KR101131778B1 - 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 고속 이동체의 이동 경로에 따라 설치된 다수 개의 지상 무선 송수신기와 지상 무선국 간에 통신 회선을 구축하는 단계와, 상기 지상 무선국이 상기 고속 이동체의 이동 무선 송수신기로부터 송신되는 주파수의 수신감도를 분석하여 상기 이동 무선 송수신기의 위치 정보를 파악하는 단계와, 상기 지상 무선국은 상기 이동 무선 송수신기의 위치에서 송신 주파수 영역에 해당되는 지상 무선 송수신기만 전원이 온(ON) 동작되도록 나머지 지상 무선 송수신기로 전원제어신호를 송출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 이동체의 이동 무선 송수신기의 위치에 해당되는 지상 무선 송수신기의 전원만 온 동작시키고, 인접한 나머지 지상 무선 송수신기의 전원을 오프 동작시킴으로써 동일 송신 주파수간의 간섭을 제거하여 이더넷 데이터와 영상 데이터의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법{Control method for transmission power supply of the wireless data communication system}
본 발명은 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 모뎀(DVB-T/H) 방식을 이용한 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 무선으로 전송시 지상 무선 송신기의 전원 제어를 통해서 영상의 품질을 높일 수 있는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 관한 것이다.
현재, 지하철 및 열차 등과 같은 고속의 이동체에서 사용자는 이동통신 단말기, PCS(Personal Communication Service) 단말기, 스마트폰 및 차세대 이동통신(IMT-2000) 단말기 등과 같은 무선통신 단말기를 통해 무선인터넷서비스를 제공받고 있다.
이러한 무선인터넷서비스는 무선통신 단말기가 전송하는 트래픽에 비해 수신하는 트래픽이 수백 배 많은 인터넷 데이터의 특성 때문에, 200Kbps 미만의 저속 데이터 지원이 가능한 무선통신 채널은 상당히 비효율적이고 동영상 등 대량의 데이터 수신에 많은 시간과 비용이 요구되고 있다.
이에 따라 고속의 인터넷 접속이 가능한 무선랜(Wireless Local Area Network)이 등장하게 되었다. 무선랜은 최대 11Mbps 또는 54Mbps의 고속 데이터 전송을 지원할 수 있고, 많은 사용자가 동시에 접속할 수 있는 장점을 가지고 있어 지하철 및 기차 등과 같은 고속 이동체에서 무선인터넷서비스를 제공하기 위한 좋은 수단으로 활용될 수 있다.
이러한 고속의 무선인터넷서비스를 지원하기 위해서는 이동체 내에 무선랜 액세스 포인트(AP, Access Point)가 설치되어야 하고, 이동체와 지상의 고정중계장치 간에 무선링크가 설정되어야 하며, 고정중계장치에서 인터넷 접속점(액세스 라우터)까지 네트워크 장치들에 의한 접속망(유선링크)이 구성되어야 한다.
또한, 이동체-지상 무선링크를 위한 이동체와 지상의 고정중계장치는 차량 내 접속가입자의 모든 트래픽을 동시에 지원할 수 있을 만큼 충분히 넓은 전송 대역과 높은 전송레이트를 제공할 수 있어야 한다.
이때, 이동중계 시스템은 지하철, 열차 등의 이동체에 탑재되는 이동중계 장치, 안테나 및 액세스 라우터를 포함하는 시스템을 의미하며, 무선 데이터 통신 시스템은 이동중계 시스템과 지상의 고정중계장치들을 포함하는 시스템을 의미한다.
일반적으로, 지하철과 같은 1차원 운동을 하는 고속 이동체에 탑재된 이동중계장치는 무지향성을 가지는 단일 안테나를 통해 고정중계장치로부터 다수의 특정 방향으로 송신되는 신호를 수신한다.
이와 같은 네트워크 구성에서 이동체 내의 무선인터넷서비스 사용자는 무선랜 카드를 구비한 무선통신 단말기 즉, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등을 이용하여 이동체 내의 액세스 포인트를 통해 공중 인터넷에 접속할 수 있고, 또한, 대용량의 멀티미디어 데이터를 수신할 수 있다.
이와 같이, 고속 이동체 내에서 무선 통신이 가능하도록 하기 위해, 한국공개특허 제2004-0054182호(2004.06.25)의 '무선열차제어시스템에서 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법'에서는 선로변을 따라 셀을 일렬로 배치하여 셀의 구조를 구성하는 제 1 단계와, 차량 시스템이 주기적으로 자신의 위치 및 진행방향을 검출하고, 현재 접속중인 셀의 경계를 넘어간 위치인 경우 진행방향의 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 2 단계와, 셀 고장의 경우를 처리하기 위해서, 차량 시스템이 주기적으로 현재 접속중인 셀의 수신전계강도(RSSI)를 검출하고, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 인접 셀들의 RSSI를 검출하여 RSSI가 더 높은 셀로 핸드오프를 수행하거나, 상기 RSSI가 기준치 미만인 경우 진행방향의 인접 셀의 RSSI를 검출하여 기준치 이상이면 상기 인접 셀로 핸드오프를 수행하는 제 3 단계로 이루어진다.
따라서, 상기 무선열차제어시스템에서 열차 위치를 고려한 핸드오프 방법은 무선통신망을 기반으로 하는 무선열차제어시스템에서 정보 전송 품질의 악화를 가져오는 빈번한 핸드오프와 핸드오프 지연을 방지하고, 이를 적용하여 중앙제어국(사령실)이 아닌 이동체(차량 시스템)에서 핸드오프를 수행할 수 있다.
그런데, 이동중계장치와 고정중계장치 사이의 무선통신(무선링크)이 가능하도록 하기 위해, 고속이동체가 지나는 주변의 지형적 요인에 따라 매우 조밀한 간격으로 여러 개의 셀을 구성함으로써 고속 이동체가 달리는 도중에서 무선 통신이 가능하도록 하고 있다.
그러나, 현재 고정중계장치는 200 ~ 300m 간격으로 설치되어 셀을 구성하는데, 이렇게 구성된 셀 간격에서 100km/h로 고속 이동체가 주행하는 경우에 5 ~ 8초마다 한 번씩 고정중계장치와 이동중계장치 사이에 핸드오버가 발생하여 정상적인 무선통신이 불가능하다는 문제점이 있다.
또한, 고속 이동체의 이동시 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 옥외 및 터널 환경에서 장거리 전송시 현재 이동중계장치와 특정한 고정중계장치에 무선링크가 설정되었다 하더라도 인접한 고정중계장치들로부터의 동일 주파수 간섭이 발생하여 영상의 품질이 매우 저하하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 멀티패스 페이딩이 심한 옥외 및 터널에서 전송하기 위해 무선 모뎀 방식을 이용한 무선 데이터 통신 시스템에서 지상 무선 송수신기의 송신 전원을 제어함으로써 인접한 지상 무선 송수신기로부터의 동일 주파수 간섭을 제거하여 높은 품질의 영상 서비스를 제공하는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법은, 고속 이동체의 이동 경로에 따라 설치된 다수 개의 지상 무선 송수신기와 지상 무선국 간에 통신 회선을 구축하는 단계와, 상기 지상 무선국이 상기 고속 이동체의 이동 무선 송수신기로부터 송신되는 주파수의 수신감도를 분석하여 상기 이동 무선 송수신기의 위치 정보를 파악하는 단계와, 상기 지상 무선국은 상기 이동 무선 송수신기의 위치에서 송신 주파수 영역에 해당되는 지상 무선 송수신기만 전원이 온(ON) 동작되도록 나머지 지상 무선 송수신기로 전원제어신호를 송출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 이동 무선 송수신기의 위치를 파악하는 단계는, 상기 지상 무선 송수신기는 상기 이동 무선 송수신기로부터 송신되는 주파수의 수신감도 정보를 주기적으로 상기 지상 무선국으로 전송하는 단계와, 상기 지상 무선국이 각 지상 무선 송수신기로부터 취합된 이동 무선 송수신기의 수신감도를 분석하여, 상기 수신 감도율이 최대값을 가지는 지점을 이동 무선 송수신기의 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전원제어신호를 송출하는 단계는, 상기 이동 무선 송수신기의 현재 위치를 제1 송신 주파수 영역으로 설정하고, 상기 이동 무선 송수신기의 진행 방향에 따라 다음 이동 위치를 제2 송신 주파수 영역으로 설정하고, 상기 제1 및 제2 송신 주파수 영역을 제외한 나머지 주파수 영역을 송신전원 제어영역으로 설정하는 단계와, 상기 송신전원 제어영역 내의 지상 무선 송수신기의 전원이 오프되도록 전원제어신호를 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 지상 무선국은 무선 모뎀(Digital Video Broadcasting-Terrestrial/Handheld, DVB-T/H) 방식을 이용하여 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 장거리 전송하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 지상 무선국은 무선 모뎀과 데이터를 송수신하는 터미널 박스 모듈을 포함하고, 상기 지상 무선 송수신기와 터미널 박스 모듈은 CPU(Central Processing Unit)를 내장하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 따르면, 광대역 이더넷 데이터와 영상데이터를 멀티패스 페이딩이 심한 옥외 및 터널에서 전송하기 위한 무선 모뎀을 활용하고, 이동체의 이동 무선 송수신기의 위치에 해당되는 지상 무선 송수신기의 전원만 온 동작시키고, 인접한 나머지 지상 무선 송수신기의 전원을 오프 동작시킴으로써 동일 송신 주파수간의 간섭을 제거하여 이더넷 데이터와 영상 데이터의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 흐름이 도시된 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법이 적용되는 구성이 도시된 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 일반적인 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 흐름이 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법이 적용되는 구성이 도시된 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법은, 고속 이동체(100)의 외부 상단에는 안테나가 설치된 이동 무선송수신기(101)가 설치되어 있어 고속 이동체(100) 내부의 액세스 포인트들과 유선으로 연결된다.
또한, 지상 무선국(200)은 고속 이동체(100)가 이동하는 경로를 따라 이동 무선 송수신기(101)와 무선으로 접속하며, 기지국 라우터(BSR, Base station Switching Router)와는 유선으로 연결된다.
그리고, 상기 지상 무선국(200)은 제1 내지 제3 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)와 이동 무선 송수신기(101) 사이의 로밍을 위한 제어 기능을 담당하며, 핸드오버시 데이터 손실을 방지하기 위한 버퍼링 기능을 수행한다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 3개의 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)를 도시하고 있지만, 상기 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)는 일정 간격으로 다수 개가 설치되어 셀을 구성하게 된다.
또한, 상기 지상 무선국(200)은 무선 모뎀(Digital Video Broadcasting-Terrestrial/Handheld, DVB-T/H)(210) 방식을 이용하여 데이터 전송을 수행한다.
이때, 광대역 이더넷 데이터와 영상데이터는 유선 환경에서는 매우 특성이 우수하지만, 도심 옥외 또는 터널 등의 멀티패스 패이딩이 심한 환경에서는 에러율이 높을 수밖에 없다.
특히, 광대역 이더넷 데이터의 경우에는 에러가 발생하면 패킷 전체를 버리거나 재전송하게 되고, 영상 데이터의 경우에는 광대역 데이터속도를 필요로 하면 실시간성이 요구되므로 일반적인 이더넷 방식의 무선모뎀으로 구성할 경우 영상의 품질이 매우 감소하게 된다.
따라서, 상기 지상 무선국(200)은 무선 모뎀 방식을 활용하여 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 멀티패스 페이딩이 심한 옥외 및 터널에서 장거리 전송하게 된다.
이때, 상기 지상 무선국(200)은 상기 무선 모뎀(210)과 데이터를 송수신하는 터미널 박스 모듈(220)을 포함하는데, 다수 개의 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)와 터미널 박스 모듈(220)은 CPU(Central Processing Unit)를 내장하고 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)는 고속 이동체(100)의 이동 경로를 따라 설치되고, 송신 주파수를 통해 고속 이동체(100)에 설치된 이동 무선 송수신기(101)와 무선링크를 형성하여 이동 무선 송수신기(101)로부터의 트래픽을 지상 무선국(200)으로 전송하거나 지상 무선국(200)으로부터의 트래픽을 이동 무선 송수신기(101)로 전송한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법의 순서도이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법은, 지상 무선국(200)은 제1 내지 제3 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)와 통신 회선을 구축하고, 각각의 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)와 이동 무선 송수신기(101)가 동작하면 각각의 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)는 고속 이동체(100)에 탑재된 이동 무선 송수신기(101)로부터 송신되는 주파수의 수신감도 정보를 주기적으로 지상 무선국(200)의 터미널 박스 모듈(220)로 전송한다.(S1)
그리고, 상기 터미널 박스 모듈(220) 내의 CPU에서는 제1 내지 제3 지상 무선 송수신기(201, 202, 203)로부터 취합된 이동 무선 송수신기(101)의 수신감도를 분석하여, 상기 수신 감도율이 최대값을 가지는 지점을 상기 이동 무선 송수신기(101)의 현재 위치로 판단한다.(S2. S3)
이때, 상기 지상 무선국(200)은 상기 이동 무선 송수신기(101)의 현재 위치를 제1 송신 주파수 영역으로 설정하고, 상기 이동 무선 송수신기(101)의 진행 방향에 따라 다음 이동 위치를 제2 송신 주파수 영역으로 설정하며, 상기 제1 및 제2 송신 주파수 영역을 제외한 나머지 주파수 영역을 송신전원 제어영역으로 설정한다.(S4)
그리고, 상기 지상 무선국(200)은 송신전원 제어영역에 위치하는 제3 지상 무선 송수신기(203)로 전원제어신호를 송출한다.(S5)
그러면, 상기 전원제어신호를 전송받은 제3 지상 무선 송수신기(203)는 송신 전원이 오프 동작되고, 제1 송신 주파수 영역에 위치하는 제1 지상 무선 송수신기(201)와 제2 송신 주파수 영역에 위치하는 제2 지상 무선 송수신기(202)는 전원이 온 동작된다.(S6)
이때, 상기 제3 지상 무선 송수신기(203)는 CPU를 내장하고 있으므로, 상기 전원제어신호를 수신한 상기 제3 지상 무선 송수신기(203)의 CPU는 송신 전원 오프 기능을 실행한다.
그리고, 상기 제3 지상 무선 송수신기(203)의 CPU는 고속 이동체(100)의 이동 속도를 고려하여 일정 시간 후에 송신 전원이 온 동작되도록 설정하거나, 상기 제3 지상 무선 송수신기(203)가 송신전원 제어영역에서 벗어나 송신 주파수 영역 내에 위치하게 되면 송신 전원이 자동으로 온 동작되도록 설정할 수 있다.
따라서, 상기 이동 무선 송수신기(101)는 동일 송신 주파수로부터의 간섭을 사전에 제거하여 송신 주파수 영역 내에서 지상 무선 송수신기(201, 202)와 고속 이동 중인 이동 무선 송수신기(101) 간에 우수한 품질의 이더넷 데이터 및 영상 데이터 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 모뎀(DVB-T/H) 방식을 이용한 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 무선으로 전송시 지상 무선 송신기의 전원 제어를 통해서 인접한 지상 무선 송수신기로부터의 동일 주파수 간섭을 제거하여 높은 품질의 영상 서비스를 제공할 수 있는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법에 관한 것이다.
100: 고속 이동체 101: 이동 무선 송수신기
200 : 지상 무선국 201, 202, 203 : 지상 무선 송수신기
210 : 무선 모뎀 220 : 터미널 박스 모듈

Claims (5)

  1. 고속 이동체의 이동 경로에 따라 설치된 다수 개의 지상 무선 송수신기와 지상 무선국 간에 통신 회선을 구축하는 단계와,
    상기 지상 무선국이 상기 고속 이동체의 이동 무선 송수신기로부터 송신되는 주파수의 수신감도를 분석하여 상기 이동 무선 송수신기의 현재 위치를 파악하는 이동 무선 송수신기의 위치를 파악하는 단계와,
    상기 이동 무선 송수신기의 현재 위치를 제1 송신 주파수 영역으로 설정하고, 상기 이동 무선 송수신기의 진행 방향에 따라 다음 이동 위치를 제2 송신 주파수 영역으로 설정하고, 상기 제1 및 제2 송신 주파수 영역을 제외한 나머지 주파수 영역을 송신전원 제어영역으로 설정하는 단계와, 상기 송신전원 제어영역 내의 지상 무선 송수신기의 전원이 오프되도록 전원제어신호를 송출하는 단계를 포함하여 이루어져, 송신 주파수 영역에 해당되는 지상 무선 송수신기만 전원이 온(ON) 동작되도록 하는 전원제어신호를 송출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 무선 송수신기의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 지상 무선 송수신기는 상기 이동 무선 송수신기로부터 송신되는 주파수의 수신감도 정보를 주기적으로 상기 지상 무선국으로 전송하는 단계와,
    상기 지상 무선국이 각 지상 무선 송수신기로부터 취합된 이동 무선 송수신기의 수신감도를 분석하여, 상기 수신 감도율이 최대값을 가지는 지점을 이동 무선 송수신기의 현재 위치로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지상 무선국은 무선 모뎀(Digital Video Broadcasting-Terrestrial/Handheld, DVB-T/H) 방식을 이용하여 광대역 이더넷 데이터와 영상 데이터를 장거리 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지상 무선국은 무선 모뎀과 데이터를 송수신하는 터미널 박스 모듈을 포함하고, 상기 지상 무선 송수신기와 터미널 박스 모듈은 CPU(Central Processing Unit)를 내장하는 것을 특징으로 하는 무선 데이터 통신 시스템의 송신 전원 제어 방법.
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