KR101879286B1

KR101879286B1 - 터널 내 2주파 단신 중계 시스템

Info

Publication number: KR101879286B1
Application number: KR1020160080138A
Authority: KR
Inventors: 소민섭
Original assignee: 회명정보통신(주)
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2018-07-17
Also published as: KR20180001251A

Abstract

본 발명은 열차가 지나가는 터널 내에 적용되는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템에 관한 것으로서, 역사에 설치되며, VHF(Very High Frequency) 채널로 무선 신호를 송수신하는 송수신 무전 모듈과, 상기 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 검출하여 상기 VHF 채널의 주파수 대역과 구별되는 주파수 대역의 파일럿 채널 신호로 변파하여 송신하는 변파용 무전 모듈을 구비하는 원격 통신 유닛; 상기 원격 통신 유닛과 통신하며 터널 내에 설치되는 누설 동축 케이블에 소정 간격으로 배치되는 양방향 선로 증폭기; 및 상기 누설 동축 케이블의 말단에 설치되어 상기 누설 동축 케이블의 신호를 감시하고 선로의 이상 유무를 판단하기 위하여 수신된 신호를 상기 원격 통신 유닛 측으로 회귀시키는 선로 검출기를 포함하며, 상기 양방향 선로 증폭기는, 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널의 신호를 수신하고 수신된 신호를 증폭하여 송신하는 VHF 채널 중계 모듈; 및 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 파일럿 채널 신호를 수신하고 수신된 파일럿 채널 신호를 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널과는 다른 VHF 채널의 신호로 변파하여 송신하는 변파 중계 모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면, 장 터널 내에서 양방향 선로 증폭기와 원격 통신 유닛 간에 파일럿(pilot) 주파수를 이용하여 채널 주파수를 변파함으로써, 누설 동축 케이블을 추가하거나 Cavity 필터를 사용하지 않고도 주파수 분리 효과를 얻을 수 있고, 터널 내에서 열차 간 거리가 멀리 떨어진 경우에도 다른 채널의 신호에 의한 간섭 현상을 최대한 억제하여 통화 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터널 내 2주파 단신 중계 시스템{TWO-FREQUENCY SIMPLEX COMMUNICATION RELAY SYSTEM IN TUNNEL}

본 발명은 장 터널 내에서의 2주파 단신 중계 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 내에 배치되는 양방향 선로 증폭기와 원격 통신 유닛 간에 채널 주파수를 변파하여 터널 내 이동국과 휴대국의 무선 통신에서 신호 간섭에 의한 감쇄 현상을 방지하고 통화 품질을 향상시킬 수 있는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 무선 신호는 공중파 형태로 송수신되기 때문에 터널 내부와 같이 콘크리트로 조성된 지하구조물에서는 전파 음영 지역이 발생하고, 이러한 전파 음영 지역에서는 무선 신호의 송수신이 이루어지지 않는다. 이와 같은 전파 음영 지역에서의 무선 신호 중계를 위해 다양한 시도가 행해지고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1492840호는 터널용 무선중계장치를 제안하고 있다. 동 선행문헌을 참조하면, 도로나 철도 구간의 터널이나 지하구간 및 산악지형에서 여러 방송 및 통신권역의 신호를 혼합하여 양질의 수신 조건을 확보한 후 전체 지하 음영구간 내에서 이동통신 서비스가 원활하게 제공될 수 있도록 한다.

하지만, 철도 차량이 통과하는 터널과 같이 장 터널 개소에서는 무선중계장치의 설치 개소가 늘어나 장비 운영의 어려움이 있다. 또한, 터널 내에 사용하는 기존 무선 중계장치는 1주파 단신 방식으로 동시에 2개의 주파수를 송수신 할 수 없어 터널 내 위치한 복수의 열 차중 1대가 주파수를 점유하여 송신할 경우, 이 송신신호는 무선 중계장치를 통해 관제사와 인근역사로만 신호가 전달될 뿐 같은 터널에 위치한 다른 열차에 대하여는 전파 차단 효과로 인해 수 백미터 전후의 열차 간 통신이 어려운 문제점이 있다.

한편, 열차가 통과하는 장 터널의 경우, 터널 내부에 누설 동축 케이블(LCX: Leakage CoaXial cable)을 설치하여 전파 음영 지역을 해소하고 있다. 여기에 본원인이 출원했던 특허등록 제10-1205784호는 누설 동축 케이블에 소정 간격으로 양방향 선로 증폭기를 설치하고, 양방향 선로 증폭기에서 누설 동축 케이블의 중간에서 무선 신호를 증폭하고 선로 손실분을 상쇄시키는 기술을 개시하고 있다.

그런데, 통상적으로 터널 내에서 사용되는 VHF 채널의 주파수 대역은 150~155Mhz이며, 이러한 주파수 대역 내에서는 인접 채널 간 간섭 현상이 발생함으로 인해 지하철 등 열차 간 근접 운행이 많은 개소에서는 별도의 누설 동축 케이블을 반대 선로에 설치하여 인접 채널 간섭 현상을 해결하고 있었다.

하지만, 열차 간 근접 운행이 많지 않은 장 터널에서는 위와 같이 2개의 주파수를 사용하기 위해 누설 동축 케이블을 복수 개 설치하여 상호 분리도를 얻는 방식은 시설비가 과다하게 투입되어 비효율적이다.

다른 대안으로서, Cavity 필터를 사용하여 인접 주파수의 송수신 분리도를 확보하는 방법이 있다. Cavity 필터를 사용하는 방식에서는, 사용주파수의 1/4파장의 필터를 입출력 부분에 각 2개씩 총 4개를 설치하여야 한다. 그러나, 열차 무선 주파수인 153MHz 대역으로 환산 시에 길이 약 0.5m 지름 약 0.2m 가량의 실린더형 Cavity 필터 4개를 장착하여야 하며, 이는 좁은 터널 벽부에 취부가 불가능하고 별도의 시설을 하더라도 이를 위한 설치비의 증가 및 유지보수가 현실적으로 불가능한 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1492840호 대한민국 특허등록 제10-1205784호

본 발명은 장 터널 내에서 양방향 선로 증폭기와 원격 통신 유닛 간에 파일럿(pilot) 주파수를 이용하여 채널 주파수를 변파함으로써, 누설 동축 케이블을 추가하거나 Cavity 필터를 사용하지 않고도 주파수 분리 효과를 얻을 수 있고, 터널 내에서 열차 간 거리가 멀리 떨어진 경우에도 다른 채널의 신호에 의한 간섭 현상을 최대한 억제하여 통화 품질을 향상시킬 수 있는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 열차가 지나가는 터널 내에 적용되는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템에 있어서, 역사에 설치되며, VHF(Very High Frequency) 채널로 무선 신호를 송수신하는 송수신 무전 모듈과, 상기 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 검출하여 상기 VHF 채널의 주파수 대역과 구별되는 주파수 대역의 파일럿 채널 신호로 변파하여 송신하는 변파용 무전 모듈을 구비하는 원격 통신 유닛; 상기 원격 통신 유닛과 통신하며 터널 내에 설치되는 누설 동축 케이블에 소정 간격으로 배치되는 양방향 선로 증폭기; 및 상기 누설 동축 케이블의 말단에 설치되어 상기 누설 동축 케이블의 신호를 감시하고 선로의 이상 유무를 판단하기 위하여 수신된 신호를 상기 원격 통신 유닛 측으로 회귀시키는 선로 검출기를 포함하며, 상기 양방향 선로 증폭기는, 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널의 신호를 수신하고 수신된 신호를 증폭하여 송신하는 VHF 채널 중계 모듈; 및 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 파일럿 채널 신호를 수신하고 수신된 파일럿 채널 신호를 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널과는 다른 VHF 채널의 신호로 변파하여 송신하는 변파 중계 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 변파용 무전 모듈은, 상기 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 입력받는 변파용 무전기; 상기 변파용 무전기의 출력단에서 무선 신호의 강도를 낮추어 변파용 신호로 결합하는 커플러; 상기 커플러에서 출력되는 변파용 신호를 IF(Intermediate Frequency) 주파수의 파일럿 채널 신호로 변환하는 변파 모듈; 상기 변파 모듈에서 출력되는 신호에서 대역 외 신호를 제거하는 대역 통과 필터; 및 상기 대역 통과 필터의 출력을 송신단으로 통과시키며 역방향 신호를 차단하는 아이솔레이터를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 변파용 무전 모듈은, 상기 양방향 선로 증폭기와 통신을 위한 모뎀; 상기 모뎀에서 출력되는 신호의 저역 신호를 통과시키는 저역 통과 필터; 및 상기 아이솔레이터의 출력과 상기 저역 통과 필터의 출력을 결합하여 상기 원격 통신 유닛의 멀티플렉서 모뎀 포트로 출력하는 2WAY 분배기를 더 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 변파 중계 모듈은, 상기 양방향 선로 증폭기의 멀티플렉서 모뎀 포트로부터 신호를 수신하여 모뎀 신호와 상기 파일럿 채널 신호로 분리하는 변파 입력 2WAY 분배기; 상기 변파 입력 2WAY 분배기로부터 모뎀 신호를 받아 선로 손실분 보상을 위해 모뎀 신호를 증폭하여 모뎀 중계 신호로 출력하는 중계 모뎀; 상기 변파 입력 2WAY 분배기로부터 상기 파일럿 채널 신호를 받아 선로 손실분을 보상하여 출력하는 선로 증폭기 변파 모듈; 및 상기 중계 모뎀의 출력과 상기 선로 증폭기 변파 모듈의 출력을 결합하여 상기 양방향 선로 증폭기의 멀티플렉서 모뎀 포트로 출력하는 변파 출력 2WAY 분배기를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 선로 증폭기 변파 모듈의 입력단과 출력단에는 상기 파일럿 채널 신호를 바이패스시키기 위한 바이패스용 스위치가 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 중계 모뎀의 입력단과 출력단에는 저역 신호를 통과시키는 저역 통과 필터가 설치된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은, 상기 선로 증폭기 변파 모듈은 상기 파일럿 채널 신호를 VHF 채널 신호로 변환하여 상기 변파 출력 2WAY 분배기와 다른 라인으로 출력하며, 상기 변파 중계 모듈은 상기 선로 증폭기 변파 모듈에서 출력되는 VHF 채널 신호를 상기 양방향 선로 증폭기의 VHF 채널 포트 측으로 통과시키며 역방향 신호를 차단하는 아이솔레이터를 더 포함한다.

본 발명의 터널 내 2주파 단신 중계 시스템에 따르면, 장 터널 내에서 양방향 선로 증폭기와 원격 통신 유닛 간에 파일럿(pilot) 주파수를 이용하여 채널 주파수를 변파함으로써, 누설 동축 케이블을 추가하거나 Cavity 필터를 사용하지 않고도 주파수 분리 효과를 얻을 수 있고, 터널 내에서 열차 간 거리가 멀리 떨어진 경우에도 다른 채널의 신호에 의한 간섭 현상을 최대한 억제하여 통화 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중계 시스템의 적용 예를 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 원격 통신 유닛을 예시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 양방향 선로 증폭기를 예시한 블록도, 및
도 4는 본 발명에 따라 VHF 채널의 신호가 변파되는 과정을 개념적으로 보인 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시예가 설명된다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

명세서 전체에 걸쳐 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 그리고 본 발명에 첨부된 도면은 설명의 편의를 위한 것으로서, 그 형상과 상대적인 척도는 과장되거나 생략될 수 있다.

실시예를 구체적으로 설명함에 있어서, 중복되는 설명이나 당해 분야에서 자명한 기술에 대한 설명은 생략되었다. 또한, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 기재된 구성요소 외에 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "~부", "~기", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 중계 시스템의 적용 예를 예시한 도면으로서, 열차가 지나가는 터널에 본 발명의 2주파 단신 중계 시스템이 적용된 것을 묘사한 것이다.

도 1을 참조하면, 선로(10)는 열차가 다니는 곳으로서, 선로(10) 상에 터널(20)이 설치된 경우 터널(20) 내부에서는 전파 음영 지역이 발생된다. 터널(20) 내부를 관통하여 누설 동축 케이블(LCX: Leakage CoaXial cable, 150)이 설치되며, 터널(20) 내에 위치한 이동국(30) 및 휴대국(40)은 누설 동축 케이블(150)을 통하여 무선 통신을 수행한다.

여기서, 이동국(30)이라 함은 터널을 지나는 열차 내의 무선 통신 단말을 의미하며, 휴대국(40)이라 함은 터널 내부로 파견되어 유지보수를 수행하는 자의 무선 통신 단말을 의미한다.

본 발명에 따른 2주파 단신 중계 시스템은 원격 컨트롤러(RC: Remote Controller, 100)와, 원격 통신 유닛(RU: Remote Unit, 110)과, 양방향 선로 증폭기(BDA: Bi-Directional Amplifier, 120)와, 선로 검출기(Line Detector, 130)로 구성된다.

원격 컨트롤러(100)는 역사에 설치되어 관제를 담당하는 컨트롤러로서 원격 통신 유닛(110)으로 음성 신호 및 Tone 신호를 전송하면, 교환실 장비의 Distribute Card를 통해 원격 통신 유닛(110)의 무전기로 신호가 전달되고, 원격 통신 유닛(110)은 RF(Radio Frequency) 신호를 발생시켜 터널(20) 내의 누설 동축 케이블(150)로 방사한다. 또한, 원격 통신 유닛(110)은 누설 동축 케이블(150)로부터 RF 신호를 수신하면, 교환실의 Distribute Card를 통해 원격 컨트롤러(100)로 전송한다. 원격 컨트롤러(100)는 관제 센터로서 기능하며, 원격 통신 유닛(110)의 무전기와 터널(20) 내의 이동국(30) 및 휴대국(40), 또는, 터널(20) 내의 이동국(30) 및 휴대국(40) 상호 간에 무선 통신이 이루어진다.

도 1을 참조하면, 누설 동축 케이블(150)에는 소정 간격으로 양방향 선로 증폭기(120)가 배치되며, 누설 동축 케이블(150)의 종단에는 선로 검출기(130)가 설치된다. 양방향 선로 증폭기(120)는 누설 동축 케이블(150)에의 중간에서 무선 신호를 증폭하여 중계함으로써 누설 동축 케이블(150)에서의 선로 손실분을 보상하고, 터널(20) 내에서 무선 신호를 평준화시키는 수단이다. 선로 검출기(130)는 양방향 선로 증폭기(120)와 구성은 유사하지만, 누설 동축 케이블(150)의 말단에 설치되어 누설 동축 케이블(150)의 신호를 감시하고 통신 선로의 이상 유무를 판단하기 위하여 수신된 신호를 원격 통신 유닛(110) 측으로 회귀시킨다.

여기서, 본 발명의 터널 내 2주파 단신 중계 시스템은 원격 통신 유닛(110)이 VHF(Very High Frequency) 채널로 무선 신호를 송수신하는 송수신 무전 모듈(300)과, 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 검출하여 파일럿(pilot) 채널 신호로 변파하여 송신하는 변파용 무전 모듈(200)을 구비한다. 양방향 선로 증폭기(120)는 원격 통신 유닛(110)으로부터 송신되는 VHF 채널의 신호를 수신하고 수신된 신호를 증폭하여 송신하는 VHF 채널 중계 모듈(600)과, 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 파일럿 채널 신호를 수신하고 수신된 파일럿 채널 신호를 VHF 채널 신호로 변파하여 송신하는 변파 중계 모듈(700)을 구비한다.

기존의 터널 내 2주파 단신 중계 시스템과 달리, 원격 통신 유닛(110)의 변파용 무전 모듈(200)과 양방향 선로 증폭기(120)의 변파 중계 모듈(700)을 이용하여, 터널(20) 내 이동국(30) 또는 휴대국(40)으로부터 수신되는 VHF 채널을 파일럿 채널 신호로 변환하여 누설 동축 케이블(150)로 방사하고, 터널(20) 내부에서는 파일럿 채널 신호를 수신하여 VHF 채널 신호로 변환한 후에 누설 동축 케이블(150)로 방사한다. 예컨대, VHF 채널은 150~155Mhz의 주파수 대역을 가지며, 파일럿 채널은 VHF 채널 및 후술되는 다른 무선 신호들과 명확하게 구별될 수 있는 40~50Mhz의 주파수 대역을 갖는다. 이하에서는 도 2 내지 4를 참조하여, 본 발명에서 원격 통신 유닛(110)과 양방향 선로 증폭기(120) 간의 변파 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 원격 통신 유닛을 예시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 원격 통신 유닛(110)은 변파용 무전 모듈(200)과 송수신 무전 모듈(300)로 구성되며, 양방향 선로 증폭기(120)와 다중 대역의 무선 신호를 송수신하기 위하여 멀티플렉서(400)를 구비한다.

멀티플렉서는 다중대역 결합기로 모뎀, FM, VHF, DMB, 열차방호, TRS, 및 파일럿 신호를 하나로 합쳐 양방향 선로 증폭기(120) 측으로 전송하며, 반대로 양방향 선로 증폭기(120)로부터 수신된 신호를 모뎀, FM, VHF, DMB, 열차방호, TRS, 및 파일럿 신호의 각 대역별로 분리하는 역할을 한다.

도시된 예에서는, 멀티플렉서(400)에 송수신 무전 모듈(300)의 VHF 채널 신호(150~155Mhz), 변파용 무전 모듈(200)의 파일럿 채널 신호(45Mhz) 및 정상 동작 확인 신호를 위한 모뎀 신호가 결합되는 것을 예로 들었으며, 도시하지 않았지만 FM, DMB, 열차방호, 및 TRS 신호 역시 멀티플렉서(400)에 결합된다.

송수신 무전 모듈(300)은 역사에 설치된 원격 컨트롤러(100)와 연결되어, 원격 컨트롤러(100)에서 송신한 오디오 신호 및 Tone 신호를 받는다. 송수신 무전기(310)는 오디오 신호 및 Tone 신호를 원격 컨트롤러(100)에서 선택한 채널의 주파수로 변환하여 누설 동축 케이블(150)로 방사한다. 송수신 무전기(310)에서 송신할 경우 RU 제2 스위치(320) 및 RU 제3 스위치(330)는 패스 스루(path thru)시키고, 수신시에는 Rx Up/Down 컨버터(340)를 통해 수신한다.

송수신 무전기(310)는 평상시 수신 대기 상태이므로, RU 제2 스위치(320) 및 RU 제3 스위치(330)는 Rx Up/Down 컨버터(340)가 연결되도록 Path를 형성한다. 멀티플렉스(400) 및 2WAY 분배기(370)를 통해 신호가 수신되면, 검출센서(350)에서 신호의 수신을 검출하고, Rx Up/Down 컨버터(340)가 수신된 신호를 증폭 및 필터링하여 송수신 무전기(310)로 전달한다. 감청 무전기(360)는 수신전용 무전기로 비상 채널 및 별도로 설정한 채널로 오디오 신호를 수신하여 원격 컨트롤러(100)로 전달한다.

도 2를 참조하면, 변파용 무전 모듈(200)은 2주파 단신을 하기 위해 변파를 담당하는 블록으로, 변파용 무전기(210)는 송수신 무전기(310)에서 수신되는 신호를 입력받는다. 변파용 무전기(210)에서 출력되는 무선신호의 세기가 강하므로, 커플러(220)를 통해 강도가 낮은 변파용 신호로 결합된다. RU 제1 스위치(230)는 변파용 무전기(210)가 송신하는 경우에만 Path를 연결시킨다.

변파 모듈(240)은 커플러에서 출력되는 변파용 신호를 IF(Intermediate Frequency) 주파수의 파일럿 채널 신호로 변환한다. 예를 들어, 변파 모듈(240)은 입력 신호와 PLL(Phase Locked Loop) 제어모듈(도시되지 않음)에서 나오는 신호를 믹싱하여 IF 신호로 다운 컨버팅하고, 필터회로를 거쳐 IF 신호 외의 다른 신호를 제거한 후 증폭하여 출력한다.

변파 모듈(240)에서 출력되는 신호는 대역 통과 필터(BPF: Band Pass Filter, 250)를 거쳐 대역 외 신호가 제거되며, 아이솔레이터(ISO: ISOlator, 260)는 대역 통과 필터(250)를 거친 파일럿 채널 신호를 송신단으로 통과시킨다. 아이솔레이터(260)는 일방통행 비가역 수동 소자로서 역방향에서 유입되는 신호를 차단하고 송신 방향으로는 신호의 감쇄 없이 전달한다.

모뎀(270)은 양방향 선로 증폭기(120)와 통신을 위한 수단으로서, 정상 동작 확인 신호를 주고 받기 위해 사용된다. 도시된 예시에서 모뎀(270)은 주파수 편이 변조(FSK: Frequency Shift Keying) 모뎀을 사용하는 것으로 예를 들었으나 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 모뎀으로 대체될 수도 있다. 모뎀 신호는 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter, 280)를 통해 저역 성분이 제거된 후, 2WAY 분배기(290)에서 아이솔레이터(260)의 출력과 결합되어 멀티플렉서(400)의 모뎀 포트로 전송된다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 선로 증폭기를 예시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 양방향 선로 증폭기(120)는 원격 통신 유닛(110) 측으로 제1 멀티플렉서(500)를 구비하며, 다른 양방향 선로 증폭기(120) 또는 선로 검출기(130) 측으로 제2 멀티플렉서(510)를 구비한다. 제1 멀티플렉서(500) 및 제2 멀티플렉서(510)는 모두 다중대역 결합기로 원격 통신 유닛(110), 다른 양방향 선로 증폭기(120), 또는, 선로 검출기(130)로부터 수신한 신호를 모뎀, FM, VHF, DMB, 열차방호, TRS, 및 파일럿 신호의 각 대역별로 분리하거나 결합하여 하나의 신호로 송신한다.

VHF 채널 신호는 VHF 중계 모듈(600)을 통해 중계된다. 여기서, 2WAY 분배기(610)는 VHF 중계 모듈(600)에서 중계하는 VHF 채널 신호와, 후술하는 바와 같이 변파 중계 모듈(700)에서 변파된 VHF 채널 신호를 결합하여 제1 멀티플렉서(500)의 VHF 채널 포트로 전달하기 위한 수단이다.

제1 스위치(620)와 제2 스위치(630)는 VHF 채널 Path에 이상 발생 시에 Tx 모듈(660) 및 Rx 모듈(670)을 거치지 않고 신호를 바이패스(bypass) 시키기 위해 사용된다. 제3 스위치(640)와 제4 스위치(650)는 평상시 Rx 모듈(670)의 Path로 연결하여 수신 대기 상태로 있게 하며, Rx 모듈(670)은 제2 멀티플렉서(510)로부터 입력되는 VHF 신호(즉, 누설 동축 케이블을 통해 원격 통신 유닛 측으로 회귀하는 신호)를 증폭하여 제1 멀티플렉서(500) 측으로 출력한다. 원격 통신 유닛(110)으로부터 송신된 신호가 있는 경우, Tx 모듈(660)의 Path로 절체되고 신호를 증폭하여 선로 검출기(130)가 있는 종단 방향으로 전송한다.

상기 변파 중계 모듈(700)은 입출력 양단에 2WAY 분배기(710, 750)를 구비한다. 변파 입력 2WAY 분배기(710)는 제1 멀티플렉서(500)의 모뎀 포트로부터 신호를 수신하여 모뎀 신호와 파일럿 채널 신호로 분리한다. 모뎀 신호는 중계 모뎀(730)을 통해 선로 손실분 보상을 위해 증폭되어 변파 출력 2WAY 분배기(750)를 통해 제2 멀티플렉서(510)로 전달된다. 이때, 중계 모뎀(730)의 입력단과 출력단에는 저역 신호를 통과시키는 저역 통과 필터(720, 740)가 설치된다.

변파 입력 2WAY 분배기(710)에서 분리된 파일럿 채널 신호는 제6 스위치(760)를 통해 선로 증폭기 변파 모듈(800)로 전달된다. 선로 증폭기 변파 모듈(800)의 출력단에는 제7 스위치(770)가 설치되며, 제6 스위치(760)와 제7 스위치(770)는 선로 증폭기 변파 모듈(770)의 이상 발생 시에 원격 통신 유닛(110)으로부터 오는 파일럿 채널 신호를 바이패스 시켜 다음의 양방향 선로 증폭기(120) 또는 선로 검출기(130)로 직접 전달되도록 한다.

선로 증폭기 변파 모듈(800)은 입력된 파일럿 채널 신호를 2개의 Path로 분리하여 출력한다. 하나의 Path는 제7 스위치(770)로 연결되며, 해당 Path가 연결되는 경우 원격 통신 유닛(110)으로부터 선로 검출기(130)를 향하는 신호의 선로 손실분을 보상하여 출력한다. 대역 통과 필터(780)는 대역 외 성분을 제거하며, 변파 출력 2WAY 분배기(750)는 중계 모뎀(730)의 출력과 선로 증폭기 변파 모듈(800)의 출력을 결합하여 제2 멀티플렉서(510)의 모뎀 포트로 전달한다.

선로 증폭기 변파 모듈(800)의 다른 하나의 Path는 제5 스위치(810)로 연결될 수 있다. 제5 스위치(810)는 평상시 Term Path로 연결되어 신호가 다음 단으로 출력되지 않도록 한다. 선로 증폭기 변파 모듈(800)이 선로 검출기(130)로부터 원격 통신 유닛(110)을 향하는 파일럿 채널 신호를 수신한 경우, 선로 증폭기 변파 모듈(800)은 파일럿 채널 신호를 VHF 채널 신호로 변환하여 제5 스위치(810)로 전달한다. 제5 스위치(810)가 폐쇄되면서 아이솔레이터(820)에 변환된 VHF 채널 신호가 전달되며, 아이솔레이터(820)는 변환된 VHF 채널 신호를 2WAY 분배기(610) 방향으로 전달하여 VHF 채널을 통해 신호가 회귀되도록 한다. 한편, 아이솔레이터(820)는 VHF 중계 모듈(600)로부터의 신호가 역으로 선로 증폭기 변파 모듈(800)로 유입되는 것을 방지하기 위해 역방향 신호를 차단한다.

TRS 중계 모듈(900)은 위급 상황 시 경찰 또는 소방관들의 무선 통신을 위해 양방향 전달이 필요한 TRS(Trunked Radio Service) 신호(800Mhz)를 중계한다. TRS Path의 경우 2주파 복신 방식으로 통신하므로, 송수신 주파수가 다르게 설정된다. TRS 중계 모듈(900)의 입력단과 출력단에는 각각 듀플렉서(DPX: DuPleXer, 910, ,920)가 설치되어 송신 Path와 수신 Path를 분리한다. TRS Rx 모듈(930)은 수신 방향의 TRS 신호를 증폭하여 출력하며, TRS Tx 모듈(940)은 송신 방향의 TRS 신호를 증폭하여 출력한다. TRS 신호의 송신 Path에는 TRS 고출력 앰프(950)가 설치되어 송신방향의 신호를 고출력으로 증폭시킨다.

열차방호 중계 모듈(960)은 양방향 열차방호 신호(450~470Mhz)를 중계하는 모듈로서, 모듈 자체 내에서 송수신 절체를 수행한다. 평상시에는 수신 대기 상태 선로 검출기(130)로부터 전송되는 신호를 수신하여 증폭하며, 원격 통신 유닛(110)으로부터 송신되는 신호가 발생할 경우 종단 방향으로 향하는 신호를 증폭하여 출력한다.

DMB 중계 모듈(970)은 DMB 방송을 위해 원격 통신 유닛(110) 측으로부터 전송되는 단방향의 DMB 신호(174~214Mhz)를 증폭하여 누설 동축 케이블(150)에서 감쇄된 성분을 보상하며, DMB 고출력 앰프(980)를 통해 고출력으로 증폭된 DMB 신호를 다음의 양방향 선로 증폭기(120) 또는 선로 검출기(130)로 전달한다.

FM 증폭 모듈(990) 역시 단방향의 FM 신호(88~108Mhz)를 증폭하여 선로 손실분을 보상한 후 다음의 양방향 선로 증폭기(120) 또는 선로 검출기(130)로 전달한다.

도 4는 본 발명에 따라 VHF 채널의 신호가 변파되는 과정을 개념적으로 보인 도면이다. 이하에서는 도 4를 참조하여, 터널(20) 내에서 원거리에 위치한 두 열차(30a, 30b) 간에 무선 통신이 수행되는 과정을 설명한다.

도 4의 (1)번 행에 도시된 바와 같이, 제1 열차(30a)에서 VHF CH1(예컨대, 153.44Mhz)로 무선 통신을 시도한다면, 누설 동축 케이블(150)을 타고 흐르는 무선 신호가 가장 가까운 제3 양방향 선로 증폭기(120c)에 도달할 수 있다. 제3 양방향 선로 증폭기(120c)의 VHF 중계 모듈(600)은 VHF 신호를 증폭하여 중계함으로써 선로 손실분을 보상한다.

도 4의 (2)번 행에 도시된 바와 같이, 제3 양방향 선로 증폭기(120c)에서 중계된 신호는 제2 양방향 선로 증폭기(120b) 및 제1 양방향 선로 증폭기(120a)를 거쳐 원격 통신 유닛(110)으로 전달된다.

원격 통신 유닛(110)의 변파용 무전 모듈(200)은 앞서 설명한 바와 같이, VHF CH1의 신호를 수신하여 파일럿 채널 신호(예컨대, 45Mhz)로 변파하여 송신한다.

도 4의 (3)번 행에 도시된 바와 같이, 원격 통신 유닛(110)에서 송신된 파일럿 채널 신호는 양방향 선로 증폭기(120a, 120b, 120c)를 순차적으로 거쳐 선로 검출기(130)까지 전달된다.

각각의 양방향 선로 증폭기(120a, 120b, 120c)는 파일럿 채널 신호를 수신하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 변파 중계 모듈(700)이 파일럿 채널 신호를 VHF 채널 신호로 변환하여 원격 통신 유닛(110) 측으로 전송한다. 이때, 변환된 VHF 채널 신호는 원래의 VHF 채널 신호와 다른 채널로 설정된다. 예를 들어, 열차 간 무선 통신을 위해 VHF CH1의 주파수가 할당되었다면, 파일럿 채널에서 VHF 채널로 변환하는 경우에는 CH3(예컨대, 153.62Mhz)의 신호로 변환하여 변환된 VHF 채널 신호를 구분할 수 있도록 한다.

도 4의 (4)번 행에 도시된 바와 같이, 각각의 양방향 선로 증폭기(120a, 120b, 120c)에서 원격 통신 유닛(110) 방향으로 VHF CH3의 신호가 전송된다. 제2 열차(30b)는 인근의 누설 동축 케이블(150)로부터 VHF CH3의 신호를 수신하여 제1 열차(30a)와 무선 통신을 수행하게 된다.

위에서 개시된 발명은 기본적인 사상을 훼손하지 않는 범위 내에서 다양한 변형예가 가능하다. 즉, 위의 실시예들은 모두 예시적으로 해석되어야 하며, 한정적으로 해석되지 않는다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상술한 실시예가 아니라 첨부된 청구항에 따라 정해져야 하며, 첨부된 청구항에 한정된 구성요소를 균등물로 치환한 경우 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

10 : 선로 20 : 터널
30 : 이동국 40 : 휴대국
100 : 원격 컨트롤러 110 : 원격 통신 유닛
120 : 양방향 선로 증폭기 130 : 선로 검출기
150 : 누설 동축 케이블 200 : 변파용 무전 모듈
210 : 변파용 무전기 220 : 커플러
230 : RU 제1 스위치 240 : 변파 모듈
250 : 대역 통과 필터 260 : 아이솔레이터
270 : 모뎀 280 : 저역 통과 필터
290 : 2WAY 분배기 300 : 송수신 무전 모듈
310 : 송수신 무전기 320 : RU 제2 스위치
330 : RU 제3 스위치 340 : Rx Up/Down 컨버터
350 : 검출센서 360 : 감청 무전기
370 : 2WAY 분배기 400 : 멀티플렉서
500 : 제1 멀티플렉서 510 : 제2 멀티플렉서
600 : VHF 중계 모듈 610 : 2WAY 분배기
620 : 제1 스위치 630 : 제2 스위치
640 : 제3 스위치 650 : 제4 스위치
660 : Tx 모듈 670 : Rx 모듈
700 : 변파 중계 모듈 710 : 2WAY 분배기
720 : 저역 통과 필터 730 : 중계 모뎀
740 : 저역 통과 필터 750 : 2WAY 분배기
760 : 제6 스위치 770 : 제7 스위치
780 : 대역 통과 필터 800 : 선로 증폭기 변파 모듈
810 : 제5 스위치 820 : 아이솔레이터
900 : TRS 중계 모듈 910 : 듀플렉서
920 : 듀플렉서 930 : TRS Rx 모듈
940 : TRS Tx 모듈 950 : TRS 고출력 앰프
960 : 열차방호 중계 모듈 970 : DMB 중계 모듈
980 : DMB 고출력 앰프 990 : FM 증폭 모듈

Claims

열차가 지나가는 터널 내에 적용되는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템에 있어서,
역사에 설치되며, VHF(Very High Frequency) 채널로 무선 신호를 송수신하는 송수신 무전 모듈과, 상기 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 검출하여 상기 VHF 채널의 주파수 대역과 구별되는 주파수 대역의 파일럿 채널 신호로 변파하여 송신하는 변파용 무전 모듈을 구비하는 원격 통신 유닛;
상기 원격 통신 유닛과 통신하며 터널 내에 설치되는 누설 동축 케이블에 소정 간격으로 배치되는 양방향 선로 증폭기; 및
상기 누설 동축 케이블의 말단에 설치되어 상기 누설 동축 케이블의 신호를 감시하고 선로의 이상 유무를 판단하기 위하여 수신된 신호를 상기 원격 통신 유닛 측으로 회귀시키는 선로 검출기를 포함하며,
상기 양방향 선로 증폭기는,
상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널의 신호를 수신하고 수신된 신호를 증폭하여 송신하는 VHF 채널 중계 모듈; 및
상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 파일럿 채널 신호를 수신하고 수신된 파일럿 채널 신호를 상기 원격 통신 유닛으로부터 송신되는 VHF 채널과는 다른 VHF 채널의 신호로 변파하여 송신하는 변파 중계 모듈
을 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제1항에 있어서,
상기 변파용 무전 모듈은,
상기 송수신 무전 모듈로 수신되는 신호를 입력받는 변파용 무전기;
상기 변파용 무전기의 출력단에서 무선 신호의 강도를 낮추어 변파용 신호로 결합하는 커플러;
상기 커플러에서 출력되는 변파용 신호를 IF(Intermediate Frequency) 주파수의 파일럿 채널 신호로 변환하는 변파 모듈;
상기 변파 모듈에서 출력되는 신호에서 대역 외 신호를 제거하는 대역 통과 필터; 및
상기 대역 통과 필터의 출력을 송신단으로 통과시키며 역방향 신호를 차단하는 아이솔레이터
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제2항에 있어서,
상기 변파용 무전 모듈은,
상기 양방향 선로 증폭기와 통신을 위한 모뎀;
상기 모뎀에서 출력되는 신호의 저역 신호를 통과시키는 저역 통과 필터; 및
상기 아이솔레이터의 출력과 상기 저역 통과 필터의 출력을 결합하여 상기 원격 통신 유닛의 멀티플렉서 모뎀 포트로 출력하는 2WAY 분배기
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제1항에 있어서,
상기 변파 중계 모듈은,
상기 양방향 선로 증폭기의 멀티플렉서 모뎀 포트로부터 신호를 수신하여 모뎀 신호와 상기 파일럿 채널 신호로 분리하는 변파 입력 2WAY 분배기;
상기 변파 입력 2WAY 분배기로부터 모뎀 신호를 받아 선로 손실분을 증폭하여 모뎀 중계 신호로 출력하는 중계 모뎀;
상기 변파 입력 2WAY 분배기로부터 상기 파일럿 채널 신호를 받아 선로 손실분을 보상하여 출력하는 선로 증폭기 변파 모듈; 및
상기 중계 모뎀의 출력과 상기 선로 증폭기 변파 모듈의 출력을 결합하여 상기 양방향 선로 증폭기의 멀티플렉서 모뎀 포트로 출력하는 변파 출력 2WAY 분배기
를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제4항에 있어서,
상기 선로 증폭기 변파 모듈의 입력단과 출력단에는 상기 파일럿 채널 신호를 바이패스시키기 위한 바이패스용 스위치가 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제4항에 있어서,
상기 중계 모뎀의 입력단과 출력단에는 저역 신호를 통과시키는 저역 통과 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.
제4항에 있어서,
상기 선로 증폭기 변파 모듈은 상기 파일럿 채널 신호를 VHF 채널 신호로 변환하여 상기 변파 출력 2WAY 분배기와 다른 라인으로 출력하며,
상기 변파 중계 모듈은 상기 선로 증폭기 변파 모듈에서 출력되는 VHF 채널 신호를 상기 양방향 선로 증폭기의 VHF 채널 포트 측으로 통과시키며 역방향 신호를 차단하는 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 내 2주파 단신 중계 시스템.