KR101057085B1 - 인빌딩 중계기 및 그 중계방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빌딩 내에서 단말기와 기지국 간의 신호를 중계하는 인빌딩 중계기 및 인빌딩 중계기를 이용한 중계방법에 관한 것으로, 빌딩의 외부에 하나 이상의 지향성 RF 안테나부를 설치하여, 빌딩 주변의 기지국 중 높은 신호를 송출하는 기지국을 탐색하여 탐색된 기지국과 지향성 RF 안테나부가 신호를 송수신하는 인빌딩 중계기 및 인빌딩 중계방법을 제공하여, 하나의 지향성 RF 안테나부에서는 한 곳의 기지국에서만 신호를 수신하기 때문에 빌딩으로 오는 신호와 간섭신호 간의 비를 높임으로써, 빌딩 내의 사용자들에게 좋은 품질의 통신 서비스를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
인빌딩, 지향성 RF 안테나부, 중계기

Description

인빌딩 중계기 및 그 중계방법{IN-BUILDING REPEATER AND REPEATING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 빌딩 내에서 단말기와 기지국 간의 신호를 중계하는 인빌딩 중계기 및 인빌딩 중계기를 이용한 중계방법에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신 시스템에서는 기지국의 설치비용이 부담스러운 전파음영지역을 커버하기 위해서 중계기를 설치하여 해당 지역에서 이동통신의 서비스 품질을 만족시키고자 한다.
그러므로 중계기는 기지국과 연결되어 기지국의 셀 반경을 실질적으로 확장하는데, 기지국과의 연결방법에 따라 유선중계기와 무선중계기로 나뉜다.
유선중계기는 중계기와 기지국 간에 통신이 유선으로 이루지기 때문에 양호한 통화품질을 유지할 수 있으나, 무선중계기에 비해서 설치비용이나 장비의 가격이 고가이므로 이에 따른 임차비용이 상당하다.
그에 비하여 무선중계기는 중계기와 기지국 간의 통신이 무선으로 이루어지므로 통화품질은 유선중계기에 비하여 떨어지지만, 설치 및 운용비용이 저렴하다. 그러므로 빌딩 내부나 지하와 같이, 구조물에 의해 전자파의 차폐가 이루어지는 좁은 공간에 무선중계기를 설치하면 고가의 유선중계기 보다 더 적절하게 활용할 수 있다.
특히, 빌딩에 설치하는 중계기의 경우, 도1에 도시된 바와 같이, 외부 RF 안테나(32), 중계기(30) 및 내부 RF 안테나(34)로 구성되는데, 빌딩(20)의 외부에 설치된 외부 RF 안테나(32)를 통해 기지국(10) 측으로부터 신호를 수신하여 중계기(30)에서 수신된 신호를 증폭한 다음, 내부 RF 안테나(34)를 통해 빌딩(20) 내부로 신호를 출력함으로써, 빌딩(20) 내부의 사용자들에게 서비스를 제공한다. 그리하여 빌딩(20) 내부에 발생할 수 있는 음영지역을 해소하여 사용자들은 빌딩(20) 내에서도 좋은 품질의 통신 서비스를 받을 수 있다.
그런데, 일반적으로 빌딩(20) 주변에는 여러 개의 기지국(12, 14, 16, 18)이 설치되기 때문에 다중 셀 환경이 조성되고, 조성된 다중 셀 환경에서는 도2에 도시된 바와 같이, 하나의 기지국(12)이 커버하는 셀의 외곽에 빌딩(20)이 위치하는 경우가 발생하게 된다. 이때, 하나의 기지국(12)이 커버하는 셀의 외곽에 위치된 빌딩(20)에서는 여러 개의 다른 기지국(14, 16, 18)에서 오는 신호의 세기가 비슷한 신호가 수신될 수 있다. 즉, 기지국A(12)의 셀 반경 안에 위치한 빌딩(20)에서는 기지국A(12)를 통해 서비스가 이루어져야 하지만, 인접한 다른 기지국B(14), 기지국C(16) 및 기지국D(18)에서 오는 신호의 세기도 기지국A(12)에서 오는 신호의 세기와 비슷하게 빌딩(20)으로 수신될 수 있다.
이때, 외부 RF 안테나(32)를 통해 수신되는 신호의 품질은 기지국A(12)에서 오는 신호와 다른 기지국(기지국B 내지 기지국 D, 14, 16, 18)에서 오는 간섭신호의 비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio)로 나타낼 수 있는데, 간섭신호가 커질수록 SINR 값이 낮아지기 때문에 SINR 값을 이용하여 외부 RF 안테나(32)를 통해 수신되는 신호의 품질을 판단 할 수 있다.
즉, 외부 RF 안테나(32)를 통해 수신되는 신호의 SINR 값이 낮을수록 외부 RF 안테나(32)를 통해 수신되는 신호에 다른 기지국(14, 16, 18)에서 오는 간섭신호가 크게 작용한다는 것을 알 수 있고, 간섭신호가 크게 작용할수록 사용자에게 제공되는 서비스의 품질이 저하된다는 문제가 있다.
또한, 상기와 같이, 외부 RF 안테나를 통해서 수신되는 신호를 증폭하여 내부 RF 안테나를 통해 빌딩 내부에 있는 사용자들에게 서비스를 하게 되는데, 빌딩 내부에 사용자들이 많아지면, 빌딩 내의 사용자가 만족할 만한 서비스를 제공하기 어려워진다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기지국 셀 반경의 경계에 가까이에 있는 빌딩으로 오는 신호와 다른 기지국에서 오는 신호의 비(SINR) 값을 높이고, 빌딩 내의 사용자의 증가하여도 빌딩 내의 사용자가 만족할 수 있는 서비스를 제공할 수 있는 인빌딩 중계기 및 인빌딩 중계기를 이용한 중계방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 인빌딩(In-Building) 중계기는 빌딩의 외부에 설치되어, 특정 방향의 기지국 측과 신호를 송수신하는 하나 이상의 지향성 RF 안테나부; 빌딩의 내부에 설치되어, 단말기 측과 신호를 송수신하는 하나 이상의 RF 안테나부; 및 상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부와 하나 이상의 RF 안테나부에 각각 연결되어 입력되는 신호를 증폭하여 출력시키는 중계기부; 를 포함하고, 상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는 신호의 레벨이 높은 신호를 송출하는 기지국을 탐색하여 탐색된 기지국과 신호를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는, 수신되는 신호의 레벨이 높은 신호를 송출하는 기지국을 탐색하기 위해 회전되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는 다수 개로 구비되고, 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부는, 각각 서로 다른 기지국과 신호가 송수신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부와 하나 이상의 RF 안테나부는 각각 다수 개로 구비되고, 상기 다수 개로 구비된 RF 안테나부 중 일부는 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 어느 하나와 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 RF 안테나부와 단말기 측 사이의 통신량이 일정 이상으로 초과되면, 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 어느 하나에 연결된 상기 RF 안테나부 중 일부가 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 다른 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 인빌딩 중계기는 빌딩의 외부에 설치되어, 기지국 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 외부 RF 안테나부; 빌딩의 내부에 설치되어, 단말기 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 내부 RF 안테나부; 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부와 다수 개의 내부 RF 안테나부에 각각 연결되어 입력되는 신호를 증폭하여 출력시키는 중계기부; 를 포함하고, 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부는 신호의 레벨이 높은 신호를 송출하는 기지국을 각각 탐색하여 탐색된 기지국과 각각 신호를 송수신하며, 상기 다수 개의 내부 RF 안테나부 중 일부는 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부 중 어느 하나와 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 내부 RF 안테나부와 단말기 측 사이의 통신량이 일정 이상으로 초과되면, 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부 중 어느 하나에 연결된 상기 내부 RF 안테나부 중 일부가 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부 중 다른 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다.
한편, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 인빌딩 중계방법은 기지국 측과 신호를 송수신하는 지향성 RF 안테나부를 이용하여 상기 지향성 RF 안테나부로 수신되는 신호를 탐색하는 기지국 측 신호탐색단계; 상기 기지국 측 신호탐색단계에서 탐색된 신호를 이용하여 높은 레벨의 신호를 송출하는 기지국 중 어느 하나의 기지국으로부터 상기 지향성 RF 안테나부로 신호를 수신하기 위해 기지국을 선택하는 기지국 선택단계; 상기 기지국 선택단계에서 선택된 기지국과 신호를 송수신하는 지향성 RF 안테나부와 단말기 측과 신호를 송수신하는 하나 이상의 RF 안테나부를 연결하는 RF 안테나부 연결단계; 및 상기 RF 안테나부 연결단계를 통해 기지국 측과 단말기 측간의 무선통신을 위해 상기 지향성 RF 안테나부와 RF 안테나부를 통해 송수신되는 신호를 증폭하여 중계하는 무선통신 중계단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기지국 측 신호탐색단계에 이용되는 지향성 RF 안테나부의 개수를 판단하는 지향성 RF 안테나부 개수판단단계; 를 더 포함하고, 상기 기지국 선택단계는, 상기 지향성 RF 안테나부 개수판단단계에서 지향성 RF 안테나부가 다수 개로 판단되면, 각각 다른 기지국으로부터 다수 개의 상기 지향성 RF 안테나부로 신호가 수신되도록 기지국을 선택하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 하나 이상의 RF 안테나부를 통해 수신되는 단말기 측 신호의 전송용량을 이용하여 사용자의 분포를 판단하는 사용자 분포판단단계; 를 더 포함하고, 상기 RF 안테나부 연결단계는, 상기 사용자 분포판단단계에서 판단된 사용자의 분포에 따라 상기 하나 이상의 RF 안테나부가 다수 개의 상기 지향성 RF 안테나부에 분산되어 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기지국 측 신호탐색단계는, 특정방향에서 수신되는 기지국 측 신호를 탐색하는 특정방향 신호탐색단계; 상기 특정방향 신호탐색단계에서 탐색된 신호에 대한 정보와 상기 지향성 RF 안테나부의 회전각도(기준점에서부터 회전된 각도)를 저장하는 지향성 RF 안테나부 정보저장단계; 및 상기 지향성 RF 안테나부가 일정각도만큼 회전하는 지향성 RF 안테나부 회전단계; 를 포함하고, 상기 특정방향 신호탐색단계, 지향성 RF 안테나부 정보저장단계 및 지향성 RF 안테나부 회전단계의 반복을 통해 모든 방향에서 수신되는 기지국 측 신호를 탐색하는 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 태양으로 인빌딩 중계방법은 기지국 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 외부 RF 안테나부를 이용하여 상기 외부 RF 안테나부로 수신되는 신호를 탐색하는 기지국 측 신호탐색단계; 상기 기지국 측 신호탐색단계에서 탐색된 신호를 이용하여 높은 레벨을 신호를 송출하는 기지국으로부터 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부로 각각 신호를 수신하기 위해 기지국을 선택하는 기지국 선택단계; 상기 다수 개의 내부 RF 안테나부를 통해 수신되는 단말기 측 신호의 전송용량을 이용하여 사용자의 분포를 판단하는 사용자 분포 판단단계; 상기 기지국 선택단계에서 선택된 각각의 기지국과 신호를 송수신하는 외부 RF 안테나부와 단말기 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 내부 RF 안테나부를 연결하는 내부 RF 안테나부 연결단계; 및 상기 내부 RF 안테나부 연결단계를 통해 기지국 측과 단말기 측과 무선통신을 위해 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부와 내부 RF 안테나부를 통해 송수신되는 신호를 증폭하여 중계하는 무선통신 중계단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 내부 RF 안테나부 연결단계는, 상기 사용자 분포판단단계에서 판단된 사용자의 분포에 따라 다수 개의 내부 RF 안테나부를 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부에 분산되어 연결되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하나의 지향성 RF 안테나부에서는 한 곳의 기지국에서만 신호를 수신하기 때문에 빌딩으로 오는 신호와 간섭신호 간의 비를 높임으로써, 빌딩 내의 사용자들에게 좋은 품질의 통신 서비스를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 지향성 RF 안테나부가 다수 개로 구성되면, 각각의 지향성 RF 안테나부는 각기 다른 기지국으로부터 신호를 수신하기 때문에 빌딩 내의 사용자의 통신량 분포에 따라서 유동적으로 통신량을 분산시켜 통신 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
<구성에 대한 설명>
본 발명의 인빌딩 중계기는 지향성 RF 안테나부(110), RF 안테나부(120) 및 중계기부(100)로 구성되어 빌딩(200)에 설치되는데, 도3을 참조하여 설명한다.
지향성 RF 안테나부(110)는 빌딩(200)의 외부에 하나 이상이 설치되고, 특정 방향의 신호만을 수신할 수 있다. 그러므로 지향성 RF 안테나부(110)는 특정 방향에 있는 기지국에서만 신호를 수신하여 중계기 측으로 전송한다. 즉, 지향성 RF 안테나부(110)가 특정 방향으로 얼마만큼의 파워 게인(Power Gain)이 있는지에 대한 안테나 게인(Antenna Gain)이 중요한데, 안테나 게인이 큰 지향성 RF 안테나부(110)일수록 송수신되는 안테나의 방향에 대한 범위가 좁아지는 대신에 해당 방향에 대한 수신율이 좋아진다.
그러므로 지향성 RF 안테나부(110)가 향하는 방향으로 수신되는 신호의 신호 레벨은 높은 반면, 지향성 RF 안테나부(110)의 방향과 다른 방향으로 수신되는 신 호의 신호 레벨은 상대적으로 낮아지게 된다. 따라서 지향성 RF 안테나부(110)를 빌딩(200)의 외부에 설치하여 다중 셀 환경에서 이득을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이때, 지향성 RF 안테나부(110)의 특성으로 특정 방향의 기지국에서만 신호를 수신하기 위해서는 주변에 있는 다수의 기지국들 중에서 가장 신호를 송출하는 기지국을 탐색하여야 한다.
그러므로 본 발명의 인빌딩 중계기에 포함되는 지향성 RF 안테나부(110)는 다수의 기지국들 중에서 가장 좋은 신호를 송출하는 기지국을 탐지하기 위해 회전된다. 이렇게 지향성 RF 안테나부(110)가 회전하면서 주변의 기지국에서 송출되는 신호를 수신하여 그 중 가장 좋은 신호를 송출하는 기지국을 탐지하면, 중계기는 가장 좋은 신호를 송출하는 기지국을 탐지한 지향성 RF 안테나부(110)가 해당 기지국의 신호만을 수신할 수 있도록 설정한다. 그렇기 때문에 지향성 RF 안테나부(110)는 탐지된 기지국과만 신호를 송수신함으로써 빌딩(200) 내의 사용자들에게 안정된 서비스가 제공될 수 있다. 기지국의 탐색에 대한 자세한 설명은 <방법에 대한 설명>을 통해 설명하도록 한다.
또한, 지향성 RF 안테나부(110)는 다수 개가 설치될 수 있는데, 이렇게 다수 개가 설치된 지향성 RF 안테나부(110)는 각기 다른 기지국에서 신호가 수신되도록 설정될 수 있다.
RF 안테나부(120)는 빌딩(200)의 내부에 하나 이상 설치될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에서는 다수 개의 RF 안테나부(120)가 빌딩(200)의 내부에 설치된 다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 빌딩(200)의 각 층에 하나 이상의 RF 안테나부(120)가 설치되어, 각 층에서 발생할 수 있는 음영지역을 제거한다. 그리고 RF 안테나부(120)는 지향성 RF 안테나부(110)와 다르게 모든 방향에서 신호를 수신되기 때문에 빌딩(200) 내부의 적절한 위치에 설치함으로써 음영지역을 최소화 시킬 수 있다.
즉, RF 안테나부(120)는 빌딩(200)의 내부에 설치되어 중계기가 단말기 측과 무선통신이 이루어지도록 단말기 측과 신호가 송수신되는데, 단말기는 사용자에 의해서 빌딩(200) 내에서 그 위치가 상시로 변하기 때문에 빌딩(200) 내부의 어느 위치에서도 단말기와 중계기가 무선통신이 잘 이루어지도록 RF 안테나부(120)는 설치된다.
중계기부(100)는 지향성 RF 안테나부(110)와 RF 안테나부(120)와 각각 유선으로 연결되어, 입력되는 신호를 증폭하여 출력시키는데, 기지국 측에서 수신된 신호는 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 중계기에서 증폭되어 RF 안테나부(120)를 통해 단말기 측으로 출력되거나 단말기 측에서 수신된 신호는 RF 안테나부(120)를 통해 중계기에서 증폭되어 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 기지국 측으로 출력된다.
그리고 중계기는 빌딩(200)의 외부에 설치되는 다수의 지향성 RF 안테나부(110)가 각각 다른 기지국과 연결되도록 설정하는데, 첫 번째 지향성 RF 안테나부(110)가 탐색을 통해 가장 좋은 신호를 송출하는 기지국과 신호가 송수신되도록 설정되면, 두 번째 지향성 RF 안테나부(110)는 첫 번째 지향성 RF 안테나부(110)가 신호를 송수신하는 기지국을 제외한 다른 기지국들을 탐색하여 그 중에서 가장 좋 은 신호를 송출하는 기지국과 신호가 송수신되도록 설정한다.
<방법에 대한 설명>
본 발명의 일 실시예로 인빌딩 중계방법에 대해 설명하기 위해 도4 및 도5에 도시된 흐름도 및 도6의 개략도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 지향성 RF 안테나부 개수판단단계<S401>
빌딩(200)의 외부에 설치되어 기지국 측과 신호를 송수신하는 지향성 RF 안테나부(110)의 개수를 판단한다.
2. 기지국 측 신호탐색단계<S402>
단계 S401에서 지향성 RF 안테나부(110)의 개수가 하나인 경우, 지향성 RF 안테나부(110)를 이용하여 신호를 탐색한다. 이때, 지향성 RF 안테나부(110)는 특정방향에서 오는 신호만 수신하는 것이 가능하기 때문에 빌딩(200) 주변의 기지국에서 송출되는 신호를 탐색하기 위해서는 회전이 이루어져야 한다.
2.1 특정방향 신호탐색단계<S501>
단계 S402에서 지향성 RF 안테나부(110)에서는 기지국 측 신호에 대한 탐색이 이루어지는데, 이때, 지향성 RF 안테나부(110)는 특정방향에서 오는 신호만을 탐색한다. <구성에 대한 설명>에서 설명한 바와 같이, 안테나 게인이 클수록 좁은 범위에 대한 신호탐색이 이루어지는 대신에 해당 방향에 대한 수신율이 좋아진다.
2.2 지향성 RF 안테나부 정보저장단계<S502>
단계 S501에서 특정 방향에서 신호에 대한 탐색이 이루어지면, 수신된 신호에 대한 정보를 저장하는데, 지향성 RF 안테나부(110)가 설치된 빌딩(200) 주변의 여러 기지국들에서 신호가 수신되면, 각 기지국의 ID(Identification)와 해당 기지국 신호의 간섭신호의 비(SINR: Signal to Interference and Noise Ratio) 값을 저장한다.
즉. 도2에 도시된 바와 같이, 빌딩(200)의 주변에서 수신 가능한 기지국A(12) 내지 기지국D에서 빌딩(200)의 외부에 설치된 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 신호가 수신되면, 수신된 신호를 통해 각 기지국의 ID를 저장하고, 수신된 각 기지국의 신호에 대한 SINR 값을 저장한다. 그리고 각 기지국 ID와 해당 기지국의 신호에 대한 SINR 값이 저장될 때의 지향성 RF 안테나부(110)가 향하고 있는 방향을 기록하기 위해 지향성 RF 안테나부(110)의 각도를 저장한다.
2.3 지향성 RF 안테나부 회전단계<S503>
단계 S502를 통해 특정 방향에 대한 기지국 측 신호를 탐색하면, 지향성 RF 안테나부(110)는 다른 방향에 대한 기지국 측 신호를 탐색하기 위해 일정 각도만큼 회전된다. 이때, 지향성 RF 안테나부(110)의 회전방향과 회전각도는 필요에 따라 다르게 설정할 수 있고, 그 중 회전각도는 지향성 RF 안테나부(110)의 안테나 게인의 크기에 따라 설정하는 것이 바람직하다.
2.4 모든 방향 탐색<S504>
단계 S503에서 지향성 RF 안테나부(110)가 회전됨에 따라서 다시 단계 S501 내지 단계 S503까지의 과정이 반복되는데, 지향성 RF 안테나부(110)가 한 바퀴 회전되면 더 이상 단계 S501 내지 단계 S503의 과정이 반복되지 않고, 지향성 RF 안테나부(110)의 회전은 멈춘다.
3. 기지국 선택단계<S403>
단계 S402 및 단계 S501 내지 단계 S504의 과정을 거치면서 빌딩(200) 주변의 기지국에서 수신되는 신호를 탐색하고, 탐색된 신호를 바탕으로 기지국을 선택하는데, 단계 S502에서 저장된 기지국 ID와 SINR 값을 바탕으로 지향성 RF 안테나부(110)의 각도를 결정함으로써 기지국을 선택한다.
즉, 단계 S501 내지 단계 504의 과정을 거치면서, 지향성 RF 안테나부(110)가 회전되는 각도에 따라 각 각도별로 기지국 ID와 SINR 값이 얻어지고, 이를 통해 수신된 신호에 대한 데이터 전송률을 계산하기 위해 수학식1에 나타난 섀논 용량(Shannon Chapacity)식을 이용하여 최대 전송률을 계산한다.
Figure 112008078847848-pat00001
즉, 단계 S502에서 저장된 SINR 값을 수학식1에 대입하여 전송용량을 계산한다. 수학식1을 통해 계산된 전송용량은 하나의 지향성 RF 안테나부(110)마다 계산이 되는데, 하나의 지향성 RF 안테나부(110)에서는 각 기지국마다 전송용량을 계산한다.
단계 S401에서 지향성 RF 안테나부(110)의 개수에 대한 판단에 따라, 지향성 RF 안테나부(110)가 하나인 경우에는 하나의 지향성 RF 안테나부(110)에 대하여 계산된 전송용량의 값이 가장 크게 계산되는 기지국에서 신호를 수신하도록 설정되어, 지향성 RF 안테나부(110)에서는 설정된 기지국의 신호가 잘 수신될 수 있도록 해당 방향으로 회전된다.
4. RF 안테나부 연결단계<S404>
단계 S403를 거쳐 특정 기지국에서 신호를 수신하는 지향성 RF 안테나부(110)와 빌딩(200)의 내부에 설치되는 RF 안테나부(120)를 연결한다. 빌딩(200) 내부에 설치되는 RF 안테나부(120)는 각 층마다 하나 이상을 설치하는 것이 바람직하기 때문에 하나의 중계기에 다수의 RF 안테나부(120)가 설치되고, 빌딩(200)의 외부에 설치되는 지향성 RF 안테나부(110)가 하나인 경우에는 빌딩(200) 내부에 설치되는 다수 개의 RF 안테나부(120)와 지향성 RF 안테나부(110)에 모두 연결된다.
5. 무선통신 중계단계<S405>
단계 S404를 통해 지향성 RF 안테나부(110)와 다수의 RF 안테나부(120)가 연결되고 나면, 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 기지국 측의 신호가 수신되면 중계기부(100)에서 수신된 신호를 증폭하여 RF 안테나부(120)를 통해 단말기 측으로 신호가 출력되고, RF 안테나부(120)를 통해 단말기 측의 신호가 수신되면 중계기부(100)에서 수신된 신호를 증폭하여 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 기지국 측으로 신호가 출력된다.
6. 기지국 측 신호탐색단계<S412>
단계 S401에서 지향성 RF 안테나부(110)의 개수가 다수 개인 경우, 각각의 지향성 RF 안테나부(110)는 각각 신호를 탐색한다. 이때, 각각의 지향성 RF 안테나부(110)에서 신호를 탐색하는 과정은 단계 S402 및 단계 S501 내지 단계 S504의 과정과 동일하다.
7. 기지국 선택<S413>
단계 S412에서 각 지향성 RF 안테나부(110)에서 신호가 탐지되면, 각각의 지향성 RF 안테나부(110)는 탐지된 신호 중에서 가장 높은 레벨의 신호를 송출하는 기지국을 선택하여 연결되는데, 각 지향성 RF 안테나부(110)의 회전 각도에 따라 각 지향성 RF 안테나부(110)에서 수신되는 신호를 송출하는 기지국은 각각 다른 기지국이 된다. 이때, 지향성 RF 안테나부(110)에서 RF 안테나부(120)로 신호를 전송할 때, 기지국 측에서 수신된 신호의 전송용량이 최대가 되도록 전송하면 빌딩(200) 내의 사용자에게 제공되는 서비스 품질이 향상된다.
즉, 도6의 (a)에 도시된 바와 같이, 빌딩(200)의 외부에 지향성 RF 안테나A(112)와 각각 설치될 때, 지향성 RF 안테나A(112)는 기지국A(12)에서 신호를 수신하고, 지향성 RF 안테나B(114)는 기지국B(14)에서 신호를 수신하도록 설정되면, 이러한 경우, 신호의 성능은 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 수신된 신호에 대한 전송용량의 합으로 나타나므로, 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)가 하나의 기지국으로부터 신호를 수신하는 경우보다 좋은 성능이 나타난다.
이때, 단계 S401에 지향성 RF 안테나부(110)의 개수가 다수 개인 경우, 각 지향성 RF 안테나부(110)에서 신호를 수신하는 기지국이 설정되는 과정에 대해서 설명한다.
단계 S502에서 각 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 저장된 SINR 값을 수학식1에 대입하여 전송용량을 계산하고, 계산된 전송용량을 바탕으로 지향성 RF 안테나부(110)의 회전 각도와 신호를 수신할 기지국을 선택하는데, 단계 S501 내지 단계 504의 과정을 거치면서 각각의 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 저장된 SINR 값을 이용하여 전송용량을 계산하여 기지국을 선택한다.
즉, 지향성 RF 안테나부(110)에서 수신되는 기지국의 신호는 지향성 RF 안테나부(110)가 회전함에 따라 SINR 값을 얻어 저장하여 회전 각도에 따른 전송용량이 계산되는데, 일예로, 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)가 한 번에 90도씩 회전하여, 한 바퀴의 회전동안 네 번의 각 기지국에 대한 전송용량이 계산된다고 하고, 지향성 RF 안테나A(112)에서 얻은 회전 각도별 기지국과 해당 기지국에 대한 전송용량은 차례로 기지국A-8, 기지국A-6, 기지국A-5, 기지국B-3(기지국ID-해당 기지국의 전송용량)이라고 가정하고, 지향성 RF 안테나B(114)에서 얻은 회전 각도별 기지국과 해당 기지국에 대한 전송용량은 차례로 기지국B-4, 기지국B-3, 기지국A-6, 기지국A-7이라고 가정한다.
그러면 지향성 RF 안테나A(112)에서는 첫 번째 회전 각도에서 얻은 기지국A-8에 의해 기지국A(12)로부터 신호가 수신되도록 설정되고, 지향성 RF 안테나B(114)에서는 첫 번째 회전 각도에서 얻은 기지국B-4에 의해 기지국B(14)로부터 신호가 수신되도록 설정된다. 즉, 각 지향성 RF 안테나부(110)의 회전에 따라 각도별로 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)를 통해 계산된 전송용량 값 중에 서 전송용량이 가장 크게 나타나는 값으로 기지국을 선택하고, 지향성 RF 안테나부(110)는 선택된 기지국의 방향을 향하도록 회전된다.
다시 말하면, 지향성 RF 안테나A(112)에서 전송용량이 가장 크게 계산된 것이 첫 번째 회전 각도에서 계산된 기지국A-8이고, 지향성 RF 안테나B(114)에서 전송용량이 가장 크게 계산된 것이 네 번째 회전 각도에서 계산된 기지국A-7이지만, 동시에 두 개 이상의 지향성 RF 안테나부(110)에서 동일한 기지국의 신호를 받는 것은 무의미하기 때문에 지향성 RF 안테나A(112)에서 기지국A(12)의 신호를 받도록 설정된다.
또한, 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)에서 기지국A(12)와 기지국B(14)의 신호가 각각 수신되도록 설정되는 것은 동시에 이루어진다.
그러므로 도6의 (a)에 도시된 바와 같이, 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)에서 각각 기지국A(12)와 기지국B(14)로부터 신호를 수신하면, 수신하는 전송용량의 합이 최대가 되고, 이때가 최적의 상태가 되어 빌딩(200) 내부의 사용자들에게 향상된 서비스를 제공할 수 있다.
이때, 각 지향성 RF 안테나부(110)에서 회전 각도별로 계산된 전송용량 값은 빌딩(200)의 외부에 설치된 모든 지향성 RF 안테나부(110)를 통해 기지국별로 계산된 전송용량의 합이다.
8. 사용자분포 판단단계<S414>
단계 S413에서 각 지향성 RF 안테나부(110)에서 기지국의 신호가 수신되도록 설정되면, 하나 이상의 RF 안테나부(120)를 통해 수신되는 신호의 전송용량의 비를 이용하여 사용자의 분포를 판단한다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이, 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)에 연결된 빌딩(200)의 영역이 도6의 (a)에 도시된 바와 같이 판단하기 위해서는 RF 안테나부(120)로 들어오는 신호의 전송용량으로 판단할 수 있다.
9. RF 안테나부 연결단계<S415>
단계 S414를 통해 RF 안테나부(120)로 들어오는 신호를 통해 사용자의 분포가 판단되면, 지향성 RF 안테나부(110)에 연결된 사용자의 분포에 따라 RF 안테나부(120)와 지향성 RF 안테나부(110)의 연결을 분산시켜 다시 연결한다. 즉, 도6의 (a)에서와 같이, 빌딩(200)의 좌측에 있는 RF 안테나부(120)는 지향성 RF 안테나A(112)에 연결되고, 빌딩(200)의 우측에 있는 RF 안테나부(120)는 지향성 RF 안테나B(114)에 연결된 상태에서, 빌딩(200)의 좌측에 사용자의 분포가 밀집되어 있고, 빌딩(200)의 우측에는 사용자의 분포가 거의 없는 경우에, 빌딩(200)의 좌측 중에서 2층(210)에 위치한 RF 안테나부(120)를 지향성 RF 안테나B(114)에 연결함으로써, 사용자의 분포를 지향성 RF 안테나A(112)와 지향성 RF 안테나B(114)로 분산시켜 연결할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아 니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도1은 종래의 인빌딩 중계기를 이용한 인빌딩 중계방법을 도시한 개략도이다.
도2는 일반적으로 빌딩이 기지국의 셀 반경의 경계에 위치한 경우에 대해서 도시한 개략도이다.
도3은 본 발명의 인빌딩 중계기가 빌딩에 설치된 것을 도시한 개략도이다.
도4는 본 발명의 인빌딩 중계기의 중계 방법에 대한 흐름도이다.
도5는 본 발명의 인빌딩 중계기에서 기지국 측 신호를 탐색하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
도6은 본 발명의 인빌딩 중계 방법에 의해 사용자의 분포에 따라 사용량이 분산되는 것을 도시한 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12: 기지국A 14: 기지국B
100: 중계기부
110: 지향성 RF 안테나부
112: 지향성 RF 안테나부A 114: 지향성 RF 안테나부B
120: RF 안테나부
200: 빌딩

Claims (13)

  1. 빌딩의 외부에 설치되어, 특정 방향의 기지국 측과 신호를 송수신하는 하나 이상의 지향성 RF 안테나부;
    빌딩의 내부에 설치되어, 단말기 측과 신호를 송수신하는 하나 이상의 RF 안테나부; 및
    상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부와 하나 이상의 RF 안테나부에 각각 연결되어 입력되는 신호를 증폭하여 출력시키는 중계기부; 를 포함하되,
    상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는 신호의 레벨이 높은 신호를 송출하는 기지국을 탐색하여 탐색된 기지국과 신호를 송수신하고,
    상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부와 하나 이상의 RF 안테나부는 각각 다수 개로 구비되고, 상기 다수 개로 구비된 RF 안테나부 중 일부는 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 어느 하나와 연결되며, 상기 RF 안테나부와 단말기 측 사이의 통신량이 일정 이상으로 초과되면, 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 어느 하나에 연결된 상기 RF 안테나부 중 일부가 상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부 중 다른 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는,
    수신되는 신호의 레벨이 높은 신호를 송출하는 기지국을 탐색하기 위해 회전되는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 지향성 RF 안테나부는 다수 개로 구비되고,
    상기 다수 개로 구비된 지향성 RF 안테나부는,
    각각 서로 다른 기지국과 신호가 송수신되는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 기지국 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 외부 RF 안테나부를 이용하여 상기 외부 RF 안테나부로 수신되는 신호를 탐색하는 기지국 측 신호탐색단계;
    상기 기지국 측 신호탐색단계에서 탐색된 신호를 이용하여 높은 레벨을 신호를 송출하는 기지국으로부터 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부로 각각 신호를 수신하기 위해 기지국을 선택하는 기지국 선택단계;
    상기 다수 개의 내부 RF 안테나부를 통해 수신되는 단말기 측 신호의 전송용량을 이용하여 사용자의 분포를 판단하는 사용자 분포판단단계;
    상기 기지국 선택단계에서 선택된 각각의 기지국과 신호를 송수신하는 외부 RF 안테나부와 단말기 측과 신호를 송수신하는 다수 개의 내부 RF 안테나부를 연결하는 내부 RF 안테나부 연결단계; 및
    상기 내부 RF 안테나부 연결단계를 통해 기지국 측과 단말기 측과 무선통신을 위해 상기 다수 개의 외부 RF 안테나부와 내부 RF 안테나부를 통해 송수신되는 신호를 증폭하여 중계하는 무선통신 중계단계;를 포함하되,
    상기 내부 RF 안테나부 연결단계는 상기 사용자 분포판단단계에서 판단된 상기 사용자의 분포에 따라 상기 하나 이상의 RF 안테나부가 다수 개의 상기 지향성 RF 안테나부에 분산되어 연결되는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기지국 측 신호탐색단계에 이용되는 지향성 RF 안테나부의 개수를 판단하는 지향성 RF 안테나부 개수판단단계; 를 더 포함하고,
    상기 기지국 선택단계는,
    상기 지향성 RF 안테나부 개수판단단계에서 지향성 RF 안테나부가 다수 개로 판단되면, 각각 다른 기지국으로부터 다수 개의 상기 지향성 RF 안테나부로 신호가 수신되도록 기지국을 선택하는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계방법.
  10. 삭제
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기지국 측 신호탐색단계는,
    특정방향에서 수신되는 기지국 측 신호를 탐색하는 특정방향 신호탐색단계;
    상기 특정방향 신호탐색단계에서 탐색된 신호에 대한 정보와 상기 지향성 RF 안테나부의 회전각도(기준점에서부터 회전된 각도)를 저장하는 지향성 RF 안테나부 정보저장단계; 및
    상기 지향성 RF 안테나부가 일정각도만큼 회전하는 지향성 RF 안테나부 회전단계; 를 포함하고,
    상기 특정방향 신호탐색단계, 지향성 RF 안테나부 정보저장단계 및 지향성 RF 안테나부 회전단계의 반복을 통해 모든 방향에서 수신되는 기지국 측 신호를 탐색하는 것을 특징으로 하는 인빌딩 중계방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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