KR20030004533A - 기지국시스템들의 급전선 공유장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개 이상의 n개 서로 다른 회사 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유장치가, 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 분리 형성하는 서큘레이터들과, 서큘레이터들에서 출력되어 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와, 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 여파기들이 안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 서큘레이터들에 분배하는 n방향 수신여파기와, 단일의 급전선을 통해 안테나와 연결되며, n개의 송신신호가 결합되는 결합기로부터 출력되는 송신신호를 안테나로 송신하고 안테나로부터 수신되는 신호를 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성되며, 특정 기지국 장치의 이상상태를 감지하는 방향성 커플러와, 이상상태를 감지 해당 기지국장치의 경로를 차단시키는 스위치, 방향성 커플러에서 감지한 신호를 판단 다른 기지국장치의 통신에 영향을 주지 않도록 제어하는 제어부로 구성된다.

Description

기지국시스템들의 급전선 공유장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR USING COMMON FEEDER CABLE OF PLURAL BASE STATION SYSTEM}

본 발명은 기지국의 급전선 공유장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 서로 다른 기지국들의 급전선을 공유할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템에서 기지국 송수신기(Base Transceiver Station: 이하 BTS라 칭한다)는 적어도 하나의 안테나를 구비하여 주변의 단말기들과 무선 통신을 수행한다. 그리고 상기 BTS는 무선 통신 거리에 따라 일정 간격으로 설치되어 커버될 수 있도록 셀(Cell)을 구성하여 운영한다. 또한 상기 BTS는 각 사업자(또는 회사) 마다 독립적으로 설치되며, 따라서 각 사업자들은 각각 독립적인 이동통신망을 운용하게 된다. 따라서 동일한 셀 영역 내에서 여러 사업자들의 BTS들이 설치되어있다.

또한 현재 BTS는 다이버시티(diversity) 기능을 수행 서비스하고 있다. 일반적으로 안테나를 통해 출력되거나 수신되는 신호들은 방향성을 갖게된다. 따라서 BTS는 양호한 조건에서 무선신호를 송수신하기 위하여 복수의 송신 및(또는) 수신 방향에 따라 안테나를 설치하게 되므로, 상기 기지국 송수신기들을 각각 복수의 안테나들을 구비하게 된다.

도 1은 종래의 이동통신 시스템에서 동일한 셀 영역 내에서 설치되는 각 사업자들의 기지국장치 BTS1-BTSn 들과 이들과 연결되는 안테나 Ant 11- Ant n2의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 여기서 상기 BTS1 - BTSn은 각각 다이버시티 기능을 수행하며, 이로인해 각 BTS들은 각각 2개의 안테나들을 구비하는 경우를 가정하고 있다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이 각 기지국장치 BTS1 - BTSn은 각각 대응되는 안테나들과 급전선(feeder cable)을 통해 연결되며, 상기 급전선의 길이는 기지국과 안테나 설치 위치에 따라 결정된다. 이하의 설명에서는 상기 PCS 방식을 사용하는 경우의 이동통신 시스템을 가정하여 설명하기로 한다.

상기 도 1을 참조하면, 동일한 셀 내에 3개의 이동통신 회사들이 이동통신 망을 운용하는 경우를 가정하고 있으며, 이들 이동통신 회사는 독립적인 이동통신 망을 운용하고 있다고 가정한다. 또한 상기 각 이동통신회사들은 수신 다이버시티 기능을 가진다고 가정한다. 따라서 상기 이동통신 회사들이 각각 독립적으로 망을 운용하는 경우, 동일한 셀 영역 내에서 3개의 BTS들이 설치되게 되며 각 BTS는 두 개의 안테나들을 구비하게 되므로, 하나의 셀 영역 내에는 모두 6개의 안테나들이 설치되게 된다. 이런 경우 상기 BTS들과 각각 대응되는 안테나들은 각각의 급전선케이블(feeder cable)을 통해 연결된다.

따라서 종래의 이동통신망 운용방법은 동일한 셀 영역 내에서 각 사업자들이 옥외에 여러개의 안테나들을 설치하고, 기지국과 이들 안테나를 연결하기 위한 급전선들을 설치하게 되므로, 망운용 관리가 매우 복잡한 형태로 구성되어 있으며, 각 사업자들은 안테나와 급전선들이 중복 투자되어 설치비용이 높을 뿐만 아니라, 유지보수도 매우 번거로운 상황이다. 또한 안테나 설치 위치에 따라 무선 통신 거리가 달라지므로 각 이동통신 회사들마다 안테나 설치 위치에 따른 분쟁이 발생될 수 있으며, 또한 외부에 안테나를 설치하게 되므로 미관상 좋지 않은 문제점이 있었다. 특히 지하철과 같이 각 이동통신회사들이 밀집되어 BTS를 설치하는 경우에는 더욱 심각해진다.

따라서 각 이동통신 회사들의 BTS들이 급전선을 공유하여 하나의 안테나에 연결시킬 수 있으면, 상기 이동통신망 운용을 효율적을 할 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이동통신 망에서 복수의 기지국장치들의 급전선을 공유하여 안테나와 연결할 수 있는 급전선 공유장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동통신 망에서 복수의 기지국장치들에서 송신되는 신호들을 결합한 후 공유 급전선을 통해 하나의 안테나를 통해 송신할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 망에서 단말기들로부터 송신되는 신호를 하나의 안테나를 통해 수신한 후 분리하여 대응되는 사업자의 기지국장치들에 분배할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 이동통신 망에서 복수의 기지국장치의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유모듈을 구비하고, 이 공유모듈이 복수의 기지국장치들의 송신신호를 하나의 신호로 결합하여 안테나를 통해 송신하고, 안테나로부터 수신되는 신호를 분리한 후 분리된 신호를 대응되는 기지국장치들에 분배할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 급전선 공유모듈을 이용하여 복수의 기지국 장치들과 단일 안테나를 연결하는 이동통신 시스템에서 급전선 공유모듈이 각 기지국장치들의 이상유무 및 상태를 판단하고 이상이 발생된 기지국장치가 다른 기지국장치들에 영향을 미치지 않도록 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 급전선 공유모듈을 이용하여 복수의 기지국장치들과 단일 안테나를 연결하는 시스템에서 급전선 공유모듈이 각 기지국장치들의 대응되는 주파수신호들을 상호 간섭없이 분리시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다이버시티 기능을 수행하는 복수의 기지국장치들과 각각의 방향에 따라 설치되는 안테나들을 연결하는 급전선을 공유할 수 있는 급전선 공유장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기지국장치들이 다이버시티 기능을 수행하며, 급전선 공유모듈을 이용하여 복수의 기지국장치들과 대응되는 안테나를 연결하는 이동통신 시스템에서 핸드오프시 특정의 안테나에 연결된 급전선 공유모듈을 이용하여 핸드오프 기능을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 급전선 공유장치는 동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개의 다른 회사 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결되며, 상기 급전선 공유장치는, 상기 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 상기 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 형성하는 송수신분리들과, 상기 송수신분리기들에서 출력되는 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와, 상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 상기 송수신분리기들에 분배하는 수신여파기와, 단일의 급전선을 통해 상기 안테나와 연결되며, 상기 결합기에서 출력되는 송신신호를 상기 안테나로 송신하고 상기 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 기지국 시스템의 급전 방법을 도시하는 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 복수개의 기지국장치들의 급전을 공유하는 시스템의 구성을 도시하는 도면

도 3은 도 2에서 제1급전선공유부의 구성을 도시하는 도면

도 4는 도 2에서 수신 안테나 다이버시티 기능을 가지는 기지국장치인 경우의 제2급전선공유부의 구성을 도시하는 도면

도 5는 도 2에서 송신 안테나 다이버시티 기능을 가지는 기지국 장치인 경우의 제2급전선공유부의 구성을 도시하는 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

하기 설명에서 각 사업자들 및 비콘 채널 등과 같은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다.

본 발명은 이동통신 사업자들이 독립적으로 운용하는 복수의 기지국장치들을 단일의 안테나와 연결하는 급전선 공유장치 및 방법에 관한 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동통신 시스템의 기지국 장치들의 연결 관계를 도시하는 도면이다. 상기 도 2는 기지국장치들이 안테나 다이버시티 기능을 포함하여 수행하는 경우의 구성을 도시하는 도면으로, 각 기지국 장치들은 각각 두 개의 안테나들을 구비하여 안테나 다이버시티 기능을 구현하는 경우를 가정하고 있다. 또한 상기 도 2의 실시예에서는 상기 안테나 다이버시티는 기지국 장치들이 수신 다이버시티 기능을 수행한다고 가정한다.

상기 도 2를 참조하면, 제1급전선공유부100은 상 단자가 기지국장치 BTS1-BTSn에 연결된 각각의 급전선들과 연결되며, 하 단자는 대응되는 제1안테나 Ant1에 연결된다. 그리고 제2급전선공유부200은 상 단자가 역시 상기 기지국장치 BTS1-BTSn에 각각의 급전선들과 연결되고, 하 단자는 제2안테나Ant2에 연결된다.여기서 상기 기지국장치 BTS1-BTSn 들은 각 서비스 사업자들에서 운용되는 기지국장치들로써, 동일한 셀 영역 내에서 단말기들과 무선 통신 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들이 2개의 안테나들을 사용하여 다이버시티 기능을 수행하는 경우를 가정하여 설명하고 있지만, 3개의 이상의 안테나들을 사용하여 다이버시티 기능을 수행하는 것도 가능하다. 또한 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들이 안테나 다이버시티 기능을 수행하지 않는 경우에는 하나의 급전선공유부를 사용하면 된다.

또한 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들은 안테나 다이버시티 기능을 수행하므로, 상기 제1급전선공유부100은 상기 제1안테나 Ant1에 연결되는 급전선을 공유하며 상기 제2급전선공유부200은 상기 제2안테나 Ant2에 연결되는 급전선을 공유한다. 여기서 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들이 수신 안테나 다이버시티 기능을 수행하면, 상기 제1급전선공유부100은 급전선을 공유하여 상기 제1안테나 Ant1을 통해 단말기와 무선신호를 송수신할 수 있는 경로를 제공하는 송수신 전용모듈로 구성할 수 있으며, 상기 제2급전선공유부200은 상기 제2안테나Ant2를 통해 수신되는 신호를 각 기지국장치 BTS1-BTSn에 분배하는 경로를 제공할 수 있는 수신전용 모듈로 구성할 수 있다. 또한 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들이 송신 다이버시티 기능 수행하면, 상기 제1급전선공유부100은 급전선을 공유하여 상기 제1안테나 Ant1을 통해 단말기와 무선신호를 송수신할 수 있는 경로를 제공하는 송수신전용 모듈로 구성할 수 있으며, 상기 제2급전선공유부200은 상기 제2안테나Ant2를 통해 송신될 수 있도록 각 기지국장치 BTS1-BTSn들의 출력신호를 결합하는 경로를 제공하는 송신전용 모듈로 구성할 수 있다. 또한 상기 기지국장치 BTS1- BTSn 들이 송수신 안테나 다이버시티 기능을 수행하면, 상기 제1급전선공유부100과 같이 상기 제2급전선공유부200을 구성하면 된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1급전선공유부100의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 3을 참조하면, 먼저 상기 급전선공유부100은 각 기지국장치BTS1-BTS3으로부터 송신되는 신호들을 결합하여 단일의 안테나Ant1으로 송신하고, 단일의 안테나로부터 수신되는 신호를 각 회사별 신호들로 분리하여 기지국장치BTS1-BTS3에 각각 분배하여야 한다.

이를 위하여, 송수신분리기는 상기 안테나와 기지국 장치BTS1-BTS3들 간에 송수신되는 신호의 송신 및 수신(또는 상향 및 하향) 경로를 형성하는 기능을 수행한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 송수신분리기가 서큘레이터인 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 따라서 상기 서큘레이터(Circulator)131-133은 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3으로부터 전송되는 송신신호와 안테나로부터 수신된 수신신호를 분리하여 전송되는 방향으로 전송 시켜주는 기능을 수행한다. 즉, 상기 서큘레이터130은 각각 대응되는 기지국장치의 송신신호 및 안테나로부터 수신되는신호의 방향을 결정하는 기능을 수행한다. 이때 상기 송수신분리기는 서큘레이터(Circulator) 대신에 각 회사별로 분리될 수 있는 10MHz 양방향 여파기(Duplexer) 또는 듀플렉서를 사용할 수도 있다.

결합기(Combiner)140은 상기 서큘레이터131-133에서 각각 출력되는 각 기지국장치BTS1-BTS3의 송신신호들을 결합하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 결합기140은 송신되는 각 회사의 기지국장치들로부터 전송되는 각각의 송신신호를 하나로 결합시킨다.

양방향 여파기(Duplexer)160은 상기 결합기140에서 출력되는 송신신호를 안테나Ant1 측에 전달하고 상기 안테나Ant1으로 수신되는 신호를 여파하여 수신 여파기150에 전달하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 기지국장치BTS1-BTSn의 송신신호 및 수신신호의 주파수 대역이 상이하므로, 상기 양방향 여파기는 송신대역여파기161 및 수신대역 여파기162를 구비하고, 안테나Ant1로 송신되는 신호 및 안테나Ant1로부터 수신되는 신호의 경로를 설정하는 기능을 수행한다. 이때 상기 각 회사들의 송신 및 수신을 위한 전주파수 대역에 대하여 송신 신호와 수신신호의 원하는 주파수 특성에 따른 여파 기능을 수행한다.

수신여파기150은 상기 양방향 여파기160의 162에서 출력되는 수신신호를 각 회사별 수신대역 주파수로 여파하여 분리한 후, 이를 각각 대응되는 상기 서큘레이터131-133에 전달하는 기능을 수행한다. 상기 도 3에서 상기 수신여파기150은 세방향 여파기(Triplexer)로써, 상기 안테나Ant1으로부터 수신된 신호를 각 회사들의 기지국장치 BTS1-BTS3으로 분리시켜 전송시키기 위한 것으로 서로간 간섭을 최대한 배제시켜 원하는 회사 각각의 신호만 걸러서 전송시키는 기능을 수행한다. 따라서 상기 수신여파기150은 각 기지국장치 BTS1-BTS3의 수신 대역신호를 여파하기 위해 각각 해당하는 주파수 대역의 신호들을 통과하는 여파기151-153으로 구성된다.

두 번째로 상기와 같은 구성을 가지는 급전선공유부100은 기지국장치 BTS1-BTS3의 상태를 판단하여 특정 기지국 장치에 이상이 감지되면, 해당 기지국의 경로를 차단하여 다른 기지국장치의 통신에 영향을 주지않도록 제어한다.

이를 위하여, 방향성 커플러(Directional Coupler)111-113은 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3의 출력단에 연결되며, 대응되는 상기 기지국장치의 전송라인에 전송되는 신호의 일부를 결합하여 제어부101에 인가하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 방향성 커플러110은 각 기지국장치BTS1-BTS3의 출력 중 일부를 결합하여 제어부101에 전달하는 기능을 수행한다.

상기 제어부101은 상기 방향성 커플러111-113의 출력들을 각각 입력하며, 상기 방향성커플러111-113에서 결합되는 신호의 전력을 검사하여 이상이 발생된 기지국장치의 경로를 차단하기 위한 제어신호를 발생한다. 즉, 상기 제어부101은 정재파비(VSWR ; Voltage Standing Wave Ratio) 감지기/제어보드로써, 상기 기지국장치BTS1-BTS3들 중에서 어느 한 기지국장치에 이상이 발생하였거나 셧다운 시켜야 될 경우, 시스템의 정합(Matching)이 깨져 정재파비가 커지게 되는데 이를 감지하여 스위치를 동작시켜 줄 것인지 아닌지를 판단하는 기능을 수행한다.

스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)121-123은 각각 대응되는 결합기111-113과 연결되며, 상기 제어부101의 제어하에 이상 상태일 시 해당하는 기지국장치와의 경로를 차단하는기능을 수행한다. 즉, 상기 스위치120은 기지국장치 BTS1-BTS3들 중 어느 한 기지국장치에 이상이 발생하였거나 셧다운(Shot Down)시켜야 될 경우 타 기지국시스템에 영향이 미치는 것을 배제시키는 기능을 수행하며, 상기 제어부101에 의해 제어된다.

세 번째로 상기 급전선공유부100은 안테나Ant1의 상태를 감지하여 각 기지국장치BTS1-BTS3에 이를 통보한다.

이를 위하여, 방향성 커플러171은 상기 안테나Ant1과 양방향여파기160 사이에 연결되며, 상기 안테나Ant1을 통해 송수신되는 신호의 일부를 결합하는 기능을 수행한다. 분배기(Divider)172는 상기 방향성 결합기171에서 결합되는 신호를 3개의 신호로 분배하여 각각 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3에 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 분배기172는 상기 방향성커플러171로부터 감지된 신호의 일부를 각 회사의 기지국장치들에 분배 전송하는 기능을 수행한다. 그러면 각 회사의 기지국장치들은 상기 급전선공유부100의 안테나Ant1로 송수신되는 신호가 정상적으로 이루어지는지의 여부를 알 수 있다. 여기서 이상 상태는 상기 안테나Ant1의 파손 또는 상기 안테나Ant1 및 급전선공유부100을 연결하는 급전선에 이상이 발생되는 경우가 될 수 있다.

상기 도 3을 참조하여 각 기지국장치BTS1-BTS3들의 송신경로를 살펴보면, 상기 각 기지국장치BTS1-BTS3들에서 출력되는 신호들은 각각 대응되는 방향성 커플러(Directional Coupler)111-113 및 스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)121-123을 통해 서큘레이터(Circulator)131-133에 인가되며, 상기 서큘레이터131-133은 상기 입력되는 송신신호들을 수신신호와 분리시켜 3-방향 결합기(Combiner)140에 인가한다. 그러면 상기 결합기140은 상기 기지국장치BTS1-BTS3의 송신신호들을 결합시켜 한 개의 송신신호로 발생한다. 그리고 이렇게 합쳐진 송신신호는 각 회사들의 수신신호들과 분리도를 높여주기 위해 사용하는 30MHz양방향 여파기(Duplexer)160과 또한 방향성 커플러(Directional Coupler)171을 통과하여 안테나Ant1로 전송된다.

또한 각 기지국장치BTS1-BTS3들의 수신경로를 살펴보면, 안테나Ant1로부터 수신되는 신호는 상기 방향성 커플러(Directional Coupler)171를 통과하여 송신되는 신호와의 분리도를 높여주기 위해 사용한 의 30MHz 양방향 여파기(Duplexer)160에 인가된다. 그러면 상기 양방향 여파기160의 수신여파기162는 수신 대역의 신호를 여파하여 송신신호와 분리시킨 신호를 수신하며, 이를 수신여파기150에 인가한다. 여기서 상기 수신여파기150은 각 기지국장치BTS1-BTS3의 수신 대역 각각의 신호를 여파하기 위한 여파기151-153로 구성된다. 따라서 상기 수신여파기151-153은 각각 상기 양방향 여파기160에서 수신된 전체 수신대역의 신호에서 각각 대응되는 기지국장치의 수신대역신호를 여파하여 출력한다. 따라서 상기 수신여파기150은 수신신호에서 각각 대응되는 기지국장치의 수신신호를 분리하는 기능을 수행하며, 이렇게 분리된 신호들은 각각 대응되는 서큘레이터131-133에 각각 인가된다. 그러면 상기 각 기지국장치 BTS1-BTS3의 수신 대역으로 분리된 신호들은 각각 대응되는 서큘레이터(Circulator)131-133을 통해 수신 방향으로 전달되어 스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)121-123 및 방향성 커플러(Directional Coupler)111-113을 통해 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3에 인가한다.

상기와 같이 송신 및 수신 동작을 수행하는 급전선공유부100은 특정 기지국장치의 이상유무를 감지하고, 또한 안테나 및 급전선의 이상유무도 감지할 수 있어야 한다. 이를 위하여 상기 방향성 커플러111-113은 각각 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3의 신호들 중에서 일부신호를 결합하여 정재파비(VSWR ; Voltage Standing Wave Ratio)를 감지하여 제어하는 제어부101에 인가한다. 그러면 상기 제어부101은 상기 방향성 커플러111-113의 출력들을 입력하여 각각의 기지국장치들의 이상유무 및 상태를 판단한다. 이때 특정 기지국장치의 이상이 감지되면(즉, 특정 기지국의 신호가 감지되지 않으면), 해당 기지국장치에 대응되는 스위치를 오프시키기 위한 제어신호를 발생하며, 이에 따라 대응되는 스위치는 해당 기지국장치와 안테나Ant1 간의 송수신 경로를 차단한다. 즉, 특정 기지국장치에 이상이 발생되면, 해당 기지국장치가 다른 기지국장치들로의 영향을 끼치지 못하도록 스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)를 제어한다.

또한 상기 방향성 커플러171은 안테나Ant1을 통해 송수신되는 신호의 일부신호를 결합하며, 분배기172는 상기 결합된 신호를 전력분배하여 각 기지국장치BTS1-BTS3에 각각 전달한다. 상기 신호를 수신하는 기지국장치들은 안테나 혹은 급전선에 이상이 발생할 경우 이를 감지 기지국 제어시스템에서 기지국시스템의 이상유무를 상황실로 보고하게 되며 비상조치를 실행할 수 있도록 조치할 수 있게 한다.

도 4는 제2급전선공유부200의 구성을 도시하는 도면이다. 여기서 상기 제2급전선공유부200은 상기 기지국장치들이 수신 다이버시티 기능을 수행하는 경우에 사용될 수 있으며, 상기 도 4는 상기 기지국장치들이 수신다이버시티 기능을 수행하는 경우를 가정하는 도면이다.

상기 도 4를 참조하면, 먼저 상기 제2급전선공유부200은 단일의 안테나Ant2로부터 수신되는 신호를 각 회사별 신호들로 분리하여 기지국장치BTS1-BTS3에 각각분배하여야 한다.

이를 위하여, 수신여파기230은 안테나Ant2로부터 수신되는 신호를 각 회사별 수신대역 주파수로 여파하여 분리한 후, 이를 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3에 출력하는 기능을 수행한다. 상기 도 4에서 상기 수신여파기230은 세방향 여파기(Triplexer)로써, 상기 안테나Ant2로부터 수신된 신호를 각 회사들의 기지국장치 BTS1-BTS3으로 분리시켜 전송시키기 위한 것으로 서로간 간섭을 최대한 배제시켜 원하는 회사 각각의 신호만 걸러서 전송시키는 기능을 수행한다. 따라서 상기 수신여파기230은 각 기지국장치 BTS1-BTS3의 수신 대역신호를 여파하기 위해 각각 해당하는 주파수 대역의 신호들을 통과하는 여파기231-233으로 구성된다.

양방향 여파기(Duplexer)240은 상기 안테나Ant2로부터 수신되는 신호를 여파하여 상기 수신 여파기230에 전달하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 기지국장치BTS1-BTS3의 송신신호 및 수신신호의 주파수 대역이 상이하므로, 상기 양방향 여파기240은 송신대역여파기241 및 수신대역 여파기242를 구비하고, 안테나Ant2로 송신되는 신호 및 안테나Ant2로부터 수신되는 신호의 경로를 설정하는 기능을 수행한다. 이때 상기 각 회사들의 송신 및 수신을 위한 전주파수 대역에 대하여 송신 신호와 수신신호의 원하는 주파수 특성에 따른 여파 기능을 수행한다. 여기서 상기 양방향 여파기240을 통해 송신되는 신호는 특정 기능을 수행하기 위한 목적으로 사용될 수 있다. 그러나 상기와 같이 기능을 수행하지 않고 수신 안테나 다이버시티 기능만을 수행하는 경우에는 상기 상기 양방향 여파기240을 생략할 수 있다. 이런 경우는 상기 안테나 Ant2로부터 수신되는 신호는 수신여파기230에서 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3의 신호 대역을 여파한다.

송신채널결합기250은 상기 제2급전선공유모듈240을 통해 기지국장치들이 특정 채널의 신호를 송신하기 위한 기능을 수행한다. 예를들면 지하철에 설치된 기지국장치들인 경우, 고객이 지상에서 지하로 이동하는 경우 통화가 단절되지 않도록 핸드오프(handoff) 기능을 수행한다. 이런 경우 비콘채널(Beacon Channel)을 사용한다. 이런 경우 상기 결합기250은 비콘 채널 결합기(Beacon Channel Combiner)가 될 수 있으며, 이 채널결합기250은 각 회사들의 기지국장치들에서 채널별로 분리되어 전송되는 3개 채널의 송신신호를 한 개로 결합시켜주기 위한 기능을 수행한다.

두 번째로 상기와 같은 구성을 가지는 급전선공유부200은 기지국장치 BTS1-BTS3의 상태를 판단하여 특정 기지국 장치에 이상이 감지되면, 해당 기지국의 경로를 차단하여 다른 기지국장치의 통신에 영향을 주지않도록 제어한다.

이를 위하여, 방향성 커플러(Directional Coupler)211-213은 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3의 출력단에 연결되며, 대응되는 상기 기지국장치의 전송라인에 전송되는 신호의 일부를 결합하여 제어부201에 인가한다. 상기 제어부201은 상기 방향성 커플러211-213의 출력들을 각각 입력하며, 상기 방향성커플러111-113에서 결합되는 신호의 전력을 검사하여 이상이 발생된 기지국장치의 경로를 차단하기 위한 제어신호를 발생한다. 즉, 상기 제어부101은 정재파비(VSWR ; Voltage Standing Wave Ratio) 감지기/제어보드로써, 상기 기지국장치BTS1-BTS3들 중에서 어느 한 기지국장치에 이상이 발생하였거나 셧다운 시켜야 될 경우, 시스템의 정합(Matching)이 깨져 정재파비가 커지게 되는데 이를 감지하여 스위치를 동작시켜 줄 것인지 아닌지를 판단하는 기능을 수행한다. 스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)221-223은 각각 대응되는 결합기211-213과 연결되며, 상기 제어부201의 제어하에 이상 상태일 시 해당하는 기지국장치와의 경로를 차단하는 기능을 수행한다.

세 번째로 상기 급전선공유부200은 안테나Ant2의 상태를 감지하여 각 기지국장치BTS1-BTS3에 이를 통보한다.

이를 위하여, 방향성 커플러261은 상기 안테나Ant2과 양방향여파기240 사이에 연결되며, 상기 안테나Ant2를 통해 수신되는 신호의 일부를 결합하는 기능을 수행한다. 분배기(Divider)262는 상기 방향성 결합기261에서 결합되는 신호를 3개의 신호로 분배하여 각각 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3에 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 분배기262는 상기 방향성커플러261로부터 감지된 신호의 일부를 각 회사의 기지국장치들에 분배 전송하는 기능을 수행한다. 그러면 각 회사의 기지국장치들은 상기 급전선공유부200의 안테나Ant2로 송수신되는 신호가 정상적으로 이루어지는지의 여부를 알 수 있다. 여기서 이상 상태는 상기 안테나Ant2의 파손 또는 상기 안테나Ant2 및 급전선공유부200을 연결하는 급전선에 이상이 발생되는 경우가 될 수 있다.

상기 도 4를 참조하여 수신 다이버시티(Diversity) 수신경로에서 살펴보면, 상기 도 3에 도시된 바와 같이 양방향 여파기240을 통해 수신여파기230에 인가된다. 상기 수신여파기230은 각각 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3의 수신대역신호를 여파하는 여파기231-231을 구비하며, 상기 여파기231-233은 각각 대응되는 기지국장치의 수신 대역신호를 여파하여 기지국장치BTS1-BTS3에 출력한다.

본 발명의 실시예에서는 상기와 같은 급전선공유부200에서 특정채널의 신호를 송신하는 구성을 부가한다. 여기서 상기 특정채널은 비콘채널이라고 가정한다. 그러면 상기 급전선공유부200은 양방향 여파기240을 통과하여 안테나로 전송되는 비콘 송신신호만이 전송되는 관계로,이에 송신신호와 수신신호를 분리 전송 시켜주기 위한 서큘레이터(Circulator)가 삭제되는 구조를 갖는다. 여기서 상기 채널결합기250의 기능을 수행하지 않는 수신 다이버시티를 구현하는 경우, 상기 도 4에서 양방향 여파기240 중 송신여파기242 및 채널결합기250의 구성은 생략될 수 있다.

상기 급전선공유부200의 송신경로를 살펴보면, 통화를 하고 있는 고객이 지상에서 지하로 이동할 경우 통화가 끊어지지 않도록 핸드오프(Hand Off)시켜 주어야 하는데, 이때 핸드오프 상황이 발생된 기지국장치는 비콘채널을 통해 핸드오프 신호를 발생한다. 상기 기지국장치 BTS1-BTS3에서 채널별로 분리되어 전송되는 3개의 비콘채널 송신신호는 채널결합기250에서 하나의 신호로 결합되어 출력된다. 그리고 상기 비콘 채널 결합기(Beacon Channel Combiner)250을 통과하는 비콘 송신신호는 상기 수신신호와 송신신호를 분리하는 30MHz 양방향 여파기240을 통해 안테나Ant2로 송신된다.

상기 수신 다이버시티용 급전선공유부200은 기지국장치 BTS1-BTS3의 이상 여부를 감지하여 제어하는 방향성결합기210, 스위치220 및 제어부201을 구비하고, 또한 안테나Ant2 및 급전선의 이상여부를 감지하기 위한 방향성결합기261 및 분배기262를 구비한다. 그리고 이들의 동작은 상기 제1급전선공유부100에서의 동작과 동일하다.

도 5는 본 발명의 실시예에서 송신다이버시티를 수행하는 경우에 대한 제2급전선공유부200의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 도 5를 참조하면, 먼저 상기 급전선공유부200은 각 기지국장치BTS1-BTS3으로부터 송신되는 신호들을 결합하여 단일의 안테나Ant1로 송신하여야 한다.

결합기(Combiner)330은 상기 각 기지국장치BTS1-BTS3의 송신신호들을 결합하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 결합기140은 송신되는 각 회사의 기지국장치들로부터 전송되는 각각의 송신신호를 하나로 결합시킨다.

송신대역 여파기340은 결합기330를 통과한 송신신호를 여파하여 방향성커플러361에 전달하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 기지국장치BTS1-BTS3의 송신신호 및 수신신호의 주파수 대역이 상이하므로, 상기 송신대역 여파기340은 안테나Ant2로 송신되는 상기 각 회사들의 송신을 위한 전주파수 대역에 대하여 원하는 주파수 특성에 따른 여파 기능을 수행한다.

두 번째로 상기와 같은 구성을 가지는 급전선공유부200은 기지국장치 BTS1-BTS3의 상태를 판단하여 특정 기지국 장치에 이상이 감지되면, 해당 기지국의 경로를 차단하여 다른 기지국장치의 통신에 영향을 주지않도록 제어한다.

이를 위하여, 방향성 커플러(Directional Coupler)311-313은 각각 대응되는 기지국장치 BTS1-BTS3의 출력단에 연결되며, 대응되는 상기 기지국장치의 전송라인에 전송되는 신호의 일부를 결합하여 제어부301에 인가한다. 상기 제어부201은 상기 방향성 커플러311-313의 출력들을 각각 입력하며, 상기 방향성커플러311-313에서 결합되는 신호의 전력을 검사하여 이상이 발생된 기지국장치의 경로를 차단하기 위한 제어신호를 발생한다. 스위치(SPDT ; Single Pole Double Throw)321-323은 각각 대응되는 결합기311-313과 연결되며, 상기 제어부301의 제어하에 이상 상태일 시 해당하는 기지국장치와의 경로를 차단하는 기능을 수행한다.

세 번째로 상기 급전선공유부200은 안테나Ant1의 상태를 감지하여 각 기지국장치BTS1-BTS3에 이를 통보한다.

이를 위하여, 방향성 커플러361은 상기 안테나Ant2와 결합기330 사이에 연결되며, 상기 안테나Ant2를 통해 송수신되는 신호의 일부를 결합하는 기능을 수행한다. 분배기362는 상기 방향성 결합기361에서 결합되는 신호를 3개의 신호로 분배하여 각각 대응되는 기지국장치BTS1-BTS3에 출력하는 기능을 수행한다. 그러면 각 회사의 기지국장치들은 상기 급전선공유부200의 안테나Ant2로 송수신되는 신호가 정상적으로 이루어지는지의 여부를 알 수 있다. 여기서 이상 상태는 상기 안테나Ant2의 파손 또는 상기 안테나Ant2 및 급전선공유부200을 연결하는 급전선에 이상이 발생되는 경우가 될 수 있다.

또한 상기 기지국장치 BTS1-BTS3들이 송수신 다이버시티 기능을 수행하는 경우에는 상기 제1급전선공유부100과 같은 장치를 안테나와 기지국장치들 사이에 연결하면 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 급전선 공유장치는 각 회사의 기지국 장치들로부터 전송되는 적어도 2개의 송신신호들을 한 개로 결합하고, 한 개의 안테나로부터 수신된 수신신호를 적어도 두 개의 신호들로 분리시켜 각각 대응되는 회사의 기지국장치들에 전송하는 기능을 수행한다. 상기와 같은 기능을 수행하는 급전선 공유장치는 삽입손실이 가장 최소화된 구조를 갖도록 하였으며 기지국시스템의 운영효율을 극대화시킬 수 있다.

상기 급전선 공유장치의 동작을 살펴보면(제1급전선공유부를 중심으로 살펴보면), 방향성 커플러171을 사용하여 실제 전송되고 있는 신호를 감지하고 이렇게 감지된 신호는 의 3-방향 분배기172를 통해 각 회사의 기지국장치들에 전송되게 하여 기지국 제어시스템에서 이를 컨트롤 할 수 있도록 하였다. 양방향 여파기160과 서큘레이터130을 사용하여 각 회사의 전 주파수대역의 송수신신호를 상호 간섭없이 효과적으로 분리시킨다. 이때 상기 서큘레이터130을 각사 별로 분리될 수 있는 양방향 여파기로 대체하여 사용할 수도 있다. 또한 스위치120과 정재파비 감지 및 제어 기능을 수행하는 제어부101을 구비하여 각 기지국장치들의 이상유무 및 상태를 판단하고, 상기 판단결과 이상이 발생한 기지국장치가 다른 기지국장치에 끼칠 수 있는 영향을 배제시킨다. 또한 3-방향 결합기140과 의 세방향 수신여파기150을 사용하여 각 회사의 기지국장치들에서 출력되는 신호를 하나의 신호로 결합하여 송신하고, 또한 안테나로부터 수신되는 신호를 각 회사의 기지국장치들의 수신 대역으로 분리시켜 출력한다. 또한 상기 기지국장치들이 지하공간에 설치하여 운영할 경우, 도 4의 제2급전선공유부200에 도시된 바와 같이 지상으로부터 지하로 이동할 때 핸드오프 기능을 수행할 수 있도록 비콘 채널 결합기250을 사용할 수도 있다.

본 발명의 이동통신 기지국시스템의 급전선 공유모듈은 종래 이동통신 기지국시스템에 적용되는 여타의 모듈보다 간단히 설치가 가능하고 손쉽게 운영할 수 있다.

또한 본 발명은 국내에서 제작된 시스템, 외국에서 제작된 시스템등에도 연동이 가능할 뿐 아니라 구성된 부품들의 주파수 특성을 달리하여 선별 사용한다면 여러가지 형태의 서로 다른 기지국시스템에도 적용이 가능한 것으로 어느 시스템과도 연동이 가능한 구조를 갖도록 구성하였다.

Claims (11)

1. 동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개의 다른 회사 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유장치에 있어서,

   상기 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 상기 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 형성하는 송수신분리기들과,

   상기 송수신분리기들에서 출력되는 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와,

   상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 상기 송수신분리기들에 분배하는 수신여파기와,

   단일의 급전선을 통해 상기 안테나와 연결되며, 상기 결합기에서 출력되는 송신신호를 상기 안테나로 송신하고 상기 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성된 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 송수신 분리기가 서큘레이터인 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 송수신 분리기가 양방향 필터인 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 기지국장치의 케이블들과 상기 송수신분리기들 사이에 연결되어 상기 상기 기지국장치들의 이상 여부를 감지하는 감지/제어기를 더 구비하며,

   상기 감지/제어기가,

   상기 기지국장치들의 케이블들에 연결되어 대응되는 기지국들로부터 출력되는 신호의 일부를 결합하는 방향성결합기들과,

   상기 방향성결합기들에서 출력되는 신호의 유무를 검출하여 신호가 없을 시 이상신호를 발생하는 제어기와,

   상기 방향성결합기들과 상기 송수신분리기들 사이에 각각 연결되며, 상기 제어기의 제어하에 이상이 발생된 신호의 경로를 차단하는 스위치들로 구성된 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 안테나 급전선에 연결되어 상기 안테나의 송수신신호의 일부를 결합하는 방향성커플러와, 상기 방향성커플러에서 결합되는 신호의 전력을 분배하여 상기 기지국들에 출력하는 분배기를 더 구비하여 상기 안테나 및 급전선의 이상여부를 판단함을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
6. 기지국장치들이 적어도 두 개의 제1안테나 및 제2안테나들을 사용하는 수신 안테나 다이버시티 기능을 가지며, 동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개의 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유장치에 있어서,

   제1급전선공유부가,

   상기 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 상기 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 형성하는 송수신분리기들과,

   상기 송수신분리기들에서 출력되는 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와,

   상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 제1안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 상기 송수신분리기들에 분배하는 수신여파기와,

   단일의 급전선을 통해 상기 제1안테나와 연결되며, 상기 결합기에서 출력되는 송신신호를 상기 안테나로 송신하고 상기 제1안테나로부터 수신되는 신호를 상기 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성되며,

   제2급전선공유부가 , 단일급전선을 통해 상기 제2안테나와 연결되고, 상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 제2안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 기지국장치들에 분배하는 수신여파기를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2급전선공유부가 각각 기지국장치의 케이블들과 상기 송수신분리기들 사이에 연결되어 상기 기지국장치들의 이상 여부를 감지하는 감지/제어기를 더 구비하며,

   상기 감지/제어기가,

   상기 기지국장치들의 케이블들에 연결되어 대응되는 기지국들로부터 출력되는 신호의 일부를 결합하는 방향성결합기들과,

   상기 방향성결합기들에서 출력되는 신호의 유무를 검출하여 신호가 없을 시 이상신호를 발생하는 제어기와,

   상기 방향성결합기들과 상기 송수신분리기들 사이에 각각 연결되며, 상기 제어기의 제어하에 이상이 발생된 신호의 경로를 차단하는 스위치들로 구성된 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2급전선공유부들이 각각 안테나 급전선에 연결되어 상기 안테나의 송수신신호의 일부를 결합하는 방향성커플러와, 상기 방향성커플러에서 결합되는 신호의 전력을 분배하여 상기 기지국들에 출력하는 분배기를 더 구비하여 상기 안테나 및 급전선의 이상여부를 판단함을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 제2급전선공유부가,

   상기 공유 급전선과 상기 수신여파기 사이에 연결되어 상기 제2안테나의 송수신신호를 분리하는 양방향여파기와,

   상기 기지국장치들과 상기 양방향여파기 사이에 연결되며, 핸드오프시 비콘채널의 신호를 발생하는 각 기지국장치의 신호를 결합하여 상기 양방향여파기에 출력하는 채널결합기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
10. 기지국장치들이 적어도 두 개의 제1안테나 및 제2안테나들을 사용하는 송신 안테나 다이버시티 기능을 가지며, 동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개의 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유장치에 있어서,

    제1급전선공유부가,

    상기 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 상기 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 형성하는 송수신분리기들과,

    상기 송수신분리기들에서 출력되는 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와,

    상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 제1안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 상기 송수신분리기들에 분배하는 수신여파기와,

    단일의 급전선을 통해 상기 제1안테나와 연결되며, 상기 결합기에서 출력되는 송신신호를 상기 안테나로 송신하고 상기 제1안테나로부터 수신되는 신호를 상기 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성되며,

    상기 제2급전선공유부가, 단일급전선을 통해 상기 제2안테나와 연결되고, 상기 기지국장치들에서 출력되는 신호들을 하나의 신호로 결합하여 상기 제2안테나로 출력하는 결합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.
11. 기지국장치들이 적어도 두 개의 제1안테나 및 제2안테나들을 사용하는 안테나 다이버시티 기능을 가지며, 동일한 셀 영역 내에서 적어도 2개의 기지국장치들의 급전선을 공유하여 단일 안테나에 연결하는 급전선 공유장치에 있어서,

    상기 급전선공유부들이 각각,

    상기 기지국들과 급전선을 통해 각각 연결되며, 상기 대응되는 기지국들과 신호의 송수신경로를 형성하는 송수신분리기들과,

    상기 송수신분리기들에서 출력되는 송신되는 신호들을 결합하는 결합기와,

    상기 기지국장치들의 각각에 대응되는 수신대역신호를 여파하는 여파기를 구비하며, 상기 여파기들이 상기 대응되는 안테나로부터 수신되는 신호에서 각각 대응되는 수신대역의 신호를 여파하여 대응되는 상기 송수신분리기들에 분배하는 수신여파기와,

    단일의 급전선을 통해 상기 대응되는 안테나와 연결되며, 상기 결합기에서 출력되는 송신신호를 상기 안테나로 송신하고 상기 대응되는 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 수신여파기에 인가하여 송수신신호를 분리하는 양방향 여파기로 구성되는 것을 특징으로 하는 급전선 공유장치.