KR102018862B1 - 안테나공용화장치 - Google Patents

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KR102018862B1
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Abstract

본 발명은 안테나 공용화 장치를 개시한다. 즉, 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output)신호가 수신되는 입출력포트; 제1기지국장치에서 서비스되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치에서 서비스되는 제2주파수대역신호 모두를 통과시키는 제1필터; 상기 제2기지국장치에서 서비스되는 상기 제2주파수대역신호만을 통과시키는 제2필터; 및 상기 입출력포트를 통해 수신되는 상기 다중입출력신호에 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에서 통과시키도록 하며, 상기 다중입출력신호에 상기 제2주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제2주파수대역신호를 상기 제1필터 및 제2필터 모두에서 통과시키도록 전달하는 방향성커플러를 포함함으로써, 추가적인 안테나의 설치 없이도 다중입출력 방식의 무선통신 네트워크를 구축할 수 있다.

Description

안테나공용화장치{APPARATUS FOR SHARING ANTENNA}
본 발명은 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신 네트워크 구축과 관련하여 사업자 간에 기지국장치의 안테나를 공용화하기 위한 방안에 관한 것이다.
무선통신 서비스의 보편화 및 무선 광대역 데이터 통신의 활성화에 따라, 무선통신 서비스를 제공하는 각 사업자마다 다양한 주파수대역을 서비스 가능한 가용 주파수대역으로 확보하여 서비스하고 있다.
또한, 각 사업자들은 가용 주파수대역 확보와 함께 다중 안테나 기반의 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 기술을 함께 적용함으로써, 각 주파수대역에서의 데이터 전송속도를 높이고 있는 실정이다.
이에, 각 사업자마다 개별적으로 독립된 기지국장치 및 안테나들을 설치하여 무선통신 서비스를 제공하게 되며, 이로 인해, 사업자 별로 별도로 설치되는 기지국장치들 간의 상호 간섭에 따른 전파품질 저하와, 중복 과잉투자 등의 문제점이 발생하고 있다.
특히, 사업자 별로 다수의 안테나 설치 시에 설치비용의 증가는 물론, 실제 안테나 설치 공간의 확보 및 안테나 관리의 효율성 또한 큰 문제로 대두되고 있다.
더욱이, 최근에는, 다양한 주파수대역에서 다중입출력방식의 지원에 대한 요구가 증가하고 있어, 이를 만족시키기 위해선 사업자 별로 추가적인 안테나의 설치가 불가피하게 되므로, 전술한 문제점은 더욱 심각해진다 할 것이다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 사업자 간에 기지국장치의 안테나를 공용화함으로써, 추가적인 안테나의 설치 없이도 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신 네트워크를 구축하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 안테나공용화장치는, 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output)신호가 수신되는 입출력포트; 제1기지국장치에서 서비스되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치에서 서비스되는 제2주파수대역신호 모두를 통과시키는 제1필터; 상기 제2기지국장치에서 서비스되는 상기 제2주파수대역신호만을 통과시키는 제2필터; 및 상기 입출력포트를 통해 수신되는 상기 다중입출력신호에 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에서 통과시키도록 하며, 상기 다중입출력신호에 상기 제2주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제2주파수대역신호를 상기 제1필터 및 제2필터 모두에서 통과시키도록 전달하는 방향성커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 다중입출력신호에 상기 제1기지국장치에 대해 업링크되는 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1필터는, 상기 제1주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며, 상기 방향성커플러는, 상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에 반환하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 반환되는 상기 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치에 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 다중입출력신호에 상기 제1기지국장치에서 다운링크되는 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1필터는, 상기 제1주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며, 상기 방향성커플러는, 상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를, 상기 제1필터에 반환하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 반환되는 상기 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치의 안테나에 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 방향성커플러는, 상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제2필터에 전달하며, 상기 제2필터는, 상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 방향성커플러에 전반사시켜, 상기 방향성커플러에서 상기 제2필터로부터 전반사되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에 반환하도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 다중입출력신호에 상기 제2기지국장치에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1필터는, 상기 제2주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하여, 상기 방향성커플러에서 상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제2필터에 전달하도록 하며, 상기 제2필터는, 상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하여, 상기 방향성커플러에서 상기 제2필터로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제2기지국장치에 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 상기 다중입출력신호에 상기 제2기지국장치에서 다운링크되는 상기 제2주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제2필터는, 상기 제2주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며, 상기 방향성커플러는, 상기 제2터에서 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제1필터에 전달하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치의 안테나에 전달하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명의 안테나 공용화 장치에 의하면, 사업자 간에 기지국장치의 안테나를 서로 공용화하여 사용함으로써, 추가적인 안테나의 설치 없이도 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신 네트워크를 구축할 수 있으므로, 다수의 안테나의 중복 설치에 따른 설치비용의 증가, 안테나 설치 공간 확보의 어려움 및 안테나 관리의 비효율성에 대한 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나공용화장치의 개략적인 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나공용화장치의 상세 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나공용화장치의 사시도.
도 5 내지 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안테나공용화장치의 메인 하우징에 대한 평면, 정면, 배면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 방식 기반의 무선 네트워크 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템은, A 사업자가 운용하는 제1기지국장치(10), B 사업자가 운용하는 제2기지국장치(20), 제1기지국장치(10)의 제1안테나(12)를 제2기지국장치(20)와 공용화시키기 위한 제1안테나공용화장치(30), 및 마찬가지로 제2기지국장치(20)의 제2안테나(22)를 제1기지국장치(10)와 공용화시키기 위한 제2안테나공용화장치(40)를 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서, 제1기지국장치(10) 및 제2기지국장치(20)는 비교적 넓은 지역을 담당하는 일반적인 무선통신 기지국일 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는, 빌딩의 각 층 별로 설치되는 등, 특정 음영 지역(1)에 설치되는 중계국이나 소형 기지국에 해당한다.
또한, 제1기지국장치(10) 및 제2기지국장치(20)에서는 각 사업자 별로 다르게 할당된 주파수대역(제1-A, 제2-A 및 제3-A 주파수대역; 제1-B, 제2-B 및 제3-B 주파수대역)을 서비스하게 된다.
이를 위해, 제1기지국장치(10)는 제1-A, 제2-A 및 제3-A주파수대역의 신호를 처리하기 위한 제1-A, 제2-A, 제3-A 송수신부(110, 120, 130)를 구비하게 되며, 마찬가지로, 제2기지국장치(20)는 제1-B, 제2-B 및 제3-B 주파수대역의 신호를 처리하기 위한 제1-B, 제2-B, 제3-B 송수신부(210, 220, 230)를 구비한다.
예로서, 제1-A 주파수대역은, 다운링크 주파수대역이 824~839MHz, 업링크 주파수대역이 869~884MHz로 설정될 수 있으며, 제1-B 주파수대역의 경우에는 다운링크 주파수대역이 839~849MHz, 업링크 주파수대역이 884~894MHz로 설정될 수 있다.
이와 관련하여, 제1기지국장치(10)의 제1-A, 제2-A, 제3-A 송수신부(110, 120, 130)에서 송신되는 각 주파수대역의 다운링크 신호는 필터결합기(140)에 결합되어, 음영지역(1)에 설치된 제1안테나(120)를 통해 전송된다.
역으로, 제1안테나(12)를 통해 수신되는 업링크 신호는 필터결합기(140)에서 주파수대역 별로 분배되어 각각의 제1-A, 제2-A, 제3-A 송수신부(110, 120, 130)로 제공된다.
마찬가지로, 제2기지국장치(20)의 제1-B, 제2-B, 제3-B 송수신부(210, 220, 230)와, 음영지역(1)에 설치되는 적어도 하나 이상의 제2안테나(22)간의 송수신 신호의 분배 및 결합을 위해, 제2기지국장치(20)에도 필터결합기(240)가 구비된다.
여기서, 제1기지국장치, 제2기지국장치(10, 20)에 구비된 각 필터결합기(140, 240)는 송수신 신호에 대한 무손실 결합 및 분배를 위해, 듀플렉서, 멀티플렉서 등의 구조와 유사한 필터 결합 구조로 구현될 수 있다.
참고로, 각 필터결합기(140, 240)의 별도의 구조변경 없이도, 단순히 신호의 입출력 방향을 달리할 경우에 그대로 분배기의 역할을 수행하게 되며, '결합기'라는 용어는 실제로 '결합기/분배기'를 의미하고 있음을 이해해야 할 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1기지국장치(10), 및 제2기지국장치(20) 각각에서, 3개의 주파수대역을 처리하기 위한 3개의 송수신부가 구비되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이외에 각각의 제1기지국장치(10), 및 제2기지국장치(20)에는 2개의 주파수대역이나, 혹은 4개 이상의 주파수대역을 처리하기 위한 복수의 송수신부가 구비될 수 있을 것이다.
이외에도, 제1기지국장치(10), 및 제2기지국장치(20)에는 하나의 주파수대역을 처리하기 위한 1개의 송수신부가 구비될 수도 있으며, 이 경우에는 제1기지국장치(10), 및 제2기지국장치(20)에는 각각의 필터 결합기(140)를 구비할 필요가 없을 수 도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1기지국장치(10) 및 제2기지국장치(20)에서, 예를 들어 2T2R(2Transfer 2Receive)의 다중입출력 방식을 구현하게 되며, 이를 위해 추가적으로 구비하여야 하는 안테나들은, 서로 상대방 사업자(즉, 상대방 기지국)의 제1안테나, 제2안테나(12, 22)를 공용화하여 사용하는 구조를 채택하게 된다.
즉, 제1기지국장치(10)와 제2기지국장치(20)에서의 다운링크 동작의 경우 다음과 같이 이루어지게 된다.
제1기지국장치(10)의 제1-A, 제2-A, 제3-A 송수신부(110, 120, 130)에서 처리되는 다중입출력포트 중 제1입출력포트(P1)를 통한 다운링크 신호는 필터결합기(140)에 의해 결합되어, 제1안테나공용화장치(30)를 통해 제1안테나(12)로 전송된다.
마찬가지로, 제2기지국장치(20)의 제1-B, 제2-B, 제3-B 송수신부(210, 220, 230)에서 처리되는 다중입출력포트 중 제1입출력포트(P1)를 통한 다운링크 신호는 필터결합기(240)에 의해 결합되어, 제2안테나공용화장치(30)를 통해 제2안테나(22) 측으로 전송된다.
여기서, 제1기지국장치(10)에서 제1-A 송수신부(110)가 담당하는 다중입출력포트 중 제2입출력포트(P2)를 통한 다운링크 신호는 제2안테나공용화장치(40)로 제공되어 제2안테나(22) 측으로 전송된다.
마찬가지로, 제2기지국장치(20)의 제1-B 송수신부(210)가 담당하는 다중입출력포트 중 제2입출력포트(P2)를 통한 다운링크 신호는 제1안테나공용화장치(30)로 제공되어 제1안테나(122) 측으로 전송되게 된다.
다음, 제1기지국장치(10)와 제2기지국장치(20)에서의 업링크 동작의 경우 전술한 송신 동작의 역으로 수행된다.
즉, 제1안테나공용화장치(30)는 제1안테나(12)에서 수신되는 다중입출력신호 중 제1기지국장치(10)에 서비스되는 주파수대역을 갖는 업링크 신호는 제1기지국장치(10)로 분배하여, 제1기지국장치(10)의 필터결합기(140)로 제공한다.
이때, 제1안테나공용화장치(30)는 제1안테나(12)에서 수신된 다중입출력신호 중 제2기지국장치(20)에 서비스되는 주파수대역을 갖는 업링크 신호의 경우에는 제2기지국장치(20)로 분배하여, 결국 제2기지국장치(20)의 제1-B 송수신부(210)의 제2입출력포트(P2)로 제공될 수 있도록 한다.
마찬가지로, 제2안테나공용화장치(30)는 제2안테나(22)에서 수신되는 다중입출력신호 중에서 제2기지국장치(20)에 할당된 주파수대역의 업링크 신호는 기지국B(20)로 분배하며, 제2안테나(22)에서 수신되는 다중입출력신호 중에서 제1기지국장치(10)에 할당된 주파수대역의 업링크 신호는 제1기지국장치(10)의 제1-A 송수신부(110)의 제2입출력포트(P2)로 제공될 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 제1기지국장치(10), 및 제2기지국장치(20) 각각에 구비된 복수의 송수신부 중 일부 즉, 제1-A 송수신부(110)와, 제1-B 송수신부(210)에서 다중입출력을 위한 구성이 적용되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 그 밖의 다른 일부 또는 전체를 대상으로 다중입출력을 위한 구성이 적용될 수도 있다.
또한, 제1기지국장치(10) 및 제2기지국장치(20)를 위해 제1안테나공용화장치(30) 및 안테나공용화장치(40)로서 2개가 구비되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이외에도, 제1안테나공용화장치(30) 또는 제2안테나공용화장치(40) 중 어느 하나만 설치되는 구성도 가능할 것이다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)의 보다 구체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하기로 한다.
또한, 도 1에서 언급한 제1안테나공용화장치(30)와 제2안테나공용화장치(40)의 경우, 서로 동일한 구성 및 동작 특성을 갖는바, 이하 제1안테나공용화장치(30) 하나만을 특정하여 설명하기로 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)의 경우, 제1기지국장치(10) 또는 상기 제1기지국장치(10)의 안테나로부터 수신되는 다중입출력신호에서 제1기지국장치(10)에서 서비스되는 제1주파수대역신호만을 통과시키는 제1필터(311), 제2기지국장치(20) 또는 상기 제1기지국장치(10)의 안테나(12)로부터 수신되는 다중입출력신호에서 제2기지국장치(20)에서 서비스되는 제2주파수대역신호만을 통과시키는 제2필터(312)를 포함하는 구성을 갖는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)의 경우, 전술한 구성 이외에 제1기지국장치(10) 또는 제1기지국장치(10)의 안테나(12)로부터 수신되는 다중입출력신호에서 제1기지국장치(1)에서 서비스되는 제3주파수대역신호만을 통과시키는 제3필터(310)를 더 포함하는 구성을 갖는다.
여기서, 제1주파수대역신호는, 제1기지국장치(10)에서 서비스되는 예컨대, 800MHz 주파수대역 중에서 제1-A 주파수대역의 신호를 지칭하며, 제2주파수대역신호는, 제2기지국장치(20)에서 서비스되는 예컨대, 800MHz 주파수대역 중에서 상기 제1-A 주파수대역과 인접한 제1-B 주파수대역을 지칭한다.
또한, 제3주파수대역신호는, 제1기지국장치(10)에서 상기 제1주파수대역신호와 함께 서비스되는 주파수대역 중 예컨대, 1.8GHz 주파수대역 및 2GHz 주파수대역에 각각 해당하는 제2-A, 제3-A 주파수대역을 지칭하게 된다.
한편, 전술한 안테나공용화장치(30)의 각 구성의 동작 특성은 ① 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 입력되는 경우와, ② 제2입출력포트(P2)에 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우, ③ 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우, 그리고 ④ 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제3주파수대역신호가 입력되는 경우로 구분되어 설명될 수 있다.
먼저, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(①).
즉, 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 제1입출력포트(P1)에 입력되면, 제1주파수대역신호는 제1필터(311)로 분배되어 입력된다.
이에, 제1필터(311)는 입력된 제1주파대역신호를 통과시켜, 제1안테나(12)와 연결된 제3입출력포트(P3)로 전달한다.
결국, 제1안테나(12)는 제1필터(311)로부터 전달되는 제1주파수대역신호를 제2필터(312)를 거친 제2주파수대역신호와 제3필터를(310)를 거친 제3주파수대역신호와 함께 송출하게 된다.
다음, 제2입출력포트(P2)에 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(②).
즉, 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 제2입출력포트(P2)에 입력되면, 제2주파수대역신호는 제2필터(312)로 분배되어 입력된다.
이에, 제2필터(312)는 입력된 제2주파대역신호를 통과시켜, 제1안테나(12)와 연결된 제3입출력포트(P3)로 전달한다.
결국, 제1안테나(12)는 제2필터(311)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 제1필터(311)를 거친 제1주파수대역신호와 제3필터를(310)를 거친 제3주파수대역신호와 함께 송출하게 된다.
그리고, 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(③).
즉, 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호가 제1안테나(12)와 연결된 제3입출력포트(P3)에 입력되면, 제1주파수대역신호는 제1필터(311)로 분배되어 입력된다.
이에, 제1필터(311)는 입력된 제1주파수대역신호를 통과시켜, 제1기지국장치(10)와 연결된 제1입출력포트(P1)로 전달함으로써, 제1기지국장치(10)에서 제1필터(311)로부터 전달되는 제1주파수대역신호와 제3필터(310)를 거친 제3주파수대역신호를 함께 수신하도록 한다.
반면, 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 제1안테나(12)와 연결된 제3입출력포트(P3)에 입력되면, 제2주파수대역신호는 제2필터(312)로 분배되어 입력된다.
이에, 제2필터(312)는 입력된 제2주파대역신호를 통과시켜, 제2기지국장치(20)와 연결된 제2입출력포트(P2)로 전달함으로써, 제2기지국장치(20)에서 제2필터(312)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 수신하도록 한다.
마지막으로, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제3주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(④).
즉, 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제3주파수대역신호가 제1입출력포트(P1)에 입력되면, 제1주파수대역신호는 제3필터(310)로 분배되어 입력된다.
이에, 제3필터(310)는 입력된 제3주파대역신호를 통과시켜, 제1안테나(12)와 연결된 제3입출력포트(P3)로 전달한다.
결국, 제1안테나(12)는 제3필터(310)로부터 전달되는 제3주파수대역신호를 제1필터(311)를 거친 제1주파수대역신호와 제2필터(312)를 거친 제2주파수대역신호와 함께 송출하게 된다.
한편, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나공용화장치(30)의 경우, 제1주파수대역신호와 제2주파수대역신호와의 주파수대역 간격이 설정간격 이상 이격되어 있을 경우에만, 효율적인 동작이 가능할 수 있다.
예를 들어, 제1주파수대역신호는 824~839MHz, 제2주파수대역신호 주파수대역은 839~849MHz로 설정될 수 있다.
이 경우, 각 사업자 별로 가용 주파수대역을 최대한 활용함을 전제한다면, 제1주파수대역신호와 제2주파수대역신호의 주파수대역 간에는 최대 1MHz 정도의 보호 주파수대역만이 존재할 수 있다.
이러한, 협소한 보호 주파수대역은 주파수대역을 정밀하게 필터링하는데 있어서, 방해요소로서 작용될 가능성 또한, 배제할 수 없을 것이다.
이에, 본 발명의 다른 실시예에서는, 제1주파수대역신호와 제2주파수대역신호 각각의 주파수대역 간의 차이를 최소화할 수 있는 주파수공용화장치(30)의 구성을 제안하고자 하며, 이하에서는 이를 구체적으로 설명하기로 한다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)의 보다 구체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다.
여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하기로 한다.
또한, 도 1에서 언급한 제1안테나공용화장치(30)와 제2안테나공용화장치(40)의 경우, 서로 동일한 구성 및 동작 특성을 갖는바, 이하 제1안테나공용화장치(30) 하나만을 특정하여 설명하기로 한다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)는 자사 기지국장치인 제1기지국장치(10)에서 서비스되는 제1주파수대역신호와, 타사 기지국장치인 제2기지국장치(20)에서 서비스되는 제2주파수대역신호 모두를 통과시키는 하단 제1필터(320)와 상단 제1필터(322), 제2기지국장치(20)에서 서비스되는 제2주파수대역신호만을 통과시키는 하단 제2필터(333)와 상단 제2필터(334), 및 제1주파수대역신호를 하단 제1필터(320)와 상단 제1필터(322)에서 통과시키도록 전달하거나, 내지는 제2주파수대역신호를 하단 제1필터(320)와 상단 제1필터(322), 그리고 하단 제2필터(333)와 상단 제2필터(334) 모두에서 통과시키도록 전달하는 제1방향성커플러(331)와 제2방향성커플러(332)를 포함하는 구성을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)는 전술한 구성 이외에, 제1기지국장치(10)에서 제1주파수대역신호와 함께 서비스되는 제3주파수대역신호를 통과시키는 제3필터(310)를 더 포함하는 구성을 가질 수 있다.
여기서, 제1, 제2방향성커플러(331, 332) 각각은 1번 단자 또는 제2번 단자로 입력되는 신호를 미리 설정된 위상 차이(예를 들어, 90도) 이용하여, 각각 3번 및 4번 단자로 분배하여 출력하며, 역으로, 3번 및 4번 단자로 입력되는 신호는 그 위상 차이에 따라 합성하여 1번 또는 2번 단자로 출력할 수 있다.
또한, 제1방향성커플러(331)의 1번 단자는 상기 상단 제1필터(322)와 연결되며, 2번 단자는 상기 하단 제1필터(320)와 연결되며, 제2방향성커플러(332)의 4번 단자는 해당 제2입출력포트(P2)와 연결되어, 결국 제2기지국장치(20) 측과 연결된다.
아울러, 제1방향성커플러(331)의 3번 단자와 제2방향성커플러(332)의 1번 단자가 상단 제2필터(333)를 통해 연결되며, 제1방향성커플러(331)의 4번 단자와 제2방향성커플러(332)의 2번 단자가 상기 하단 제2필터(334)를 통해 연결되도록 구성된다.
이에, 하단 제1 BPF(320)를 통해 제1방향성커플러(331)의 2번 단자로 입력되는 신호는 서로 간에 미리 설정된 위상 차이를 이용하여, 3번 및 4번 단자로 분배되어 출력된다.
아울러, 3번 및 4번 단자로 분배된 신호들의 주파수대역의 경우, 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되거나, 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호이므로, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에서 전반사되어 3번 및 4번 단자로 재입력된다.
그리고, 3번 및 4번 단자로 재입력된 신호들은 미리 설정된 위상 차이(예를 들어, 90도)를 가지므로, 결론적으로 이들은 1번 단자로 합성되어 출력된다.
또한, 제2방향성커플러(332)의 4번 단자로 입력되는 신호는 서로 미리 설정된 위상 차이(예를 들어, 90도)를 가지며 1번 및 2번 단자로 분배되어 출력된다.
여기서, 1번 및 2번 단자로 분배된 신호들의 주파수대역의 경우, 제2기지국장치(20)에서 업링크되는 제2주파수대역신호이므로, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)를 통과하여 제1방향성커플러(331)의 3번 및 4번 단자로 입력되고, 결국 제1방향성커플러(331)의 1번 단자로 합성되어 출력될 수 있다.
한편, 전술한 안테나공용화장치(30)의 각 구성의 동작 특성은 ① 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 입력되는 경우와, ② 제2입출력포트(P2)에 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우, ③ 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우로 구분될 수 있다.
먼저, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(①).
즉, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 다운링크되는 제1주파수대역신호가 입력되면, 제1주파수대역신호는 하단 제1필터(320)에 전달되며, 이를 수신한 하단 제1필터(320)에서는 제1주파수대역신호를 1차적으로 통과시켜 제1방향성커플러(331)에 전달하게 된다.
아울러, 제1방향성커플러(331)는 하단 제1필터(320)로부터 수신되는 제1주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에 분배하여 전달하게 된다.
그리고, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)는 제1방향성커플러(331)로부터 전달되는 제1주파수대역신호를 제1방향성커플러(331)에 전반사시켜, 제1방향성커플러(331)로 하여금, 전반사된 제1주파수대역신호를 상단 제1필터(322)에 반환하도록 한다.
이에, 상단 제1필터(322)는 제1방향성커플러(331)로부터 반환된 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜 제3입출력포트(P3)에 전달되도록 함으로써, 제3입출력포트(P3)와 연결된 제1안테나(12)에서 전달된 제1주파수대역신호를 송출하도록 한다.
이처럼, 하단 제1필터(320)에서 1차 필터링된 제1주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)를 통해 전반사시켜 상단 제1필터(322)에서 제1주파수대역신호에 대한 2차 필터링이 이루어지도록 함으로써, 제1기지국장치(10)로부터 수신되는 제1주파수대역신호에 대한 정밀한 필터링을 수행할 수 있다.
다음, 제2입출력포트(P2)에 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(②).
즉, 제2입출력포트(P2)에 제2기지국장치(20)에서 다운링크되는 제2주파수대역신호가 입력되면, 제2방향성커플러(332)는 이를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에 분배하여 전달하게 된다.
아울러, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)는 제2방향성커플러(332)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 1차 통과시켜 제1방향성커플러(331)에 전달함으로써, 제1방향성커플러(331)로 하여금 제2주파수대역신호를 상단 제1필터(322)에 전달하도록 한다.
최종적으로, 상단 제1필터(322)는 제1방향성커플러(331)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜, 제3입출력포트(P3)에 전달되도록 함으로써, 제3입출력포트(P3)와 연결된 제1안테나(12)에서 전달된 제2주파수대역신호를 송출하도록 한다.
이처럼, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에서 1차 필터링된 제2주파수대역신호에 대해 상단 제1필터(322)에서 2차 필터링을 수행함으로써, 제2기지국장치(20)로부터 수신되는 제2주파수대역신호에 대한 보다 정밀한 필터링이 이루어지는 효과를 갖게 된다.
다음, 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(③-1).
즉, 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제1주파수대역신호가 입력되면, 제1주파수대역신호는 상단 제1필터(322)에 전달되며, 이를 수신한 상단 제1필터(322)에서는 제1주파수대역신호를 1차적으로 통과시켜 제1방향성커플러(331)에 전달하게 된다.
이에, 제1방향성커플러(331)는 상단 제1필터(322)로부터 수신되는 1제1주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에 분배하여 전달하게 된다.
그리고, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)는 제1방향성커플러(331)로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 제1방향성커플러(331)에 전반사시켜, 제1방향성커플러(331)로 하여금, 전반사된 제1주파수대역신호를 하단 제1필터(320)에 반환하도록 한다.
최종적으로, 하단 제1필터(320)는 제1방향성커플러(331)로부터 반환된 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜, 제1입출력포트(P1)에 전달되도록 함으로써, 제1입출력포트(P1)와 연결된 제1기지국장치(100)에서 제1주파수대역신호를 수신하도록 한다.
이처럼, 상단 제1필터(322)에서 1차 필터링된 제1주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)를 통해 전반사시켜 하단 제1필터(320)에서 2차 필터링이 수행되도록 함으로써, 제1기지국장치(10)의 제1안테나(120)로부터 수신되는 제1기지국장치(10)의 제1주파수대역신호에 대한 보다 정밀한 필터링이 이루어지는 효과를 갖게 된다.
다음, 제3입출력포트(P3)에 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다(③-2).
즉, 제3입출력포트(P3)에 제2기지국장치(20)에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 입력되면, 제2주파수대역신호는 상단 제1필터(322)에 전달되며, 이를 수신한 상단 제1필터(322)에서는 제2주파수대역신호를 1차적으로 통과시켜 제1방향성커플러(331)에 전달하게 된다.
이에, 제1방향성커플러(331)는 상단 제1필터(322)로부터 수신되는 제2주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에 분배하여 전달하게 된다.
그리고, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)는 제1방향성커플러(331)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜 제2방향성커플러(332)에 전달하게 된다.
최종적으로, 제2방향성커플러(332)는 상단 및 하단 제2필터(333, 334)로부터 전달되는 제2주파수대역신호를 제2입출력포트(P2)를 통해 제2기지국장치(20)에 전달하게 된다.
이처럼, 상단 제1필터(322)에서 1차 필터링된 제2주파수대역신호를 상단 및 하단 제2필터(333, 334)에서 2차 필터링이 수행되도록 함으로써, 제1기지국장치(10)의 제1안테나(120)로부터 수신되는 제2주파수대역신호에 대한 보다 정밀한 필터링이 이루어지는 효과를 가질 수 있다.
참고로, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 제1주파수대역신호와 함께 서비스되는 제3주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 제1입출력포트(P1)에 제1기지국장치(10)에서 서비스되는 제3주파수대역신호가 입력되면, 제3주파수대역신호는 제3필터(310)의 하단 관통홀(i1)로 입력된다.
이에, 제3필터(310)는 하단 관통홀(i1)로 입력되는 제3주파수대역신호를 통과시켜 상단 관통홀(i2)로 출력함으로써, 최종적으로 제3입출력포트(P3)를 통해 제1기지국장치(10)의 제1안테나(12)에 전달하여 송출될 수 있도록 한다.
또한, 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에서 서비스되는 제3주파수대역신호가 입력되는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
즉, 제3입출력포트(P3)에 제1기지국장치(10)에 대해 업링크되는 제3주파수대역신호가 입력되면, 제3주파수대역신호는 제3필터(310)의 상단 관통홀(i2)로 입력된다.
이에, 제3필터(310)는 상단 관통홀(i2)로 입력되는 제3주파수대역신호를 통과시켜 하단 관통홀(i1)로 출력함으로써, 최종적으로 제1입출력포트(P1)를 통해 제1기지국장치(10)에 전달될 수 있도록 한다.
이하에서는, 도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1안테나공용화장치(30)의 하드웨어 구조를 설명하기로 한다.
여기서, 설명의 편의를 위해 전술한 도 1에 도시된 구성은 해당 참조번호를 언급하기로 한다.
또한, 도 1에서 언급한 제1안테나공용화장치(30)와 제2안테나공용화장치(40)의 경우, 서로 동일한 구조를 갖는바, 이하 제1안테나공용화장치(30) 하나만을 특정하여 설명하기로 한다.
참고로, 도 4는 도 3의 사시도이며, 도 5 내지 7은 각각 도 4의 메인 하우징의 평면, 정면, 배면도로서, 도 4 내지 도 7에서는 설명의 편의를 위해 도 4에 비해 상부 커버(301) 및 하부 커버(302)를 제외한 하우징 몸체(300)만을 도시하였다.
도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 제1안테나공용화장치(30)의 외관 구조 및 실제 제품 구현상의 특징을 살펴보면, 제1안테나공용화장치(30)는 각 구성부들이 전체적으로 하나의 하우징 내에 콤팩트하게 구현된다.
보다 상세히 설명하면, 제1안테나공용화장치(30)의 하우징 몸체(300)는, 서로간의 공통 경계면인 중앙면을 기준으로 상층부 및 하층부의 2층 구조로 형성되는데, 하우징 몸체(300)의 상층부에는 하단 및 상단 제1필터(320, 322)와, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)가 형성되며, 하우징 몸체(300)의 하층부에는 제1 및 제2방향성커플러(331, 332)와, 제3필터(310)가 형성된다.
하우징 몸체(300)의 상층부에 형성되는 하단 및 상단 제1필터(320, 322)와, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)를 비롯하여, 하우징 몸체(300)의 하층부에는 형성되는 제3필터(310)는 통상적인 캐비티 필터 구조를 채용하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 하단 및 상단 제1필터(320, 322)는 3개의 캐비티 구조가 연결된 3단 캐비티 필터 구조를 가지며, 상단 및 하단 제2필터(333, 334)는 4개의 캐비티가 연결된 4단 캐비티 필터 구조를 가지며, 제3필터(310)는 3단 캐비티 필터 구조를 가질 수 있다.
한편, 제1 및 제2방향성커플러(331, 332)는 별도로 제작되어, 하우징 몸체(300)의 하층부에 부착될 수 있다.
여기서, 각각의 캐비티 필터 구조는 각각 개별적인 커버에 의해 밀폐되는 구조를 가질 수도 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징 몸체(300)의 상층부의 개방면을 전체적으로 덮는 상부 커버(301) 및 하우징 몸체(300)의 하층부의 개방면을 전체적으로 덮는 하부 커버(302)에 의해 밀폐되는 구조를 가질 수 있다.
상부 커버(301) 및 하부 커버(302)는 하우징 몸체(300)와 나사 결합에 의해 결합되기 위한 다수의 나사 홀이 형성될 수 있으며, 하우징 몸체(300)에는 대응되는 위치에 다수의 나사 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상부 커버(301) 및 하부 커버(302)에는 통상적인 캐비티 필터와 마찬가지로, 대응되는 각 위치의 각 캐비티들 및 캐비티 사이에 주파수 튜닝이나 커플링 튜닝을 위한 튜닝 나사(미도시) 등이 더 설치될 수 있다.
하우징 몸체(300)의 상층부에 형성되는 구성부들과 하우징 몸체(300)의 하층부에 형성되는 구성부들간의 연결은, 상층부와 하층부의 공통 경계면인 중앙면에 형성되는 다수의 관통 홀(i1, i2)을 통해 연결된다.
여기서, 상층부에 형성되는 구성부들의 입출력단과 하층부에 형성되는 구성부들의 입출력단들이 관통홀들(i1, i2)을 통해 서로 대응하는 위치(즉, 마주보는 위치)에 형성되도록, 구성부들의 구성 및 배치 위치를 설계한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 방향성커플러로서, 3dB하이브리드 커플러를 이용하여 구성하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이외에도 방향성커플러는 매직티(Magic-T)를 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
참고로, 위와 같이 매직티를 이용하여 방향성커플러를 구성하는 경우에는 분배 및 합성하려는 입출력 신호의 위상을 조정하기 위한 위상 시프터가 입출력 단자에 적절히 구비될 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명의 안테나 공용화 장치에 따르면, 사업자 간에 기지국장치의 안테나를 공용화함으로써, 추가적인 안테나의 설치 없이도 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선통신 네트워크를 구축한 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
10: 제1기지국장치 20: 제2기지국장치
12: 제1안테나 22: 제2안테나
30: 제1안테나공용화장치 40: 제2안테나공용화장치

Claims (6)

  1. 다중입출력(MIMO, Multiple Input Multiple Output)신호가 수신되는 입출력포트;
    제1기지국장치에서 서비스되는 제1주파수대역신호와, 제2기지국장치에서 서비스되는 제2주파수대역신호 모두를 통과시키는 제1필터;
    상기 제1주파수대역신호를 전반사하며, 상기 제2주파수대역신호를 통과시키는 제2필터; 및
    상기 다중입출력신호에 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제2필터에서의 상기 제1주파수대역신호에 대한 전반사 특성을 기반으로 상기 제1주파수대역신호가 상기 제1필터를 중복하여 통과하도록 상기 제1주파수대역신호의 전달 경로를 결정하며,
    상기 다중입출력신호에 상기 제2주파수대역신호가 포함되는 경우, 상기 제1필터를 통과한 상기 제2주파수대역신호가 상기 제2필터를 재차 통과하거나, 상기 제2필터를 통과한 상기 제2주파수대역신호가 상기 제1필터를 재차 통과하도록 상기 제2주파수대역신호의 전달 경로를 결정하는 방향성커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중입출력신호에 상기 제1기지국장치에 대해 업링크되는 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우,
    상기 제1필터는,
    상기 제1주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며,
    상기 방향성커플러는,
    상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에 반환하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 반환되는 상기 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다중입출력신호에 상기 제1기지국장치에서 다운링크되는 상기 제1주파수대역신호가 포함되는 경우,
    상기 제1필터는,
    상기 제1주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며,
    상기 방향성커플러는,
    상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를, 상기 제1필터에 반환하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 반환되는 상기 제1주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치의 안테나에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 방향성커플러는,
    상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제2필터에 전달하며,
    상기 제2필터는,
    상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 방향성커플러에 전반사시켜, 상기 방향성커플러에서 상기 제2필터로부터 전반사되는 상기 제1주파수대역신호를 상기 제1필터에 반환하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중입출력신호에 상기 제2기지국장치에 대해 업링크되는 제2주파수대역신호가 포함되는 경우,
    상기 제1필터는,
    상기 제2주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하여, 상기 방향성커플러에서 상기 제1필터로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제2필터에 전달하도록 하며,
    상기 제2필터는,
    상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하여, 상기 방향성커플러에서 상기 제2필터로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제2기지국장치에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중입출력신호에 상기 제2기지국장치에서 다운링크되는 상기 제2주파수대역신호가 포함되는 경우,
    상기 제2필터는,
    상기 제2주파수대역신호를 1차 통과시켜 상기 방향성커플러에 전달하며,
    상기 방향성커플러는,
    상기 제2필터에서 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 상기 제1필터에 전달하여, 상기 제1필터에서, 상기 방향성커플러로부터 전달되는 상기 제2주파수대역신호를 2차로 통과시켜 상기 제1기지국장치의 안테나에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 안테나공용화장치.
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