KR200233511Y1

KR200233511Y1 - 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계시스템의 안테나 모듈

Info

Publication number: KR200233511Y1
Application number: KR2020010005591U
Authority: KR
Inventors: 배인철
Original assignee: 배인철
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2001-09-28

Abstract

본 고안은 기지국과 건물내의 이동국간의 원활한 통신을 중계하여 통화 품질을 개선시키고, 적은 비용으로 빌딩내의 음영지역을 해소하는 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈에 관한 것으로, 도우너 모듈과 양방향 통신을 하도록 하는 다이플렉서, 상기 다이플렉서를 통해 입력된 순방향 IF 주파수는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호로 상향 변환되어, 패치 안테나 또는 옴니 안테나와 연결되어 방사되는 송신부, 상기 다이플렉서를 통해 수신 전력 제어부로 분리 인가되는 전력 제어부, 상기 송신부의 신호를 외부의 음영지역에 전송하고, 외부의 이동 단말기로부터 송신되는 RF 주파수 신호를 입력 받는 듀플렉서, 상기 듀플렉서로 수신된 역방향 RF 주파수 신호를 IF 주파수신호로 하향 변환하여 OOK 모뎀 신호와 함께 다이플렉서로 전달하는 수신부, 수개 혹은 수십개의 안테나 모듈이 설치되어도 도우너의 감시부에서 각각의 안테나 모듈을 원격 감시 및 제어가 가능하도록, 각각의 안테나 모듈에 고유의 ID를 부여해주는 DIP 스위치, 상기 각각의 안테나 모듈의 신호 레벨을 감지하여, 감지된 정보를 전력 제어부(OOK 모뎀)를 통해 도우너 모듈로 전송하는 마이콤 제어부를 포함한다.

Description

주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈{ANTENNA MODULE OF MOBILE COMMUNICATION SYSTEM FOR IN-BUILDING USING FREQUENCE TRANSFER METHOD}

본 고안은 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히 말하자면 빌딩 내부에 이동 중계기를 이용하여 통신음영지역을 해소하는 이동 통신 서비스 시스템의 안테나 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 이동 통신 서비스 시스템은 기지국(base station transceiver system), 기지국 제어기(base station controller)로 구성된다.

기지국과 이동국은 일정한 주파수 대역으로 통신하며, 각 기지국은 일정한 통화반경을 가진다. 따라서, 다수의 기지국을 적절히 배치하여 각 기지국의 통화반경을 서로 겹치게 함으로써 통화 가능한 지역을 넓힌다.

그러나, 이러한 다수의 기지국의 배치에 의해 도시 전체를 커버(cover)한다고 하더라도 대형건물 지하공간 및 고층 빌딩의 내부에서는 통화가 가능하지 않는 통화 음영 지역(blanket area)이 발생한다.

이러한 통화 음영 지역의 발생으로 인해 이동 전화기 사용자는 통화 음영 지역 내에서 원활한 통화 서비스를 받을 수 없는 문제점이 있다.

이러한 통화 음영 지역 발생의 문제점을 해결하기 위해 종래에는 음영 지역 내에 고주파(radio frequency) 방식의 중계기를 설치하여 음영지역을 해소하거나, 고주파 신호를 광신호로 변환하여 건물내의 음영지역에 방사하는 광 분산 안테나를 사용하기도 하였다.

그러나, 이와 같은 광케이블 및 광 분산 안테나를 이용한 중계기를 설치하는 데는 비용이 너무 많이 소용되는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보완한 동축케이블을 이용한 인-빌딩 중계 시스템을 개발하여 건물내의 음영지역을 해소하였으며, 이를 도 1에 도시하였다.

도 1은 종래의 리모트 모듈(2000)의 구성도이다. 이하에서는 코드 분할 다중 접속 방식(Code Division Multiple Access ; CDMA)의 이동 통신 시스템을 예로 들어 종래의 중계기에 대하여 설명한다.

도 1은 종래의 리모트 모듈(2000)의 구성도로서, 다수개의 리모트 모듈중 하나에 대해서만 설명하며 나머지 리모트 모듈(2100~2900)도 구성 및 동작은 같다. 이와 같은 리모트 모듈은 필요에 따라 최대 60개까지 연결할 수 있다.

도시된 바와 같이, 리모트 모듈(2000)은, 전력제어를 수행하는 마이콤(1060), 도우너 모듈(1000)과 양방향통신을 하도록 하는 듀플렉서(2040), 듀플렉스(2040)를 통해 입력된 중간 주파수 대의 신호에서 중간 주파수 대의 신호만을 통과시키는 표면탄성파 필터(2011), 표면탄성파 필터(2011)의 출력신호를 마이콤의 제어신호에 따라 전력제어를 하는 가변 감쇄기(2012), 가변 감쇄기(2012)의 출력신호를 증폭하는 증폭기(2013), 증폭기(2013)의 출력신호를 고주파수 대의 신호로 변환하는 믹서(2014), 믹서(2014)의 출력신호에서 원하는 고주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행하는 표면탄성파 필터(2015), 표면탄성파 필터(2015)의 출력신호를 전력 증폭하는 전력 증폭기(2016), 듀플렉서(2040)의 수신신호를 저역통과시키는 로우패스필터(2021), 로우패스필터(2021)의 신호를 증폭하는 증폭기(2022), 증폭기(2022)의 출력신호에서 레벨을 검출하고, 주파수 편이 복조를 하여 마이콤(2060)으로 전달하는 레벨 검출기 및 FSK복조기(2023), 전력증폭기(2016)의 출력신호를 안테나(2051)를 통해 사용자의 이동전화기(500)로송출하고, 이동 전화기(500)로부터 수신되는 신호를 입력받는 듀플렉서(2050), 듀플렉서(2050)로 수신되는 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(2037), 저잡음 증폭기(2037)의 출력신호를 중간 주파수 대역의 신호로 변환하는 믹서(2036), 믹서(2036)의 출력신호에서 원하는 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 표면탄성파 필터(2035), 표면탄성파 필터(2035)의 출력신호에 상태제어신호를 FSK 변조하여 싣기 위한 믹서(2033), 믹서(2033)의 출력신호에 마이콤(1500)의 제어에 따라 전력을 제어하는 가변 감쇄기(2032), 가변 감쇄기(2032)의 출력신호의 전력을 증폭하여 듀플렉서(2040)로 출력하는 전력 증폭기(2031)를 포함한다.

이와 같은 구성을 가진 리모트 모듈(2000)의 동작에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, RG 케이블(400)을 통해서 송신되는 중간 주파수대의 신호는 리모트 모듈(2000)의 듀플렉서(2040)에서 수신된다.

다음, 듀플렉스(2040)를 통해 입력된 중간 주파수 대의 신호는 표면탄성파 필터(20110에서 중간 주파수 대의 신호만이 통과된다.

한편, 듀플렉서(2040)의 수신신호는 로우패스필터(2021)를 통해 저역통과되고, 증폭기(2022)를 통해 증폭된 후, 레벨 검출기 및 FSK 복조기(2023)에서 주파수 편이 복조가 되어 수신 레벨이 검출되어 마이콤(2060)으로 전달된다.

그러면, 마이콤(2060)은 수신 레벨이 어느 정도 감소되었는지를 판단하여 전력제어를 행한다.

그러면, 가변 감쇄기(2012)는 표면탄성파 필터(2011)의 출력신호를마이콤(2060)의 제어신호에 따라 감소된 부분을 보상하도록 전력제어를 하여 출력한다.

다음, 가변 감쇄기(2012)의 출력신호는 증폭기(2013)에서 증폭된 후, 믹서(2014)에서 고주파수 대의 신호로 변환된다.

다음, 표면탄성파 필터(2015)는 믹서(2014)의 출력신호에서 원하는 고주파수 대역의 신호를 얻기 위해 필터링을 수행한다.

이후, 전력 증폭기(2016)는 표면탄성파 필터(2015)의 출력신호를 전력 증폭하는 듀플렉서(2050)로 출력한다.

그러면, 듀플렉서(2050)는 전력증폭기(2016)의 출력신호를 안테나(2051)를 통해 사용자의 이동전화기(500)로 송출한다. 따라서, 건물내의 음영지역이 해소된다.

한편, 이동 전화기(500)로부터 송신되는 신호는 안테나(2051)를 통해 듀플렉서(2050)로 수신되고, 저잡음 증폭기(2037)에서 증폭된 후, 믹서(2036)에서 중간 주파수 대역의 신호로 변환된다.

그러면, 표면탄성파 필터(2035)는 믹서(2036)의 출력신호에서 중간 주파수 대역의 신호만을 통과시키도록 한다.

다음, 믹서(2033)는 마이콤(2060)의 제어에 따라 표면탄성파 필터(2035)의 출력신호에 상태제어신호를 FSK 변조하여 출력하게 된다.

그러면, 가변 감쇄기(2032)는 믹서(2033)의 출력신호에 마이콤(1500)의 제어에 따라 전력을 제어하게 된다.

이렇게 전력제어된 가변 감쇄기(2032)의 출력신호는 전력 증폭기(2031)에서 전력이 증폭되어 듀플렉서(2040)로 출력된다.

그러면, 듀플렉서(2040)는 RG 케이블(400)을 통해 전력 증폭기(2031)의 출력신호를 도우너 모듈(1000)로 송신한다.

이러한 과정에 의해 이동 전화기(500)와 기지국(200)을 연결함으로써 음영지역이 해소된다.

그러나, 이와 같은 종래의 중계기 시스템은 다수의 리모트 모듈 설치 및 증설, 이설 시 역방향 출력 설정을 수동으로 조절해야 하고, 1:N 형태 접속의 모든 중계기의 공통적 문제점을 단순 톤(Tone) 방식 및 FSK 모뎀을 통한 데이터 전송 포맷을 이용한 전력 제어 방식을 택하여, 지속적인 역방향 셀 반경 및 품질, 통화용량의 최적화 유지를 수동으로 조절해야 하며, 중심 톤 주파수를 주파수 이동시켜 (진동) 데이터를 전송하는 FSK 모뎀 방식을 사용하여, 많은 데이터 용량과 정교한 BER (Bit Error Rate)을 필요로 하는 IMT-2000용 중계기로서는 많은 기술적 보완이 요구되는 취약점을 않고 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기지국과 건물내의 이동국간의 원활한 통신을 중계하여 통화 품질을 개선시키고, 적은 비용으로 빌딩내의 음영지역을 해소하는 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 인-빌딩 중계기 시스템의 안테나 모듈 구성도이다.

도 2는 본 고안의 안테나 모듈의 구성도이다.

도 3은 본 고안의 실시예를 빌딩 내에 적용시킨 예시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 기지국 300 : 중계기

3000 : 도우너 모듈 4000 : 전송부

5000 : 다이플렉서부 6000 : 안테나 모듈

6100 : 다이플렉서 6200 : 송신부

6300 : 전력 제어부(OOK 모뎀) 6400 : 수신부

6500 : DIP 스위치 6600 : 듀플렉서

6700 : 마이콤 제어부

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈의 특징은, 도우너 모듈과 양방향 통신을 하도록 하는 다이플렉서, 상기 다이플렉서를 통해 입력된 순방향 IF 주파수(TX)는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호로 상향 변환되어, 패치 안테나 또는 옴니 안테나와 연결되어 방사되는 송신부, 상기 다이플렉서를 통해 수신 전력 제어부(OOK 모뎀)로 분리 인가되는 전력 제어부(OOK 모뎀), 상기 송신부의 신호를 외부의 음영지역에 전송하고, 외부의 이동 단말기로부터 송신되는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 입력 받는 듀플렉서, 상기 듀플렉서로 수신된 역방향 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 IF 주파수신호로 하향 변환하여 OOK 모뎀 신호와 함께 다이플렉서로 전달하는 수신부, 수개 혹은 수십개의 안테나 모듈이 설치되어도 도우너의 감시부에서 각각의 안테나 모듈을 원격 감시 및 제어가 가능하도록, 각각의 안테나 모듈에 고유의 ID를 부여해주는 DIP 스위치, 상기 각각의 안테나 모듈의 신호 레벨을 감지하여, 감지된 정보를 전력 제어부(OOK 모뎀)를 통해 도우너 모듈로 전송하는 마이콤(-Processor Unit)제어부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 고안의 안테나 모듈의 구성도이고, 도 3은 본 고안의 실시예를 빌딩 내에 적용시킨 예시도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 상기한 다수개의 안테나 모듈(6000) 각각은, 상기 도우너 모듈(3000)과 양방향 통신을 하도록 하는 다이플렉서(6100), 상기 다이플렉서(6100)를 통해 입력된 순방향 IF 주파수(TX)는 RF 주파수(PCS, IMT-2000)신호로 상향 변환되어, 패치 안테나 또는 옴니 안테나와 연결되어 방사되는 송신부(6200), 상기 다이플렉서(6100)를 통해 수신 OOK 모뎀으로 분리 인가되는 전력 제어부(OOK 모뎀)(6300), 상기 송신부(6200)의 신호를 외부의 음영지역에 전송하고, 외부의 이동 단말기로부터 송신되는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 입력 받는 듀플렉서(6600), 상기 듀플렉서(6600)로 수신된 역방향 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 IF 주파수신호로 하향 변환하여 OOK 모뎀 신호와 함께 다이플렉서(6100)로 전달하는 수신부(6400), 수개 혹은 수십개의 안테나 모듈(6000)이 설치되어도 도우너의 감시부에서 각각의 안테나 모듈을 원격 감시 및 제어가 가능하도록, 각각의 안테나 모듈(6000)에 고유의 ID를 부여해주는 DIP 스위치(6500), 상기 각각의 안테나 모듈(6000)의 신호 레벨을 감지하여, 감지된 정보를 전력 제어부(OOK 모뎀)(6500)를 통해 도우너 모듈(3000)로 전송하는 마이콤(-Processor Unit)제어부(6700)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

다수개의 안테나 모듈(6000)에서는 수신된 순방향 IF 주파수를 서비스 주파수로 상향 변환하여 패치 안테나 또는 옴니 안테나를 통하여 통화 음영지역내의 이동 전화기에 출력하고, 상기 이동 단말기로부터 수신된 역방향 RF 주파수는 IF 주파수로 하향 변환되어 OOK 모뎀 신호와 함께 상기 도우너 모듈(3000)로 출력한다.

여기서, 상기한 다수개의 안테나 모듈(6000) 각각은, 다이플렉서(6100)에서는 상기 도우너 모듈(3000)과 양방향 통신을 하도록 하고, 송신부(6200)는 상기 다이플렉서(6100)를 통해 입력된 순방향 IF 주파수(TX)는 RF 주파수(PCS, IMT-2000)신호로 상향 변환되어, 패치 안테나 또는 옴니 안테나와 연결되어 방사된다.

전력 제어부(OOK 모뎀)(6300)는 상기 다이플렉서(6100)를 통해 수신 전력 제어부(OOK 모뎀)로 분리 인가되며, 듀플렉서(6600)는 상기 송신부(6200)의 신호를 외부의 음영지역에 전송하고, 외부의 이동 단말기로부터 송신되는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 입력 받는다.

또한, 수신부(6400)는 상기 듀플렉서(6600)로 수신된 역방향 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 IF 주파수신호로 하향 변환하여 OOK 모뎀 신호와 함께 다이플렉서(6100)로 전달한다. 이때, DIP 스위치(6500)는 수개 혹은 수십개의 안테나 모듈(6000)이 설치되어도 도우너의 감시부에서 각각의 안테나 모듈을 원격 감시 및 제어가 가능하도록, 각각의 안테나 모듈(6000)에 고유의 ID를 부여해주도록 한다.

상기에서 마이콤(-Processor Unit)제어부(6700)는 상기 각각의 안테나 모듈(6000)의 신호 레벨을 감지하여, 감지된 정보를 전력 제어부(OOK 모뎀)(6500)를 통해 도우너 모듈(3000)로 전송한다.

이상에서는 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈에 의하면, 다수의 리모트 모듈 설치 및 증설, 이설 시 역방향 출력 설정을 수동으로 조절할 필요가 없으며, 종래의 1:N 형태의 접속을 갖는 문제점을 톤(Tone) 자동조절 기능과 OOK 모뎀을 통한 데이터 전송 포맷을 이용한 전력 제어 방식을 택하여, 지속적인 역방향 셀 반경 및 품질, 통화용량을 최적화함으로서, 기지국과 건물내의 이동국간의 원활한 통신을 중계하여 통화 품질을 개선시키고, 적은 비용으로 빌딩내의 음영지역을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Claims

도우너 모듈(3000)과 양방향 통신을 하도록 하는 다이플렉서(6100),

상기 다이플렉서(6100)를 통해 입력된 순방향 IF 주파수(TX)는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호로 상향 변환되어, 패치 안테나 또는 옴니 안테나와 연결되어 방사되는 송신부(6200),

상기 다이플렉서(6100)를 통해 수신 전력 제어부(OOK 모뎀)로 분리 인가되는 전력 제어부(OOK 모뎀)(6300),

상기 송신부(6200)의 신호를 외부의 음영지역에 전송하고, 외부의 이동 단말기로부터 송신되는 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 입력 받는 듀플렉서(6600),

상기 듀플렉서(6600)로 수신된 역방향 RF 주파수(PCS, IMT-2000) 신호를 IF 주파수신호로 하향 변환하여 OOK 모뎀 신호와 함께 다이플렉서(6100)로 전달하는 수신부(6400),

수개 혹은 수십개의 안테나 모듈(6000)이 설치되어도 도우너의 감시부에서 각각의 안테나 모듈을 원격 감시 및 제어가 가능하도록, 각각의 안테나 모듈(6000)에 고유의 ID를 부여해주는 DIP 스위치(6500),

상기 각각의 안테나 모듈(6000)의 신호 레벨을 감지하여, 감지된 정보를 전력 제어부(OOK 모뎀)(6500)를 통해 도우너 모듈(3000)로 전송하는 마이콤(-Processor Unit)제어부(6700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 변환 방식을 이용한 인-빌딩용 이동통신 중계 시스템의 안테나 모듈.