KR101587766B1 - Tvws 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법 - Google Patents

Tvws 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TVWS를 백홀로 사용하여 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 것이다. 즉, 본 발명은 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국이 유지보수 서버와 TVWS를 백홀로 통신하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템은 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하여 단말기로 긴급 재난 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국을 포함하고, 이동 기지국은, 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합부, 단말기와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합부, 및 백홀 무선 정합부와 단말기 무선 정합부 사이에서 이동 기지국의 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리부를 포함한다.

Description

TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법{System and method for portable backpack base station under TVWS or satellite backhaul}
본 발명은 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는, TVWS(Television white space)를 백홀로 사용하여 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 것이다. 즉, 본 발명은 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국이 유지보수 서버와 TVWS를 백홀로 통신할 수 있는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라의 재난으로 인한 인명피해는 1990년대 이후 줄어드는 추세를 보이고 있으나, 여전히 방재 선진국에 비해 높은 수준을 지속하고 있어 사회적 비용을 유발하고 있다.
또한, 재난으로 인한 인명피해는 줄고 있으나 재난의 대형화, 집중화, 새로운 재난 유형의 발생 등으로 인하여 국내외에서 추가적인 국가 재난 안전망 사업을 필요로 하고 있다.
또한, 국가 재난 안전망은 소규모 음영지역 해소 및 긴급 재난 지역의 트래픽 과부하 해소, 재난 안전망 붕괴 및 도로 유실 등으로 차량 진입이 어려운 지역의 긴급 재난 안전망 복구 등에서 사용될 수 있도록 이동기지국 필요성이 요구되고 있다.
그 일례로, 대한민국 등록특허공보 제1355109호에서는 적어도 어느 하나의 매크로 기지국이 복수개의 분산 소형 기지국으로 무선 백홀 자원 용량을 할당하고 갑작스런 트래픽의 증가 시에는 추가 자원을 할당하여 매크로 기지국과 분산 소형 기지국 사이에 제한된 무선 백홀 자원을 매우 효율적으로 이용하여 양질의 이동 통신 서비스를 이동 통신 단말로 제공하는 방법을 제시하였다.
그러나 기지국에서 소형기지국으로 사용하는 백홀은 전송 용량을 많이 차지하여 마이크로웨이브 또는 위성을 사용하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 마이크로웨이브를 사용할 경우 가시거리를 확보하여야 하는 불편한 문제가 있고, 위성을 사용할 경우 건물 내부에서는 사용이 제약되는 문제가 있다.
기존 이동통신 이동기지국은 차량용이 대부분이었으며, 백홀로 광통신(유선), M/W 및 위성으로 운용되었다.
광통신 백홀을 사용하는 경우, 설치 및 철거 등을 빠르게 할 수 없다는 문제점을 갖고 있으며, M/W 백홀은 직진성이 매우 높아서 LOS(line of sight) 환경이 되어야 하고, 타워가 설치되어야 한다는 문제점을 갖고 있다.
위성 백홀은 어디에서나 설치될 수 있는 장점이 있지만, 가격이 비싸고 실제 속도가 3[Mbps] 정도되지 않아서 속도가 높지 않는 문제점을 갖고 있음. 단, 사막 및 완전한 산간오지에서는 3[Mbps] 속도의 위성이 연결될 필요성이 있다.
대한민국 등록특허공보 제1355109호(2014.01.17)
본 발명의 목적은, TVWS(Television white space)를 백홀로 사용하여 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명은 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국이 유지보수 서버와 TVWS를 백홀로 통신하여 휴대와 구축이 용이하므로, 국가재난 안전망에서 소규모 음영지역 해소 및 긴급 재난지역의 트래픽 과부하 해소, 재난 안전망 붕괴 및 도로 유실 등으로 차량 진입이 어려운 지역의 긴급 재난 안전망 복구 수행을 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템은 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하여 단말기로 긴급 재난 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국을 포함하고, 이동 기지국은, 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합부, 단말기와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합부, 및 백홀 무선 정합부와 단말기 무선 정합부 사이에서 이동 기지국의 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리부를 포함한다.
여기서, 백홀 무선 정합부는 기지국 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부 및 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부를 포함한다.
또한, 단말기 무선 정합부는 기지국 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 이동통신 모뎀부 및 이동통신 모뎀부의 신호를 이동통신 RF 주파수로 변환 및 역변환하여 단말기와 무선 송수신하는 이동통신 RF 송수신부를 포함한다.
여기서, 기지국 신호 처리부는 백홀 무선 정합부와 단말기 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 기지국 스위치부, 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부, 이동 기지국에 전원을 공급하는 전원 공급부, 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
또한, 백홀 도너는 재난 안전 이동 통신 서버와 WAN으로 연결되고 백홀 도너의 신호 처리를 수행하는 도너 신호 처리부 및 도너 신호 처리부와 연결되어 이동 기지국 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 서비스 백홀 무선 정합부를 포함한다.
여기서, 서비스 백홀 무선 정합부는 도너 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부 및 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 이동 기지국 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부를 포함한다.
또한, 도너 신호 처리부는 재난 안전 이동 통신 서버와 WAN으로 정합하는 WAN 정합부, WAN 정합부와 서비스 백홀 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 도너 스위치부, 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부, 백홀 도너에 전원을 공급하는 전원 공급부, 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
여기서, 백홀 브릿지는 백홀 도너와 TVWS로 무선 정합하는 제 1 백홀 무선 정합부, 이동 기지국과 TVWS로 무선 정합하는 제 2 백홀 무선 정합부, 및 제 1 백홀 무선 정합부와 제 2 백홀 무선 정합부 사이에서 백홀 브릿지의 신호 처리를 수행하는 브릿지 신호 처리부를 포함한다.
또한, 백홀 브릿지는 하나 이상을 연속으로 사용하여 백홀 도너와 이동 기지국을 연결한다.
여기서, 제 1 백홀 무선 정합부는 브릿지 신호 처리부의 신호를 베이스밴드로 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부 및 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 백홀 도너와 무선 송수신하는 TVWS 송수신부를 포함한다.
또한, 제 2 백홀 무선 정합부는 브릿지 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부 및 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 이동 기지국과 무선 송수신하는 TVWS 송수신부를 포함한다.
여기서, 브릿지 신호 처리부는 제 1 백홀 무선 정합부와 제 2 백홀 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 브릿지 스위치부, 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부, 백홀 브릿지에 전원을 공급하는 전원 공급부, 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
또한, 백홀 도너, 백홀 브릿지, 및 이동 기지국은 백팩으로 이동할 수 있는 구조를 포함한다.
여기서, 백홀 도너, 백홀 브릿지, 및 이동 기지국은 상용 전원, 배터리, 태양광, 풍력, 및 발전장비 중 적어도 어느 하나로 전원을 공급받는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 백홀 도너, 백홀 브릿지, 및 이동 기지국은 무선 백홀의 전송 속도를 높이기 위해 MIMO를 포함한다.
여기서, MIMO는 가시거리에서 수직 및 수평 편파를 이용하여 분리하거나 전방향 안테나의 각도를 90도 달리하여 사용한다.
또한, 재난 안전 이동 통신 서버는 네트워크 상의 보안 문제를 해결하기 위한 시큐리티 게이트웨이를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 방법은 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합 단계, 백홀 무선 정합 단계의 출력을 단말기와 정합하기 위한 신호로 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리 단계, 및 단말기와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법은 TVWS(Television white space)를 백홀로 사용하여 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 장점이 있다.
또는 본 발명에 의한 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법은 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국이 유지보수 서버와 TVWS를 백홀로 통신하여 휴대와 구축이 용이하므로, 국가재난 안전망에서 소규모 음영지역 해소 및 긴급 재난지역의 트래픽 과부하 해소, 재난 안전망 붕괴 및 도로 유실 등으로 차량 진입이 어려운 지역의 긴급 재난 안전망 복구 수행을 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 백홀 무선 정합부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 1의 단말기 무선 정합부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 4는 도 1의 기지국 신호 처리부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 1의 백홀 도너를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 6은 도 5의 서비스 백홀 무선 정합부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 7은 도 5의 도너 신호 처리부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 8은 도 1의 백홀 브릿지를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 9는 도 8의 제 1 백홀 무선 정합부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 10은 도 8의 제 2 백홀 무선 정합부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 11은 도 8의 브릿지 신호 처리부를 상세히 나타낸 구성도이다.
도 12는 도 1의 백홀 도너, 백홀 브릿지, 이동 기지국, 및 단말기가 연결된 네트워크 예를 나타낸 연결도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템을 나타낸 구성도이며, 도 2 내지 도 12는 도 1을 상세히 설명하기 위한 구성도 및 연결도이다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템을 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템은 백홀 도너(100) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하여 단말기(400)로 긴급 재난 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국(300)을 포함하고, 이동 기지국(300)은, 백홀 도너(100) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합부(310), 단말기(400)와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합부(330), 및 백홀 무선 정합부(310)와 단말기 무선 정합부(330) 사이에서 이동 기지국(300)의 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리부(320)를 포함할 수 있다.
이동 기지국(300)은 700MHz 대역에서 PS-LTE(public safety - long term evolution)로 단말기와 송수신하며, 위성 및 RF 백홀로 TCP/IP 네트워크와 연결될 수 있다. 또한, 이동 기지국(300)은 배터리가 내장되어 있으며, AC220V이외에 독립전원(태양광, 풍력 및 발전기 등)으로 전원 공급을 받을 수도 있다.
단말기 무선 정합부(330)는 단말기(400)가 PS-LTE MIMO(multi input multi output)로 송신한 RF 신호를 2개의 PS-LTE 안테나로 수신할 수 있다. 수신된 PS-LTE MIMO RF 신호는 기저대역신호로 변환되며 OFDM 복조가 이루어지며, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 복조된 신호는 TCP/IP 네트워크 전송될 수 있는 패킷 데이터로 변환되어 기지국 신호 처리부(320)로 입력될 수 있다.
여기서, 패킷 데이터는 백홀 연결 상태에 따라, RF 또는 위성으로 연결될 수 있다. RF 백홀로 전송되는 경우에는 백홀 무선 정합부(310)로 입력되어, 6MHz 대역의 TVWS MIMO OFDM 신호로 변조될 수 있다. 이때, MIMO는 TVWS 대역의 수직 및 수평편파를 구분하여 사용할 수도 있다.
변조된 TVWS MIMO 신호는 470~698MHz 대역의 신호로 변환된 후에, 2개의 TVWS 안테나를 거쳐 백홀 도너(100) 또는 백홀 브릿지(200)로 방사될 수 있다.
TVWS는 470~698MHz 대역중에서 TV 채널이 위치적으로 사용하지 않는 대역을 말하는 것으로서, 재난 안전 이동 통신 서버(500)MHz 대역은 주파수가 낮기 때문에 굴절율이 높고 멀리 전파될 수 있는 장점이 있다.
또한, 주파수 대역이 낮기 때문에 LOS 뿐만 아니라 NLOS(Non LOS) 환경에서도 전파가 용이할 수 있다.
TVWS는 비면허대역으로 저비용으로 무선망 구축이 가능한 장점이 있다. 또한, 2.4GHz와 5GHz ISM 대역이 1:1(point-to-point) 구성에서만 High Gain 안테나(20[dBi] 이상)를 사용하여, 10[km] 이상의 원거리 서비스가 가능한 반면, TVWS는 EIRP 36[dBm]까지 비면허대역으로 사용할 수 있어 1:N(point-to-point) 구성으로도 10[km] 이상의 원거리 서비스가 가능한 장점이 있다.
한편, TVWS는 470~698[MHz] 광대역중에서 TV 채널이 사용하지 않는 채널을 사용하기 때문에, 초고속 무선데이터 전송이 가능할 수 있다.
또한, M/W 전송이 나무를 통과하여 전파하는 것이 어려운 반면, TVWS는 주파수가 낮아 나무 등을 쉽게 통과할 수 있어, 안테나를 낮게 설치하여 운용할 수 있는 장점이 있다.
TVWS는 Master/Slave 구조로 계속 연결하여 사용하면, TVWS 백홀 거리를 확장하여 사용할 수 있다.
즉, TVWS 장치는 1Hop에서 10[km] 이상 전송이 가능하므로, Master/Slave을 여러 개 연결하여 사용하면, 수십 [km] 이상을 서비스할 수도 있다.
이러한 구조는 (WAN에 연결되는)백홀 도너(100) - TVWS 구간 - 백홀 브릿지(200)(Slave와 Master 2개로 구성되며, 서로 LAN포트로 연결) - TVWS 구간 -이동 기지국(300)(Slave와 PS-LTE 모뎀/RF로 구성)으로 연결이 가능할 수 있다.
따라서, Master와 Slave 구성을 사용함으로써 1:N 연결이 가능할 수 있다.
도 2는 도 1의 백홀 무선 정합부(310)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 백홀 무선 정합부(310)는 기지국 신호 처리부(320)의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부(312) 및 TVWS 모뎀부(312)의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 백홀 도너(100) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부(311)를 포함할 수 있다.
즉, 백홀 도너(100) 및 백홀 브릿지(200)로부터 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 TVWS 송수신부(311)에서 2개의 TVWS 안테나로 수신될 수 있다. 수신된 TVWS MIMO 신호는 기저대역으로 변환되어 TVWS 모뎀부(312)에서 복조가 이루어진다. 복조된 신호는 TCP/IP 패킷 데이터로 변환되어 기지국 신호 처리부(320)에 입력될 수 있다.
이때, TVWS 모뎀부(312)는 아날로그 I/Q 신호를 OFDM 복조하여 TCP/IP 패킷 데이터로 변환하여 기지국 신호 처리부(320)로 송신할 수 있다.
한편, TVWS 모뎀부(312)는 기지국 신호 처리부(320)에서 전송한 TCP/IP 패킷 데이터를 OFDM 변조하여, 아날로그 I/Q 신호로 변환하고 TVWS 송수신부(311)를 통해 백홀 도너(100) 또는 백홀 브릿지(200)로 송신할 수 있다.
이때, TVWS 송수신부(311)는 TVWS MIMO 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기와 TVWS MIMO 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA(high power amplifier)로 구성될 수 있으며, RF 신호를 송수신 스위칭하는 RF 스위치도 포함할 수 있다.
도 3은 도 1의 단말기 무선 정합부(330)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 단말기 무선 정합부(330)는 기지국 신호 처리부(320)의 신호를 변조 및 복조하는 이동통신 모뎀부(332) 및 이동통신 모뎀부(332)의 신호를 이동통신 RF 주파수로 변환 및 역변환하여 단말기(400)와 무선 송수신하는 이동통신 RF 송수신부(331)를 포함할 수 있다.
즉, 단말기(400)로부터 수신된 PS-LTE 신호는 이동통신 RF 송수신부(331)에서 2개의 안테나로 수신될 수 있다. 수신된 PS-LTE MIMO 신호는 기저대역으로 변환되어 이동통신 모뎀부(332)에서 복조가 이루어진다. 복조된 신호는 TCP/IP 패킷 데이터로 변환되어 기지국 신호 처리부(320)에 입력될 수 있다.
이때, 이동통신 모뎀부(332)는 아날로그 I/Q 신호를 OFDM 복조하여 TCP/IP 패킷 데이터로 변환하여 기지국 신호 처리부(320)로 송신할 수 있다.
한편, 이동통신 모뎀부(332)는 기지국 신호 처리부(320)에서 전송한 TCP/IP 패킷 데이터를 OFDM 변조하여, 아날로그 I/Q 신호로 변환하고 이동통신 RF 송수신부(331)를 통해 단말기(400)로 송신할 수 있다.
이때, 이동통신 RF 송수신부(331)는 PS-LTE 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기와 PS-LTE MIMO 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA로 구성될 수 있으며, RF 신호를 송수신 스위칭하는 RF 스위치도 포함할 수 있다.
도 4는 도 1의 기지국 신호 처리부(320)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 기지국 신호 처리부(320)는 백홀 무선 정합부(310)와 단말기 무선 정합부(330)의 신호를 스위칭하는 기지국 스위치부(321), 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부(322), 이동 기지국(300)에 전원을 공급하는 전원 공급부(323), 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부(324) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
단말기 무선 정합부(330)에서 수신된 신호와 무선랜 정합부(324)에서 수신된 무선랜 신호는 기지국 스위치부(321)로 입력되어, 백홀 설정에 따라 위성 송수신부(322)를 거쳐 위성으로 전송되거나, 백홀 무선 정합부(310)를 거쳐 백홀 도너(100) 또는 백홀 브릿지(200)로 전송될 수 있다.
또한, 백홀 무선 정합부(310) 또는 위성 송수신부(322)에서 전송된 신호는 단말기 무선 정합부(330) 또는 무선랜 정합부(324)로 신호를 재전송할 수도 있다.
한편, 위성 송수신부(322)는 이동 기지국(300)의 위치 정보를 얻기 위한 용도로도 사용되며, GPS(global positioning system) 안테나 및 수신기를 거쳐 정보를 획득할 수도 있다.
전원 공급부(323)는 220VAC 및 독립전원장치로부터 공급받을 수 있으며 배터리 충전이 가능할 수 있다.
기지국 스위치부(321)는 사용자 인터페이스로 LCD(liquid crystal display)와 키패드를 사용할 수 있으며, 이동 기지국(300)의 상태감시 및 제어가 가능할 수 있다.
도 5는 도 1의 백홀 도너(100)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 백홀 도너(100)는 재난 안전 이동 통신 서버(500)와 WAN으로 연결되고 백홀 도너(100)의 신호 처리를 수행하는 도너 신호 처리부(120) 및 도너 신호 처리부(120)와 연결되어 이동 기지국(300) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 서비스 백홀 무선 정합부(130)를 포함할 수 있다.
백홀 도너(100)는 이동 기지국(300) 및 백홀 브릿지(200)의 신호를 유선망과 연결하기 위하여 사용한다. 또한, 백홀 도너(100)는 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)의 위치 기반 정보를 바탕으로 TVWS DB 서버(520)에 접속하여, TVWS 가용채널을 획득할 수 있다.
한편, 백홀 도너(100)는 휴대성을 고려하여 백팩 형상으로 사용될 수도 있으며, AC220V, 배터리, 및 독립전원장치로 구동될 수도 있다.
서비스 백홀 무선 정합부(130)는 이동 기지국(300) 및 백홀 브릿지(200)가 TVWS MIMO로 송신한 RF 신호를 2개의 TVWS 안테나로 수신할 수 있다. 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 기저대역신호로 변환되며 OFDM 복조가 이루어지며, OFDM 복조된 신호는 TCP/IP 네트워크 전송될 수 있는 패킷 데이터로 변환되어 도너 신호 처리부(120)로 입력될 수 있다. 이때, MIMO는 TVWS 대역의 수직 및 수평편파를 구분하여 사용할 수도 있다.
여기서, 패킷 데이터는 백홀 연결 상태에 따라, 재난 안전 이동 통신 서버(500) 또는 위성으로 연결될 수 있다.
도 6은 도 5의 서비스 백홀 무선 정합부(130)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 서비스 백홀 무선 정합부(130)는 도너 신호 처리부(120)의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부(132) 및 TVWS 모뎀부(132)의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 이동 기지국(300) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부(131)를 포함할 수 있다.
즉, 이동 기지국(300) 및 백홀 브릿지(200)로부터 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 TVWS 송수신부(131)에서 2개의 TVWS 안테나로 수신될 수 있다. 수신된 TVWS MIMO 신호는 기저대역으로 변환되어 TVWS 모뎀부(132)에서 복조가 이루어진다. 복조된 신호는 TCP/IP 패킷 데이터로 변환되어 도너 신호 처리부(120)에 입력될 수 있다.
이때, TVWS 모뎀부(132)는 아날로그 I/Q 신호를 OFDM 복조하여 TCP/IP 패킷 데이터로 변환하여 도너 신호 처리부(120)로 송신할 수 있다.
한편, TVWS 모뎀부(132)는 도너 신호 처리부(120)에서 전송한 TCP/IP 패킷 데이터를 OFDM 변조하여, 아날로그 I/Q 신호로 변환하고 TVWS 송수신부(131)를 통해 이동 기지국(300) 또는 백홀 브릿지(200)로 송신할 수 있다.
이때, TVWS 송수신부(131)는 TVWS MIMO 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기와 TVWS MIMO 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA로 구성될 수 있으며, RF 신호를 송수신 스위칭하는 RF 스위치도 포함할 수 있다.
도 7은 도 5의 도너 신호 처리부(120)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 도너 신호 처리부(120)는 재난 안전 이동 통신 서버(500)와 WAN으로 정합하는 WAN 정합부(121), WAN 정합부(121)와 서비스 백홀 무선 정합부(130)의 신호를 스위칭하는 도너 스위치부(122), 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부(123), 백홀 도너(100)에 전원을 공급하는 전원 공급부(124), 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부(125) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
서비스 백홀 무선 정합부(130)에서 수신된 신호와 무선랜 정합부(125)에서 수신된 무선랜 신호는 도너 스위치부(122)로 입력되어, 백홀 설정에 따라 위성 송수신부(123)를 거쳐 위성으로 전송되거나, WAN 정합부(121)를 거쳐 재난 안전 이동 통신 서버(500)로 전송될 수 있다.
또한, 재난 안전 이동 통신 서버(500) 또는 위성 송수신부(123)에서 전송된 신호는 서비스 백홀 무선 정합부(130) 또는 무선랜 정합부(125)로 신호를 재전송할 수도 있다.
한편, 위성 송수신부(123)는 백홀 도너(100)의 위치 정보를 얻기 위한 용도로도 사용되며, GPS 안테나 및 수신기를 거쳐 정보를 획득할 수도 있다.
전원 공급부(124)는 220VAC 및 독립전원장치로부터 공급받을 수 있으며 배터리 충전이 가능할 수 있다.
도너 스위치부(122)는 사용자 인터페이스로 LCD와 키패드를 사용할 수 있으며, 백홀 도너(100)의 상태감시 및 제어가 가능할 수 있다.
도 8은 도 1의 백홀 브릿지(200)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 백홀 브릿지(200)는 백홀 도너(100)와 TVWS로 무선 정합하는 제 1 백홀 무선 정합부(210), 이동 기지국(300)과 TVWS로 무선 정합하는 제 2 백홀 무선 정합부(230), 및 제 1 백홀 무선 정합부(210)와 제 2 백홀 무선 정합부(230) 사이에서 백홀 브릿지(200)의 신호 처리를 수행하는 브릿지 신호 처리부(220)를 포함할 수 있다.
또한, 백홀 브릿지(200)는 하나 이상을 연속으로 사용하여 백홀 도너(100)와 이동 기지국(300)을 연결할 수 있다.
백홀 브릿지(200)는 백홀 도너(100)의 서비스 거리를 확장하기 위하여 적어도 어느 하나 이상 연속으로 사용될 수 있으며, TVWS 신호를 디지털로 복조한 후 재변조하여 TVWS로 송신할 수 있다. 또한, 백홀 브릿지(200)는 휴대성을 고려하여 백팩 형상으로 사용될 수 있으며, AC220V, 배터리, 및 독립전원장치로 구동될 수도 있다.
제 2 백홀 무선 정합부(230)는 이동 기지국(300)이 TVWS MIMO로 송신한 RF 신호를 2개의 TVWS 안테나로 수신할 수 있다. 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 기저대역신호로 변환되며 OFDM 복조가 이루어지며, OFDM 복조된 신호는 TCP/IP 네트워크 전송될 수 있는 패킷 데이터로 변환되어 브릿지 신호 처리부(220)로 입력될 수 있다.
여기서, 패킷 데이터는 백홀 연결 상태에 따라, RF 또는 위성으로 연결될 수 있다. RF 백홀로 전송되는 경우에는 제 1 백홀 무선 정합부(210)로 입력되어, 6MHz 대역의 TVWS MIMO OFDM 신호로 변조될 수 있다. 이때, MIMO는 TVWS 대역의 수직 및 수평편파를 구분하여 사용할 수도 있다.
변조된 TVWS MIMO 신호는 470~698MHz 대역의 신호로 변환된 후에, 2개의 TVWS 안테나를 거쳐 백홀 도너(100)로 방사될 수 있다.
도 9는 도 8의 제 1 백홀 무선 정합부(210)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 제 1 백홀 무선 정합부(210)는 브릿지 신호 처리부(220)의 신호를 베이스밴드로 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부(212) 및 TVWS 모뎀부(212)의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 백홀 도너(100)와 무선 송수신하는 TVWS 송수신부(211)를 포함할 수 있다.
즉, 백홀 도너(100)로부터 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 TVWS 송수신부(211)에서 2개의 TVWS 안테나로 수신될 수 있다. 수신된 TVWS MIMO 신호는 기저대역으로 변환되어 TVWS 모뎀부(212)에서 복조가 이루어진다. 복조된 신호는 TCP/IP 패킷 데이터로 변환되어 브릿지 신호 처리부(220)에 입력될 수 있다.
이때, TVWS 모뎀부(212)는 아날로그 I/Q 신호를 기저대역인 OFDM 복조하여 TCP/IP 패킷 데이터로 변환하여 브릿지 신호 처리부(220)로 송신할 수 있다.
한편, TVWS 모뎀부(212)는 브릿지 신호 처리부(220)에서 전송한 TCP/IP 패킷 데이터를 OFDM 변조하여, 아날로그 I/Q 신호로 변환하고 TVWS 송수신부(211)를 통해 백홀 도너(100)로 송신할 수 있다.
이때, TVWS 송수신부(211)는 TVWS MIMO 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기와 TVWS MIMO 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA로 구성될 수 있으며, RF 신호를 송수신 스위칭하는 RF 스위치도 포함할 수 있다.
도 10은 도 8의 제 2 백홀 무선 정합부(230)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 제 2 백홀 무선 정합부(230)는 브릿지 신호 처리부(220)의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부(232) 및 TVWS 모뎀부(232)의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 이동 기지국(300)과 무선 송수신하는 TVWS 송수신부(231)를 포함할 수 있다.
즉, 이동 기지국(300)으로부터 수신된 TVWS MIMO RF 신호는 TVWS 송수신부(231)에서 2개의 TVWS 안테나로 수신될 수 있다. 수신된 TVWS MIMO 신호는 기저대역으로 변환되어 TVWS 모뎀부(232)에서 복조가 이루어진다. 복조된 신호는 TCP/IP 패킷 데이터로 변환되어 브릿지 신호 처리부(220)에 입력될 수 있다.
이때, TVWS 모뎀부(232)는 아날로그 I/Q 신호를 OFDM 복조하여 TCP/IP 패킷 데이터로 변환하여 브릿지 신호 처리부(220)로 송신할 수 있다.
한편, TVWS 모뎀부(232)는 브릿지 신호 처리부(220)에서 전송한 TCP/IP 패킷 데이터를 OFDM 변조하여, 아날로그 I/Q 신호로 변환하고 TVWS 송수신부(231)를 통해 이동 기지국(300)으로 송신할 수 있다.
이때, TVWS 송수신부(231)는 TVWS MIMO 신호를 저잡음 증폭하는 증폭기와 TVWS MIMO 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA로 구성될 수 있으며, RF 신호를 송수신 스위칭하는 RF 스위치도 포함할 수 있다.
도 11은 도 8의 브릿지 신호 처리부(220)를 상세히 나타낸 구성도이다. 이때, 브릿지 신호 처리부(220)는 제 1 백홀 무선 정합부(210)와 제 2 백홀 무선 정합부(230)의 신호를 스위칭하는 브릿지 스위치부(221), 위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부(222), 백홀 브릿지(200)에 전원을 공급하는 전원 공급부(223), 및 무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부(224) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
제 2 백홀 무선 정합부(230)에서 수신된 신호와 무선랜 정합부(224)에서 수신된 무선랜 신호는 브릿지 스위치부(221)로 입력되어, 백홀 설정에 따라 위성 송수신부(222)를 거쳐 위성으로 전송되거나, 제 1 백홀 무선 정합부(210)를 거쳐 백홀 도너(100)로 전송될 수 있다.
또한, 제 1 백홀 무선 정합부(210) 또는 위성 송수신부(222)에서 전송된 신호는 제 2 백홀 무선 정합부(230) 또는 무선랜 정합부(224)로 신호를 재전송할 수도 있다.
한편, 위성 송수신부(222)는 백홀 브릿지(200)의 위치 정보를 얻기 위한 용도로도 사용되며, GPS 안테나 및 수신기를 거쳐 정보를 획득할 수도 있다.
전원 공급부(223)는 220VAC 및 독립전원장치로부터 공급받을 수 있으며 배터리 충전이 가능할 수 있다.
브릿지 스위치부(221)는 사용자 인터페이스로 LCD와 키패드를 사용할 수 있으며, 백홀 브릿지(200)의 상태감시 및 제어가 가능할 수 있다.
도 12는 도 1의 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 이동 기지국(300), 및 단말기(400)가 연결된 네트워크 예를 나타낸 연결도이다. 이때, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)은 백팩으로 이동할 수 있는 구조를 포함할 수 있다.
여기서, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)은 상용 전원, 배터리, 태양광, 풍력, 및 발전장비 중 적어도 어느 하나로 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
또한, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)은 무선 백홀의 전송 속도를 높이기 위해 MIMO를 포함할 수 있다.
여기서, MIMO는 가시거리에서 수직 및 수평 편파를 이용하여 분리하거나 전방향 안테나의 각도를 90도 달리하여 사용할 수 있다.
또한, 재난 안전 이동 통신 서버(500)는 네트워크 상의 보안 문제를 해결하기 위한 시큐리티 게이트웨이(510)를 포함할 수 있다.
백홀 도너(100)는 TVWS 무선망 신호를 유선망과 연결하기 위하여 사용한다. 또한, 백홀 도너(100)는 TVWS 장치의 위치 기반 정보를 바탕으로 TVWS DB 서버(520)에 접속하여, TVWS 가용채널을 획득할 수 있다. 한편, 백홀 도너(100)는 휴대성을 고려하여 백팩 형상으로 사용될 수 있으며, AC220V, 배터리, 및 독립전원장치(태양광, 풍력, 발전장비)로 구동될 수도 있다.
따라서, 백팩 형상을 사용함으로써 도로유실 등의 재난상황에서 차량이 진입하기 힘든 지역도 재난복구 요원이 등에 메고 쉽게 설치하여 운용할 수도 있다.
또한, 급하게 소규모 지역에서 행사 및 소규모재난 발생시, 매크로 기지국 트래픽 과부하가 발생될 경우 이동 기지국(300)을 긴급 설치하여 마이크로 셀을 구성하여 서비스함으로써, 트래픽 분산을 유도할 수도 있다.
백홀 브릿지(200)는 백홀 도너(100)의 서비스 거리를 확장하기 위하여 사용되며, TVWS 신호를 디지털로 복조한 후 재변조하여 TVWS로 송신할 수 있다. 또한, 백홀 브릿지(200)는 AC220V, 배터리, 및 독립전원장치로 구동될 수도 있다.
이동 기지국(300)은 700MHz 대역에서 PS-LTE로 단말기와 송수신하며, 위성 및 RF 백홀로 TCP/IP 네트워크와 연결될 수 있다. 또한, 이동 기지국(300)은 배터리가 내장되어 있으며, AC220V이외에 독립전원(태양광, 풍력 및 발전기 등)으로 전원 공급을 받을 수도 있다.
한편, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)은 TVWS에서 6MHz or 12MHz 대역폭으로 MIMO 송수신하며, 35Mbps~40Mbps의 데이터 속도로 통신할 수도 있다.
여기서, 이동 기지국(300)은 백홀 도너(100)와 직접 TVWS로 연결될 수 있으며, 백홀 도너(100)와 이동 기지국(300) 사이의 무선 품질이 열화될 경우 백홀 브릿지(200)를 사용하여 무선 품질을 높일 수도 있다.
또한, 백홀 브릿지(200)의 연결 수는 제한이 없으며, 백홀 브릿지(200)의 입출력 간섭을 막기 위해 입력 및 출력 주파수를 달리 사용할 수도 있다.
재난 안전 이동 통신 서버(500)는, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)을 유지보수 하기 위하여 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)의 상태 감시 및 제어를 수행할 수도 있다.
또한, 재난 안전 이동 통신 서버(500)는, 시큐리티 게이트웨이(510)를 이용하여 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)의 네트워크 보완을 해결할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 방법을 나타낸 순서도이다. 이때, TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 방법은 백홀 도너(100) 및 백홀 브릿지(200) 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합 단계(S100), 백홀 무선 정합 단계(S100)의 출력을 단말기(400)와 정합하기 위한 신호로 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리 단계(S200), 및 단말기(400)와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합 단계(S300)를 포함한다.
여기서, 백홀 무선 정합 단계(S100)는 백홀 도너(100) 또는 백홀 브릿지(200)에서 송신한 TVWS 무선망 신호를 이동 기지국(300)에서 수신하여 백홀을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 위성으로 전송 받아 정합할 수도 있다.
기지국 신호 처리 단계(S200)에서는 백홀 도너(100) 또는 백홀 브릿지(200)에서 받은 신호 또는 위성에서 받은 신호 중 어느 하나를 선택하여 무선을 사용하여 단말기(400)로 전송할 수도 있으며 무선랜을 사용하여 신호를 전송할 수도 있다.
따라서, 단말기 무선 정합 단계(S300)는 PS-LTE 무선 주파수를 사용하여 단말기(400)와 정합할 수도 있으며, 무선랜을 통하여 정합할 수도 있다.
이때, 백홀 도너(100), 백홀 브릿지(200), 및 이동 기지국(300)은 TVWS에서 6MHz or 12MHz 대역폭으로 MIMO 송수신하며, 35Mbps~40Mbps의 데이터 속도로 통신할 수도 있다.
여기서, 이동 기지국(300)은 백홀 도너(100)와 직접 TVWS로 연결될 수 있으며, 백홀 도너(100)와 이동 기지국(300) 사이의 무선 품질이 열화될 경우 백홀 브릿지(200)를 사용하여 무선 품질을 높일 수도 있다.
또한, 백홀 브릿지(200)의 연결 수는 제한이 없으며, 백홀 브릿지(200)의 입출력 간섭을 막기 위해 입력 및 출력 주파수를 달리 사용할 수도 있다.
하나 이상의 예시적인 실시예에서, 설명한 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 이 기능들은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장 또는 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함한다.
저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 한정이 아닌 예시로, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM이나 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 전달 또는 저장하는데 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 지칭될 수 있다.
소프트웨어에서 구현에서, 여기서 설명한 기술들은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장될 수 있으며 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 구현될 수도 있고 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 바와 같이 다양한 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
하드웨어 구현에서, 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.
상술한 것은 하나 이상의 실시예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당업자들은 다양한 실시예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다.
더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 포함한다라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 구성되는이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 구성되는과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템 및 방법은 TVWS(Television white space)를 백홀로 사용하여 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 장점이 있으며, 재난 안전 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국이 유지보수 서버와 TVWS를 백홀로 통신하여 휴대와 구축이 용이하므로, 국가재난 안전망에서 소규모 음영지역 해소 및 긴급 재난지역의 트래픽 과부하 해소, 재난 안전망 붕괴 및 도로 유실 등으로 차량 진입이 어려운 지역의 긴급 재난 안전망 복구 수행을 할 수 있는 장점이 있다.

Claims (18)

  1. 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하여 단말기로 긴급 재난 이동 통신 서비스를 수행하는 이동 기지국을 포함하고,
    상기 이동 기지국은,
    상기 백홀 도너 및 상기 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합부;
    상기 단말기와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합부; 및
    상기 백홀 무선 정합부와 상기 단말기 무선 정합부 사이에서 상기 이동 기지국의 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리부;를 포함하고,
    상기 백홀 도너, 상기 백홀 브릿지, 및 상기 이동 기지국은,
    상용 전원, 배터리, 태양광, 풍력, 및 발전장비 중 적어도 어느 하나로 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 무선 정합부는,
    상기 기지국 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부; 및
    상기 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 상기 백홀 도너 및 상기 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단말기 무선 정합부는,
    상기 기지국 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 이동통신 모뎀부; 및
    상기 이동통신 모뎀부의 신호를 이동통신 RF 주파수로 변환 및 역변환하여 상기 단말기와 무선 송수신하는 이동통신 RF 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기지국 신호 처리부는,
    상기 백홀 무선 정합부와 상기 단말기 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 기지국 스위치부;
    위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부;
    상기 이동 기지국에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 도너는,
    재난 안전 이동 통신 서버와 WAN으로 연결되고 상기 백홀 도너의 신호 처리를 수행하는 도너 신호 처리부; 및
    상기 도너 신호 처리부와 연결되어 상기 이동 기지국 및 상기 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 서비스 백홀 무선 정합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 서비스 백홀 무선 정합부는,
    상기 도너 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부; 및
    상기 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 상기 이동 기지국 및 상기 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS 주파수로 무선 송수신하는 TVWS 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 도너 신호 처리부는,
    상기 재난 안전 이동 통신 서버와 WAN으로 정합하는 WAN 정합부;
    상기 WAN 정합부와 상기 서비스 백홀 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 도너 스위치부;
    위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부;
    상기 백홀 도너에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 브릿지는,
    상기 백홀 도너와 TVWS로 무선 정합하는 제 1 백홀 무선 정합부;
    상기 이동 기지국과 TVWS로 무선 정합하는 제 2 백홀 무선 정합부; 및
    상기 제 1 백홀 무선 정합부와 상기 제 2 백홀 무선 정합부 사이에서 상기 백홀 브릿지의 신호 처리를 수행하는 브릿지 신호 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 브릿지는,
    하나 이상을 연속으로 사용하여 상기 백홀 도너와 상기 이동 기지국을 연결하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 백홀 무선 정합부는,
    상기 브릿지 신호 처리부의 신호를 베이스밴드로 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부; 및
    상기 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 상기 백홀 도너와 무선 송수신하는 TVWS 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 백홀 무선 정합부는,
    상기 브릿지 신호 처리부의 신호를 변조 및 복조하는 TVWS 모뎀부; 및
    상기 TVWS 모뎀부의 신호를 TVWS 주파수로 변환 및 역변환하여 상기 이동 기지국과 무선 송수신하는 TVWS 송수신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    브릿지 신호 처리부는,
    제 1 백홀 무선 정합부와 제 2 백홀 무선 정합부의 신호를 스위칭하는 브릿지 스위치부;
    위성과 무선으로 송수신하는 위성 송수신부;
    상기 백홀 브릿지에 전원을 공급하는 전원 공급부; 및
    무선랜 신호를 정합하는 무선랜 정합부; 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 도너, 상기 백홀 브릿지, 및 상기 이동 기지국은,
    백팩으로 이동할 수 있는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  14. 삭제
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 백홀 도너, 상기 백홀 브릿지, 및 상기 이동 기지국은,
    무선 백홀의 전송 속도를 높이기 위해 MIMO를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 MIMO는,
    가시거리에서 수직 및 수평 편파를 이용하여 분리하거나 전방향 안테나의 각도를 90도 달리하여 사용하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  17. 제 1항에 있어서,
    재난 안전 이동 통신 서버는,
    네트워크 상의 보안 문제를 해결하기 위한 시큐리티 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 시스템.
  18. 백홀 도너 및 백홀 브릿지 중 어느 하나와 TVWS로 무선 정합하는 백홀 무선 정합 단계;
    상기 백홀 무선 정합 단계의 출력을 단말기와 정합하기 위한 신호로 신호 처리를 수행하는 기지국 신호 처리 단계; 및
    상기 단말기와 무선으로 정합하는 단말기 무선 정합 단계;를 포함하고,
    상기 백홀 무선 정합 단계에서, 상기 백홀 도너 및 상기 백홀 브릿지는 상용 전원, 배터리, 태양광, 풍력, 및 발전장비 중 적어도 어느 하나로 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 TVWS 및 위성 백홀 기반의 백팩형 이동기지국 방법.
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