KR101514985B1 - 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기 - Google Patents

에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 MCU(20)에서 AC/DC 컨버터(10)의 DC 전압에 전적으로 의존하지 않고 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호와 함께 분산 의존토록 하여, 즉 RF 신호로부터 RF 전력을 커플러(50)에서 인출한 후 RF/DC 컨버터(60)를 통해 변환된 DC 전압을 스위치(70)에서 함께 분산 선택하여 활용할 수 있도록 하여 에너지 효율의 극대화를 도모토록 한 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기에 관한 것이다.

Description

에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기{ENERGY DISPERSION CONSUMING TYPE HYBRID RADIO COMMUNICATIONS REPEATER}
본 발명은 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기지국과 단말기 사이에 설치되어 무선신호를 중계하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기에 관한 것이다.
일반적으로 무선 중계기는 전파가 잘 도달하지 못하는 빌딩 내부 또는 지하철 등과 같이 외부와 차단되는 음영지역에 설치되어 기지국과 가입자 단말기 상호간의 무선신호를 중계하는 기기이다.
선행기술문헌(10-2009-0052483; RF 방식의 무선 중계기) 도 1은 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기를 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기는 기지국과 무선신호를 송수신하기 위한 제1듀플렉서(110) 및 이동국과 무선신호를 송수신하기 위한 제2듀플렉서(120)를 구비하며, 제1듀플렉서(110)와 제2듀플렉서(120) 사이에는 순방향 신호를 저잡음 증폭하는 순방향 저잡음증폭기(210)와, 중계기를 일정한 출력으로 제어하기 위한 순방향 이득제어부(220)와, 순방향 신호만 선별하기 위한 순방향밴드패스필터(230)와, 순방향 신호를 요구 출력으로 증폭하는 순방향 고출력증폭기(240), 그리고 순방향 출력레벨의 세기를 검출하는 순방향 출력검출기(250)를 포함한다. 그리고, 제2듀플렉서(120)와 제1듀플렉서(110) 사이에는 역방향 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭기(310)와, 중계기를 일정한 출력으로 제어하기 위한 역방향 이득제어부(320)와, 역방향 신호만 선별하기 위한 역방향밴드패스필터(330)와, 역방향 신호를 요구 출력으로 증폭하는 고출력증폭기(340), 그리고 역방향 출력레벨의 세기를 검출하는 역방향 출력검출기(350)가 마련된다. 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기에 있어서 듀플렉서는 기지국과 무선신호를 송수신하기 위한 제1듀플렉서(110)와 단말기와 무선신호를 송수신하기 위한 제2듀플렉서(120)로 구성된다. 그리고, 순방향 증폭은 순방향 신호를 저잡음 증폭하는 순방향 저잡음증폭기(210)와, 중계기를 일정한 출력으로 제어하기 위한 순방향 이득제어부(220)와, 순방향 신호만 선별하기 위한 순방향밴드패스필터(230)와, 순방향 신호를 요구 출력으로 증폭하는 순방향 고출력증폭기(240)와, 순방향 출력레벨의 세기를 검출하는 순방향검출기(250)로 구성되며, 역방향 증폭은 역방향 신호를 저잡음 증폭하는 저잡음증폭기(310)와, 중계기를 일정한 출력으로 제어하기 위한 역방향 이득제어부(320)와, 역방향 신호만 선별하기 위한 역방향밴드패스필터(330)와, 역방향 신호를 요구 출력으로 증폭하는 역방향 고출력증폭기(340)와, 역방향 출력레벨의 세기를 검출하는 역방향검출기(350)로 구성된다. 상기와 같이 두 개의 RF 패스로 구성된 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기의 신호링크를 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 기지국에서 전송된 무선신호는 제1듀플렉서(110)를 거쳐 순방향 신호만 선택되며, 선택된 순방향 신호는 순방향 저잡음증폭기(210)에 의하여 저잡음 증폭된 후 순방향 이득제어부(220)에서 적정신호 크기로 제어되고, 순방향밴드패스필터(230)에 의하여 순방향 타사업자 신호를 제거한 후 순방향 고출력증폭기(240)에 의하여 원하는 출력으로 증폭되며, 제2듀플렉서(120)에 인가되어 불요파를 제거한 후 이동국으로 신호를 송출한다. 한편, 이동국에서 전송된 무선신호는 제2듀플렉서(120)로 수신되어 역방향 신호를 분리하여 역방향 저잡음증폭기(310)에 의하여 저잡음 증폭된 후 역방향 이득제어부(320)에 의하여 적정레벨로 제어되고, 역방향밴드패스필터(330)에 의하여 역방향 타사업자 신호를 제거한 후 역방향 고출력증폭기(340)에 의하여 원하는 크기로 증폭되며, 제1듀플렉서(110)에 의하여 불요파를 제거한 후 기지국으로 전송된다. 그런데, 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기는 전력 소비에 대한 시사된 바가 전혀 없다.
본 발명의 목적은 MCU에서 AC/DC 컨버터의 DC 전압에 전적으로 의존하지 않고 제1듀플렉서를 통한 RF 신호와 함께 분산 의존토록 하여, 즉 RF 신호로부터 RF 전력을 커플러에서 인출한 후 RF/DC 컨버터를 통해 변환된 DC 전압을 스위치에서 함께 분산 선택하여 활용할 수 있도록 하여 에너지 효율의 극대화를 도모할 수 있는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 기지국과 단말기 사이에서 AC 110∼220V의 상용전원 및 RF 전력을 선택하여 사용할 수 있도록 하여 고 에너지 효율로서 다양한 통신 서비스 커버리지를 경제적으로 확장할 수 있는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
AC 110∼220V의 상용전원을 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 컨버터와, 상기 AC/DC 컨버터에 의한 DC 전압을 공급받는 MCU와, 상기 MCU의 제어를 받아 제1안테나를 경유하여 기지국으로부터 수신된 RF 신호를 제1듀플렉서를 통해 받아들이면서 순방향 라인으로 증폭, 감쇄, 필터링 및 재증폭시킨 후 제2듀플렉서 및 제2안테나를 통해 단말기로 송출하는 반면 상기 제2안테나를 경유하여 상기 단말기로부터 수신된 RF 신호를 상기 제2듀플렉서를 통해 받아들이면서 역방향 라인으로 증폭, 필터링, 감쇄 및 재증폭시킨 후 상기 제1듀플렉서 및 제1안테나를 통해 상기 기지국으로 송출하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기에 있어서,
상기 제1듀플렉서를 통한 RF 신호로부터 RF 전력을 인출하는 커플러와,
상기 커플러에서 인출된 RF 전력을 DC 전압으로 변환하는 RF/DC 컨버터와,
상기 AC/DC 컨버터 및 RF/DC 컨버터의 DC 전압을 분산 선택하여 상기 MCU로 공급하는 스위치를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 MCU에서 AC/DC 컨버터의 DC 전압에 전적으로 의존하지 않고 제1듀플렉서를 통한 RF 신호와 함께 분산 의존토록 하여, 즉 RF 신호로부터 RF 전력을 커플러에서 인출한 후 RF/DC 컨버터를 통해 변환된 DC 전압을 스위치에서 함께 분산 선택 활용할 수 있도록 하여 에너지 효율의 극대화를 도모할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기지국과 단말기 사이에서 AC 110∼220V의 상용전원 및 RF 전력을 선택하여 사용할 수 있도록 하여 고 에너지 효율로서 다양한 통신 서비스 커버리지를 경제적으로 확장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌에 언급된 RF 방식의 무선 중계기를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기가 적용된 무선통신 중계 시스템을 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기를 나타내는 상세 블록도.
본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
통신기술의 발달로 인해 무선을 통한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 그리고 통신기술의 발달과 더불어 음성통신단말기, 화상통신단말기 등의 음성정보 및 화상정보 등을 송수신하는 각종 무선통신 기기의 대중화도 급속도로 진행되고 있다.
최근에는 무선통신 서비스의 가입자 수가 증가함에 따라 서비스의 원활한 운용을 위해 기지국 수가 현저히 증가되고 있다.
그러나, 무선통신 서비스의 환경은 매우 불안정하기 때문에 전파가 도달하지 못하는 빌딩 내부 또는 지하철 등과 같이 외부와 차단되는 음영지역이 상대적으로 존재하고 있는 것이 사실이다.
이러한 음영지역에서는 수신강도가 약하여 순간적으로 통화가 단절되거나 통신이 불안정하여 고품질의 무선통신 서비스가 원활하게 이루어지지 않는 문제가 있다.
음영지역을 저비용으로 보다 효과적으로 제거하느냐에 따라 무선통신 서비스 업체들의 성공 여부가 결정되고 있다.
한편, 음영지역을 제거하는 가장 효율적인 방법은 망과 사용자 사이에서 신호를 중계해 줄 수 있는 무선통신 중계기를 사용하는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기가 적용된 무선통신 중계 시스템을 나타내는 블록도이다.
무선통신 중계 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 서비스 지역의 확대를 위해 트래픽 밀도에 따라 기지국(B)과 가입자인 단말기(T) 사이에 본 발명의 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)가 구성될 수 있다.
기지국(B)은 트래픽 밀도가 높은 지역에서 서비스 영역 내에 분포하는 단말기(T)에 대해 무선 통신망에서 요구하는 서비스 품질을 만족하는 최적의 위치에 설치된다.
그리고, 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 상대적으로 가입자 밀도가 적은 지역에 설치되는 초소형 중계장비로 경제적으로 서비스 커버리지(Service coverage)를 확대시키기 위한 것이다.
본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 기지국(B)으로부터 무선신호를 송수신하는 무선 장비 또는 광 전송 장비를 적용하여 서비스 지역으로 중계함으로써 서비스 커버리지를 확대할 수 있다.
이에 따라, 가입자 밀도가 적으면서 지상의 기지국(B)으로부터 무선신호가 도달하기 어려운 아파트촌, 빌딩 내, 빌딩의 지하층, 지하철, 농어촌 및 산간 지역 등 다양한 지역에 설치된다.
즉, CDMA(Code Division Multiple Access => 주파수 범위: TX; 869∼894㎒, RX; 824∼849㎒, Bandwidth; 1.25㎒), PCS＆LTE(Personal Communication Services ＆ Long Term Evolution => 주파수 범위: TX; 1805∼1880㎒, RX; 1710∼1785㎒, PCS Bandwidth; 1.25㎒, LTE Bandwidth; 5㎒ 10㎒ 20㎒), WCDMA(Wideband CDMA => 주파수 범위: TX; 2110∼2170㎒, RX; 1920∼1980㎒, Bandwidth; 5㎒), WiBro, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 등의 다양한 통신 서비스 커버리지를 경제적으로 확장할 수 있도록 본 발명의 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)가 적용될 수 있는 것이다.
본 발명의 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 통신 서비스를 제공하는 기지국(B)과 통신 서비스를 제공받는 단말기(T) 상호간의 무선신호를 중계한다.
즉, 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 기지국(B)에서 단말기(T)로의 신호를 중계하며, 단말기(T)에서 기지국(B)으로의 신호를 중계하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기를 나타내는 상세 블록도이다.
본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 AC 110∼220V의 상용전원을 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 컨버터(10)와, AC/DC 컨버터(10)에 의한 DC 전압을 공급받는 MCU(Micro Computer Unit; 20)와, MCU(20)의 제어를 받아 제1안테나(A1)를 경유하여 기지국(B)으로부터 수신된 RF 신호를 제1듀플렉서(D1)를 통해 받아들이면서 순방향 라인(30)으로 증폭, 감쇄, 필터링 및 재증폭시킨 후 제2듀플렉서(D2) 및 제2안테나(A2)를 통해 단말기(T)로 송출하는 반면 제2안테나(A2)를 경유하여 단말기(T)로부터 수신된 RF 신호를 제2듀플렉서(D2)를 통해 받아들이면서 역방향 라인(40)으로 증폭, 필터링, 감쇄 및 재증폭시킨 후 제1듀플렉서(D1) 및 제1안테나(A1)를 통해 기지국(B)으로 송출한다.
본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 MCU(20)에서 AC/DC 컨버터(10)의 DC 전압을 공급받아 기지국(B)으로부터 단말기(T)에 이르는 순방향 라인(30) 및 단말기(T)로부터 기지국(B)에 이르는 역방향 라인(40)을 각각 제어하여 CDMA, PCS＆LTE, WCDMA, WiBro, DMB 등의 다양한 통신 서비스 커버리지를 경제적으로 확장할 수 있도록 무선신호를 중계하기 위한 것이다.
더욱 바람직하게, 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호로부터 RF 전력을 인출하는 커플러(50)와, 커플러(50)에서 인출된 RF 전력을 DC 전압으로 변환하는 RF/DC 컨버터(60)와, AC/DC 컨버터(10) 및 RF/DC 컨버터(60)의 DC 전압을 분산 선택하여 MCU(20)로 공급하는 스위치(70)를 포함한다.
MCU(20)에서 AC/DC 컨버터(10)의 DC 전압에 전적으로 의존하지 않고 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호와 함께 분산 의존토록 하여, 즉 RF 신호로부터 RF 전력을 커플러(50)에서 인출한 후 RF/DC 컨버터(60)를 통해 변환된 DC 전압을 스위치(70)에서 함께 분산 선택하여 활용할 수 있도록 함으로써 에너지 효율의 극대화를 도모토록 하기 위한 것이다.
더욱 구체적으로, AC/DC 컨버터(10)는 AC 110∼220V의 상용전원을 DC 3∼5.5V 전압으로 변환하고, RF/DC 컨버터(60)는 커플러(50)에서 인출된 RF 전력을 DC 3∼5.5V 전압으로 변환할 수 있도록 하여 MCU(20)에서 CDMA, PCS＆LTE, WCDMA, WiBro, DMB 등의 RF 신호의 환경에 맞추어 DC 전압을 적용할 수 있도록 한다.
이때, 순방향 라인(30)은 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호를 증폭시키는 제1순방향 증폭기(31)와, 제1순방향 증폭기(31)에서 증폭된 RF 신호의 이득을 조절하는 순방향 감쇄기(32)와, 순방향 감쇄기(32)에서 이득 조절된 RF 신호 중 불필요한 대역을 필터링하는 순방향 BPF(33)와, 순방향 BPF(33)에서 필터링된 RF 신호를 재증폭시키는 제2순방향 증폭기(34) 및 제3순방향 증폭기(35)를 포함할 수 있다.
제1안테나(A1)를 통한 RF 신호는 CDMA, PCS＆LTE, WCDMA, WiBro, DMB 등일 수 있고, 이들을 제1순방향 증폭기(31)에서 증폭시킨 후 순방향 감쇄기(32)를 통해 이득을 조절하고 순방향 BPF(33)를 통해 필요 대역으로 필터링하면서 제2순방향 증폭기(34) 및 제3순방향 증폭기(35)를 통해 증폭시킨 다음 제2듀플렉서(D2) 및 제2안테나(A2)로 송출토록 하는 것이다.
또한, 역방향 라인(40)은 제2듀플렉서(D2)를 통한 RF 신호를 증폭시키는 제1역방향 증폭기(41)와, 제1역방향 증폭기(41)에서 증폭된 RF 신호의 이득을 조절하는 역방향 감쇄기(42)와, 역방향 감쇄기(42)에서 이득 조절된 RF 신호 중 불필요한 대역을 필터링하는 역방향 BPF(43)와, 역방향 BPF(43)에서 필터링된 RF 신호를 재증폭시키는 제2역방향 증폭기(44) 및 제3역방향 증폭기(45)를 포함할 수 있다.
제2안테나(A2)를 통한 RF 신호 역시 CDMA, PCS＆LTE, WCDMA, WiBro, DMB 등일 수 있고, 이들을 제1역방향 증폭기(41)에서 증폭시킨 후 역방향 감쇄기(42)를 통해 이득을 조절하고 역방향 BPF(43)를 통해 필요 대역으로 필터링하면서 제2역방향 증폭기(44) 및 제3역방향 증폭기(45)를 통해 증폭시킨 다음 제1듀플렉서(D1) 및 제1안테나(A1)로 송출토록 하는 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기(100)는 기지국(B)과 단말기(T) 사이에서 AC 110∼220V의 상용전원 및 RF 전력을 선택하여 사용할 수 있도록 하여 고 에너지 효율로서 다양한 통신 서비스 커버리지를 경제적으로 확장하는 작용을 가능케 하는 것이다.
본 발명은 전파가 잘 도달하지 못하는 빌딩 내부 또는 지하철 등과 같이 외부와 차단되는 음영지역에 설치되어 기지국과 가입자 단말기 상호간의 무선신호를 중계하는 산업분야에 이용될 수 있다.
B : 기지국 T : 단말기
100 : 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기
10 : AC/DC 컨버터 20 : MCU
A1 : 제1안테나 D1 : 제1듀플렉서
30 : 순방향 라인 31 : 제1순방향 증폭기
32 : 순방향 감쇄기 33 : 순방향 BPF
34 : 제2순방향 증폭기 35 : 제3순방향 증폭기
D2 : 제2듀플렉서 A2 : 제2안테나
40 : 역방향 라인 41 : 제1역방향 증폭기
42 : 역방향 감쇄기 43 : 역방향 BPF
44 : 제2역방향 증폭기 45 : 제3역방향 증폭기
50 : 커플러 60 : RF/DC 컨버터
70 : 스위치

Claims (4)

  1. AC 110∼220V의 상용전원을 DC 전압으로 변환하는 AC/DC 컨버터(10)와, 상기 AC/DC 컨버터(10)에 의한 DC 전압을 공급받는 MCU(20)와, 상기 MCU(20)의 제어를 받아 제1안테나(A1)를 경유하여 기지국(B)으로부터 수신된 RF 신호를 제1듀플렉서(D1)를 통해 받아들이면서 순방향 라인(30)으로 증폭, 감쇄, 필터링 및 재증폭시킨 후 제2듀플렉서(D2) 및 제2안테나(A2)를 통해 단말기(T)로 송출하는 반면 상기 제2안테나(A2)를 경유하여 상기 단말기(T)로부터 수신된 RF 신호를 상기 제2듀플렉서(D2)를 통해 받아들이면서 역방향 라인(40)으로 증폭, 필터링, 감쇄 및 재증폭시킨 후 상기 제1듀플렉서(D1) 및 제1안테나(A1)를 통해 상기 기지국(B)으로 송출하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기에 있어서,
    상기 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호로부터 RF 전력을 인출하는 커플러(50)와,
    상기 커플러(50)에서 인출된 RF 전력을 DC 전압으로 변환하는 RF/DC 컨버터(60)와,
    상기 AC/DC 컨버터(10) 및 RF/DC 컨버터(60)의 DC 전압을 분산 선택하여 상기 MCU(20)로 공급하는 스위치(70)를 포함하고,
    상기 AC/DC 컨버터(10)는 AC 110∼220V의 상용전원을 DC 3∼5.5V 전압으로 변환하고,
    상기 RF/DC 컨버터(60)는 상기 커플러(50)에서 인출된 RF 전력을 DC 3∼5.5V 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 순방향 라인(30)은
    상기 제1듀플렉서(D1)를 통한 RF 신호를 증폭시키는 제1순방향 증폭기(31)와,
    상기 제1순방향 증폭기(31)에서 증폭된 RF 신호의 이득을 조절하는 순방향 감쇄기(32)와,
    상기 순방향 감쇄기(32)에서 이득 조절된 RF 신호 중 불필요한 대역을 필터링하는 순방향 BPF(33)와,
    상기 순방향 BPF(33)에서 필터링된 RF 신호를 재증폭시키는 제2순방향 증폭기(34) 및 제3순방향 증폭기(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 역방향 라인(40)은
    상기 제2듀플렉서(D2)를 통한 RF 신호를 증폭시키는 제1역방향 증폭기(41)와,
    상기 제1역방향 증폭기(41)에서 증폭된 RF 신호의 이득을 조절하는 역방향 감쇄기(42)와,
    상기 역방향 감쇄기(42)에서 이득 조절된 RF 신호 중 불필요한 대역을 필터링하는 역방향 BPF(43)와,
    상기 역방향 BPF(43)에서 필터링된 RF 신호를 재증폭시키는 제2역방향 증폭기(44) 및 제3역방향 증폭기(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 분산 소비형 하이브리드 무선통신 중계기.
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