와 4개의 커플링 출력 포트를 갖는 링 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통합장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 링 타입의 커플러는,

   커플링 입력 포트 및 커플링 출력 포트를 갖는 1 쌍의 도전성 라인이 형성된 제1 PCB(Printed Circuit Board)와;

   상기 제1 PCB 판에 구비된 1쌍의 도전성 라인을 2차원 평면상에서 각각 교차하는 1 쌍의 도전성 라인이 형성된 제2 PCB와;

   상기 제1 PCB와 제2 PCB 사이에 삽입되는 유전체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통합장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 PCB, 제2 PCB, 및 유전체는 동공을 갖는 사각형 형상으로 형성되고,

   상기 제1 PCB에 형성된 1 쌍의 도전성 라인 중 하나는 상기 제1 PCB의 좌측면 아래쪽에서 시작하여 상측 면 오른쪽에서 끝나도록 형성되고, 다른 하나는 상기 제1 PCB의 우측 면 위쪽에서 시작하여 하측 면 왼쪽에서 끝나도록 형성되며,

   상기 제2 PCB에 형성된 1 쌍의 도전성 라인 중 하나는 상기 제2 PCB의 좌측면 위쪽에서 시작하여 하측 면 오른쪽에서 끝나도록 형성되고, 다른 하나는 상기 제2 PCB의 우측 면 아래쪽에서 시작하여 상측 면 왼쪽에서 끝나도록 형성되며,

   상기 제1 PCB 및 제2 PCB에 형성된 각 도전성 라인의 시작점은 커플링 입력 포트에, 끝점은 커플링 출력 포트에 대응하는 것을 특징으로 하는 광대역 무선 통합장치.

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