KR20050015613A - 직렬 중계방법과 장치 - Google Patents

Abstract

직렬로 연결된 RF 중계시스템의 구성 방법과 장치가 개시된다.

본 발명은 굽은 도로 및 대형 건물 내 굽은 통로와 같이 기지국 또는 상위의 중계국(이하, 기지국과 상위의 중계국을 포함하여 "상위국" 이라 함.)으로부터 지형장애에 의한 전파 음영을 적어도 하나의 구간 이상을 연속적으로 중계하여 양질의 통신서비스를 제공하기 위한 방법과 장치로서, 종래 상위국으로부터 무선 연결하여 중계하는 시스템에 있어서, 중계국은 안테나 소자의 배열이 수평인 특징의 링크안테나와 발진과 출력의 양을 감지하여 이득을 제어하는 중계장치 및 상기 링크안테나로부터 일정거리를 이격한 위치에서 안테나 소자의 배열이 수직인 특징의 서비스 안테나를 사용함을 특징으로 하며, 상기 중계국은 중계모국과 중계자국의 2종으로 구분되며, 상기 중계모국의 안테나 구성에 있어, 링크안테나는 정편파의 상위국 신호를 수신하고 서비스 안테나는 직교성의 정편파와 직교편파로 출력을 분할하여 송신하며, 상기 중계자국의 안테나 구성에 있어, 링크안테나는 상기 중계모국의 직교편파만을 수신 받아 서비스안테나에서 고출력의 정편파를 송신함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 중계시스템은 상기 수평배열의 안테나를 통한 고 순도의 도너국(Donor Site) 신호를 수신할 수 있으며, 상기 중계국의 송신 및 수신간에 사용하는 안테나는 배타적인 방사패턴과 직교성의 편파를 사용함으로써 상호 격리도(Isolation)를 효과적으로 증대하여 무선중계가 안정적이며, 연속적으로 직렬운용이 용이함으로 인하여 별도의 전송로를 필요치 않고 서비스영역을 연속적으로 확장이 가능하여 양질의 통신신호를 경제적으로 확장하여 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

직렬 중계방법과 장치 {The Method and Apparatus for Cascading Repeater System.}

본 발명은 무선통신에서 이용되는 중계시스템에 관한 것으로, 특히 굽은 도로와 같이 전파의 진행이 지형적으로 차단되어 다단으로 중계가 필요한 지역에서 사용하는 중계시스템에 관한 것이다.

종래의 중계시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 도너국(110)과 제1중계국(120) 및 제2 중계국(130)이 다단으로 접속되어 운용된다.

이때, 하나의 중계국(120,130)에서 사용하는 송신과 수신의 안테나를 통상의 수직배열의 섹터안테나를 사용하였을 경우를 예를 들어 설명하면,

도너국(110)은 무선의 송수신시스템으로서 육상국이며 광역의 이동국을 대상으로 서비스하는 경우에 있어 서비스하는 송수신의 안테나패턴은 통상적으로 수평 패턴 상에서 필요한 범위의 수평 빔 폭(112)을 갖고 수직패턴 상에서는 빔폭(111)을 줄임으로써 고 이득의 육상국 서비스를 수직편파(이하 "정 편파"라고 칭함)를 사용하여 시행한다.

제1 중계국(120)은 상기 도너국(110)의 서비스 영역이 미치지 않는 인근의 전파음영지역에 대한 통신의 범위를 확대하기 위하여 설치하는 중계국으로서, 이때 상기 제1중계국에서 사용하는 송신 및 수신의 안테나가 상기 도너국(110)에서 사용한 안테나와 빔 특성이 유사한 안테나를 사용하여 수신신호를 증폭 및 송신한다.

제 2 중계국(130)은 상기 제1중계국(120)의 서비스 영역이 미치지 않는 인근의 전파음영지역에 대한 통신의 범위를 재차 확대하기 위하여 설치하는 중계국으로서 , 상기 제2중계국에서 사용하는 송수신 안테나 역시 상기 도너국에서 사용한 안테나와 빔 특성이 유사한 안테나를 사용하여 수신신호를 증폭 및 송신한다.

이때, 상기 중계국의 송수신안테나는 상기 도너국에서 사용하는 안테나의 수직패턴(111)과 제1중계국내지 제2중계국의 송수신 수직패턴(121,123,131,133)은 상호 유사하고, 상기 도너국에서 사용하는 안테나의 수평패턴(112)과 제1중계국내지 제2중계국에서의 송수신 수평패턴(122,124,132,134)은 상호 유사함으로 인하여,

상기 제1중계국 내지 제2중계국의 송수신 안테나간 패턴의 중첩량은 안테나의 이득과는 무관하여 유사하므로, 통상적으로 안정적인 중계시스템을 운용하기에 충분한 격리도를 확보하기 어려워 다단중계를 현실적으로 실현하기 어려운 문제점이 있었다.

실제로, 상기 중계국(120,130)에서 사용하는 송신과 수신의 안테나의 격리도는 상기 송신과 수신안테나의 방사패턴에 따른 입체적인 중첩량(Multiply & Summation)과 이격 거리에 따른 공간 전송손실에 의하여 결정되므로, 상기 송신과 수신에 사용되는 수직배열의 안테나에 있어, 일정거리를 이격하고, 상기 안테나의 소자 배열을 증가시키는 방법으로 이득의 성능을 향상시켜 제작한다고 하여도 상기 안테나간 입체적인 적(Multiply)의 합(Summation)의 비율은 유사하여(예로서 F/B=25db), 안정된 격리도를 확보하기 위한 종래의 방법으로는 주로 안테나간 거리적 이격과 차폐물 설치에 따른 공간적 손실에 의존함으로써 통상적인 시설과 유지보수 방법으로는 격리도(Isolation)를 안정하게 확보하기 어려워 사용되지 않는 문제점이 있었다.

특히, 전파의 회절성이 강한 1GHz 이하의 주파수에서는 패턴상의 부엽(side lobe) 및 후방엽(Back Lobe)의 세기가 심하여 현실적으로 사용이 어려웠으며, 1.6GHz 및 2GHz 대역의 주파수에서는 직진성이 강하여 안테나간 차폐로써 부분적으로 사용이 가능하나, 주변의 이동체에 의한 반사파에 의하여 상기 패턴의 중첩량(Multiply & Summation)이 증가함으로써 상기 다단 중계가 주로 필요한 도로변에서 불안정하게 운용되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 기술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 상기 서술한 종래의 중계시스템에서 발생되는 송신 및 수신안테나간 필요한 격리도를 원리적으로 증가시킴으로써, 안정되며 고 이득의 다단 중계시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 설명에서는 편의상 장치제조의 상세한 설명을 제외하고는 순 방향만을 언급한다. 즉, 도너 기지국으로부터 순방향 신호를 수신하는 안테나부를 수신안테나 또는 링크안테나라 하며, 상기 수신의 신호를 증폭하여 송신하는 안테나부를 송신안테나 또는 서비스 안테나라고 한다.

그러나, 양방향의 통신시스템에서 역방향의 경우는 상기 순방향의 수신안테나가 송신안테나로 사용되어 송신안테나가 되며, 상기 순방향에서의 송신안테나는 역방향의 신호를 수신하는 수신안테나가 되나, 본 발명에서 역방향을 별도로 언급하지 않는 이유는 본 발명의 응용사례로 간주하기 때문이다.

상기 기술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시스템에 대한 구성은 통신신호를 발생하는 상위국 및;

상기 상위국으로부터 정 편파의 신호를 수직패턴은 넓은(Wide)데 비하여 수평패턴이 고 지향(High Beam)인 링크안테나로 수신 받아 증폭하여 출력하며, 상기 출력을 상기 정 편파와 직교성의 2중의 편파로 적정히 분배하고, 상기 링크안테나와는 대조적으로 수평패턴은 넓은(Wide)데 비하여 수직패턴이 고 지향(High Beam)인 서비스안테나로 송신하는 중계모국 및;

상기 중계모국에서 송신한 2중의 편파신호 중 직교성의 편파신호만을 수직패턴은 넓은(Wide)데 비하여 수평패턴이 고 지향(High Beam)인 링크안테나로 수신 받아 증폭하여 출력하며, 상기 출력을 상기 링크안테나와는 대조적으로 수평패턴은 넓은(Wide)데 비하여 수직패턴이 고 지향인(High Beam) 서비스 안테나를 통하여 정편파의 신호로 송신하는 중계자국으로 연결되어 구성함을 특징으로 한다.

상기 정 편파는 본래의 상위국으로부터 발생한 편파를 의미하며, 상기 직교 성의 편파는 상기 정 편파의 전자기파의 진동방향에 있어 직각의 방향으로 전파 전파되어 상기 정 편파와 상기 직교성의 편파간에는 상호 상관성이 없는 직교성(orthogonal) 의 편파를 의미한다.

즉, 상기 정 편파가 수직편파라면 상기 직교성 편파는 수평편파이며, 상기 정 편파가 수평편파라면 상기 직교성 편파는 수직편파가 된다.

통상적으로는, 이동전화와 같은 이동국 통신시스템에서는 수직편파를 정편파로 사용한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 중계시스템을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 중계시스템의 송수신 패턴과 편파구성을 보인 도면이다.

도너국(210)은 무선의 송수신시스템으로서 서비스하는 송수신의 안테나패턴은 상기 도너국은 육상국이며 광역의 이동국을 대상으로 서비스하는 경우에 통상적으로 수평적으로 필요한 범위의 서비스 빔폭(212)을 갖고 수직적으로는 빔폭(211)을 줄임으로써 고 이득의 육상국 서비스를 수직편파를 사용하여 시행한다.

중계모국(220)은 상기 도너국(210)의 서비스 영역이 미치지 않는 인근의 전파음영지역에 대한 통신의 범위를 확대하기 위하여 설치하는 중계국으로서, 이때 상기 중계모국에서 사용하는 수신의 안테나는 도6의 수직편파 수평배열 링크안테나(61)와 같이 안테나소자(61n,n은 2이상의 정수)는 수직의 배열 수보다 횡의 배열수가 더 많아 안테나의 패턴이 수직적으로 빔폭이 넓고(221) 수평적으로는 수직의 경우에 비하여 좁은(222) 특징의 패턴을 갖는 안테나를 사용하며, 송신안테나는 도6의 직교편파 수직배열 서비스안테나(62)와 같이 안테나소자(62m,m은 2이상의 정수)는 수평안테나 소자(62m1)와 수직안테나 소자(62m2)로 구성되며, 상기 안테나소자(62m)은 수평의 배열 수보다 수직의 배열수가 더 많음으로 인하여 안테나의 방사 패턴이 수평적으로 빔폭이 넓고(2241,2242) 수직적으로는 수평의 경우에 비하여 빔폭이 좁은(2231,2232)특징의 패턴을 갖으며, 상기 수평안테나소자(62m1) 및 수직안테나소자(62m2)는 각각 동종의 소자간 결합되어 출력분배수단(63)에 의하여 적정의 비율로 출력이 분할됨으로써 서비스 안테나 패턴은 각각 이중(2231-2232,2241-2242)으로 분리되는 특징을 갖는다.

상기 중계모국의 안테나 패턴구성의 기술적 원리는 수신안테나의 패턴과 송신안테나의 패턴을 상호 입체적으로 교차(Cross)시키기 위한 것이며, 상기 안테나의 수평 또는 수직의 패턴을 수평 또는 수직 중 어느 일방으로 지향이득을 발달시키면, 교차에 의한 중첩량은 상기 안테나 이득의 증가폭에 반비례하여 줄어드는 효과를 발생한다.

즉, 안테나의 소자배열이 상호 직각인 링크안테나 및 서비스안테나는 상기 안테나의 배열을 상호 직각의 방향으로 각각 증가시켜 나간다면, 상기 안테나의 이득은 증가하게 되며, 안테나의 방사 패턴은 수직과 수평에 있어 어느 일방으로 고 지향(High Beam)이 됨으로써 안테나간 격리도는 상기 안테나 각각의 증가된 이득에 비례하여 증가하게 되므로 상기 안테나를 사용하는 중계국은 고출력의 안정된 통신 서비스를 수행 할 수 있는 기술적 사상이다.

또한, 상기 중계모국의 출력을 이중의 직교성 편파로서 분리하는 기술적 원리는,

상기 중계모국의 서비스 안테나의 정편파(예로서 수직편파)에 대한 격리도는 상기 정편파에 할당한 출력의 비율에 반비례하여 증가되며(예로서, 분할비율이 1:3인 경우에 격리도는 6db증가) , 상기 분할 된 출력의 신호 중 직교성편파(예로서 수평편파)는 상기 중계모국에서 수신한 정편파에 대하여 비상관성이므로 상기 링크안테나와 서비스안테나간 궤환량은 직교편파에 대하여 최소화 함으로써, 상기 직교편파의 신호를 고출력으로 송신하여 중계자국에 대한 신호전달을 용이하게 할 뿐만 아니라, 상기 직교성 편파는 여타의 정 편파인 주변혼신과 구분되어, 상기 중계모국과 중계자국을 직렬로 운용함에 있어 상호 결합도가 보다 밀접하여 양호한 조건으로 중계신호를 통신할 수 있는 기술적 사상이다.

이때, 상기 편파의 출력분배를 시행하는 안테나는 2종의 직교성안테나 소자간의 출력의 비율을 조정하는 안테나 또는,

1종의 안테나소자로 구성되며, 상기 안테나소자의 각도를 조정하여 직교성의 출력분배를 시행하는 안테나 및,

2종의 직교성 안테나 소자 중 어느 1종의 출력은 지연을 주어 다이버시티 효과를 병행하는 안테나 등 다양한 종류의 예를 들 수 있다.

중계자국(230)은 상기 중계모국(220)의 서비스 영역이 미치지 않는 인근의 전파음영지역에 대한 통신의 범위를 재차 확대하기 위하여 설치하는 중계국으로서, 이때 상기 중계자국에서 사용하는 링크안테나는 도7의 수평편파 수평배열 링크안테나(71)와 같이 안테나소자(71n,n은 2이상의 정수)는 직교성 편파만을 수신하는 소자로 구성되며, 수직의 배열 수보다 횡의 배열수가 더 많아 안테나의 패턴이 수직패턴 상에서 빔폭이 넓고(231) 수평패턴 상에서 수직의 경우에 비하여 빔폭이 좁은(232) 특징의 패턴을 갖는 안테나를 사용하며, 서비스안테나는 도7의 수직편파 수직배열 서비스 안테나(72)와 같이 안테나소자(72m,m은 2이상의 정수)는 수직의 소자로 구성되며, 상기 안테나소자(72m)은 수평의 배열 수보다 수직의 배열수가 더 많음으로 인하여 안테나의 방사 패턴이 수평 패턴상에서 빔폭이 넓은(234)데 비하여 수직 패턴상에서는 빔폭이 좁은(233)특징의 패턴을 갖는다.

이때, 상기 중계자국의 링크안테나는 직교성 편파만을 사용하며, 서비스안테나는 정편파를 사용하는 기술적 원리는 상호 직교성인 편파특성에 의하여 실제적인 격리도를 증가시키고, 중계모국의 신호만을 선택적으로 수신하여 고출력의 정 편파 서비스 신호를 송신하기 위함이며, 상기 링크안테나는 수평배열 및 상기 서비스안테나는 수직배열의 안테나를 사용하는 기술적 원리는 상기 중계모국에서 설명한 링크안테나 및 서비스안테나간의 방사패턴을 상호 배타적으로 형성하여 격리도를 증가시키는 원리와 동일하다.

또한, 상기 중계자국에서는 상기 중계모국에서 송신한 신호에 대한 수신레벨이 충분할 시에는 수직 배열의 직교편파 링크안테나를 사용하여 간이한 중계를 시행이 가능한 특성이 있다.

다음은 도3내지 도5에 의하여 본 발명의 직렬중계시스템의 중계방법을 설명한다.

무선신호를 중계하는 중계모국의 중계 방법에 있어서, (a) 도너국의 신호를 수직패턴은 넓은(Wide)데 비하여 수평패턴은 고 지향(High Beam)인 안테나를 사용하여 도너국 신호를 수신하고, 상기 도너국에서 송신한 편파와 동일한 편파특성으로 수신하는 수평지향과 정 편파 수신단계; (b) 상기 (a)단계에서 수신된 도너국의 신호를 출력하기에 적정한 신호의 크기로 증폭하며, 상기 증폭된 신호에 포함된 발진의 양과 출력의 양을 정밀히 측정하여 운용에 적정한 품질과 출력을 상시 유지하기 위하여 상기 증폭의 이득을 가변 제어하는 신호증폭과 이득제어단계; (c) 상기 (b)단계를 거쳐서 출력된 신호를 수평패턴은 넓은데 비하여 수직적으로는 빔폭이 좁아서 고 지향의 특성을 갖는 안테나를 사용하여 상기 출력을 자유공간으로 송신하며, 상기 출력신호는 정 편파와 직교성의 편파에 대하여 적정히 출력을 분할하여 자유공간으로 송신하는 수직지향과 편파분할 송신단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하며,

상기 수평지향 정편파 수신단계(S31)와 수직지향과 편파분할 송신단계(S33)는 상호 배타적인 안테나 패턴과 편파특성을 구성하여 상호 중첩 궤환량을 최소화 하며, 통신의 목적에 대한 송수신 이득을 증가시켜 중계장치의 증폭이득을 최소화하기 위한 상호 필수적인 단계이며, 상기 편파분할 송신은 다음의 중계자국에 대한 중계에 있어 사전에 수신 편파특성을 직교 화함으로써 다음의 중계자국에서 고 출력의 정 편파 송신을 용이하게 하기 위함이다.

또한, 상기 신호증폭과 이득제어단계(S32)는 상기 중계모국이 자유공간을 통하여 도너국을 수신하는 환경에 있어 서비스에 필요한 적정한 출력으로 신호를 증폭하여 송신하며, 발진량을 감지하여 상기 발진량이 규정의 값 이상일시 중계이득을 감소하여 발진현상을 방지하기 위함이다.

무선신호를 중계하는 중계자국의 중계 방법에 있어서, (a) 중계모국에서 송신한 신호를 수직패턴의 반치폭은 넓은데 비하여 수직패턴의 반치폭은 좁아 평면적으로 상기 중계모국의 신호를 고 이득으로 지향하여 수신하고, 상기 중계모국에서 송신한 2중의 편파신호 중 직교편파만을 수신하는 수평지향과 직교편파 수신단계; (b) 상기 (a)단계에서 수신된 중계모국의 신호를 출력하기에 적정한 신호의 크기로 증폭하며, 상기 증폭된 신호에 포함된 발진의 양과 출력의 양을 정밀히 측정하여 운용에 적정한 품질과 출력을 상시 유지하기 위하여 상기 증폭의 이득을 가변 제어하는 신호증폭과 이득제어단계; (c) 상기 (b)단계를 거쳐서 출력된 신호를 수평패턴은 넓은데 비하여 수직적으로는 고 지향인 안테나를 사용하여 상기 출력을 자유공간으로 송신하며, 상기 출력신호는 상기 (a)단계에서 수신한 직교편파에 비하여 직교성인 정편파를 사용하여 자유공간으로 송신하는 수직지향과 정편파 송신단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하며,

상기 수평지향 직교편파 수신단계(S41)와 수직지향과 정 편파 송신단계(S43)는 상호 배타적인 안테나 패턴과 편파특성을 구성하여 상호 중첩 궤환량을 최소화 하며, 송수신이득을 증가시켜 중계장치의 증폭이득을 최소화하기 위한 상호 필수적인 단계이며, 또한, 상기 신호증폭과 이득제어단계(S42)는 상기 중계자국이 자유공간을 통하여 중계모국을 수신하여 중계하는 환경에 있어 서비스에 필요한 적정한 출력을 발생하며, 발진으로 인한 신호의 품질저하를 방지하기 위함이다.

무선신호를 직렬 중계하는 중계 방법에 있어서, (a) 도너국의 신호를 수신하여 중계하는 중계모국에 있어, 링크안테나와 서비스안테나는 상호 배타적인 안테나 패턴과 직교성의 편파로 출력을 분할하여 격리도를 높여 수신된 신호를 고 이득으로 충분히 안정되게 증폭하여 송신하는 중계모국 중계단계(S51); (b) 상기 (a)단계에서 송신된 신호를 재 중계하는 중계자국에 있어, 링크안테나와 서비스안테나는 상호 배타적인 안테나 패턴과 직교성의 편파를 사용하여 격리도를 높여 상기 중계모국의 직교성 편파만을 수신하고, 상기 수신된 신호를 안정적인 고출력으로 증폭하여 정 편파의 신호로 출력하는 중계자국 중계단계(S52);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중계모국중계단계와 중계자국중계단계는 운용자의 필요에 따라서 독립적 또는 조합적 또는 반복적으로 운용될 수 있다.

다음은 도8의 예를 들어 중계모국과 중계자국에서 사용하는 중계장치의 구성은 이득조정부(8143),링크듀플렉서부(811),순방향 수신증폭부(812),역방향 출력 증폭부(813),발진감지 자동이득 제어부(814),운용설정부(8142),운용표시부(8141),순방향 출력 증폭부(815),역방향수신증폭부(817),서비스 듀플랙서(816)로 구성됨을 특징으로 한다.

이득조정부(8143)은 링크안테나부(82)로 부터 순방향 신호를 수신받아 발진 감지 자동이득제어부(814)의 제어에 의하여 감쇠가 작용되어 링크 듀플렉서부(811)에 전달하며, 상기 링크 듀플렉서부(811)에서 전달받은 역방향의 출력신호를 상기 링크안테나부(82)에 상기 순방향에서 제어한 동일의 감쇠를 작용하여 신호를 전달함으로써 운용환경에 알맞은 출력제어와 순방향과 역방향의 이득 균형을 정확히 할 수 있다.

링크 듀플렉서는(811)는 상기 이득조정부(8143)로부터 전달받은 순방향의 신호를 필터분리하여 순방향 수신 증폭부(812)에 전달하며, 역방향 출력 증폭부(813)으로부터 전달된 신호를 역시 필터분리하여 이득조정부(8143)에 전달하는 공중선 정합수단이다.

순방향 수신 증폭부(812)는 상기 링크 듀플렉서부(811)로부터 전달받은 순방향의 신호를 다음의 발진감지 자동이득제어부(814)에서 발진의 정도를 정량적인 수치로 환산하기에 적정한 신호레벨로 증폭시키는 사전의 증폭수단이다.

발진감지 자동이득 제어부(814)는 상기 순방향 수신 증폭부(812)에서 수신한 신호와 역방향 수신증폭부(817)에서 수신한 신호 중에 궤환되는 신호의 양을 입력신호와 출력신호의 상관검출을 시행하는 등 공지의 측정방법으로 측정하고, 상기 측정값이 운용설정부(8142)에서 설정된 값을 초과할 시는 이득조정부(8143)에 정보를 보내어 이득을 줄이고, 상기 발진의 측정값이 설정된 값에 비하여 미만일시는 운용설정부에서 설정한 출력 값의 한계 또는 설정된 이득의 상한 값까지 이득을 상승시킨다.

통상적으로 본 발명의 중계장치는 발진의 비율이 1%미만의 수준을 유지함이 연속적으로 중계하기에 바람직하여 일정시간동안의 측정값을 반복 누적하여 정밀히 판단하는 특징을 갖는다.

운용설정부(8142)는 발진의 허용비율 및 출력의 상한 값 및 이득의 상한 값 의 정보를 운용자로부터 설정 받아 발진감지 자동이득 제어부에(814)의 요청에 의하여 상기 설정 정보를 제공한다.

운용표시부(8141)는 상기 운용설정부(8142)에서 설정한 운용파라메터 값과 현재의 운용상태 값을 운용자가 인지할 수 있도록 표시하며, 특히 발진의 제어 중 표시와 도너링크의 수신레벨의 신호는 가청 및 가시의 표시와 원격제어선을 통하여 경보 또는 전기적인 측정값을 제공함으로써 설치시공 시에 안테나의 방향조정이 용이하도록 하는 측정의 표시기능을 갖는다.

순방향 출력증폭부(815)는 발진감지자동이득제어부(814)를 통과한 순방향의 신호를 출력하기에 적정한 신호의 세기로 보강하는 종단 증폭수단이다.

서비스 듀플렉서부(816)는 상기 순방향 출력증폭부(815)의 출력신호를 서비스안테나로(83) 전달하고 , 상기 서비스 안테나(83)으로부터 수신된 역방향 신호는 역방향 수신증폭부(817)로 분리하여 전달하는 필터분리 정합 수단이다.

역방향 수신증폭부(817)는 서비스 안테나(83)로부터 수신된 역방향의 신호를 서비스 듀플렉서부를 통하여 전달 받고, 발진 감지 자동이득 제어부(814)에서 역방향의 발진상태를 측정하기에 적정한 신호레벨로 보강하는 사전의 증폭 수단이다.

특히, 역방향의 경우에는 평상시 신호가 존재하지 않는 경우가 있으므로 충분히 증폭하여 열 잡음을 신호원으로 하여 발진의 상태를 측정하도록 함이 바람직하다.

역방향 출력 증폭부(813)는 발진감지 자동이득제어부(814)를 통과한 역방향의 신호를 전달받아 상위국에 전송하기에 충분한 세기로 신호를 보강하여 링크 듀플렉서부(811)에 출력하는 역방향의 종단 증폭수단이다.

따라서, 상기 구성의 중계장치는 링크안테나와 서비스의 안테나 사이에서 양방향의 신호를 능동적으로 제어하여 중계모국 및 중계자국은 일기변화와 같은 통신상태의 변화에 불구하고 다단으로 접속된 상태에서도 상시 안정하게 운용되는 특징을 갖는다.

상기 서술한 발명의 중계 시스템의 구성 방법과 장치의 응용은 일 실시 예로서 본 발명의 활용을 제한하고자 한 것이 아니고, 이해를 돕기 위한 설명이란 점에 유의하여야 하고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

상기 기술한 바와 같이 본 발명은 무선통신의 서비스 영역확장이 용이하고, 특히 굽은 도로 및 건물의 굽은 복도와 같은 곳에서 전파음영을 경제적이며 효과적으로 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 중계시스템 구성을 보인 도면.

도 2는 본 발명의 중계 시스템 구성을 보인 도면.

도 3은 본 발명 중계모국 운용방법의 신호 처리 순서를 보인 도면

도 4는 본 발명 중계자국 운용방법의 신호 처리 순서를 보인 도면

도 5는 본 발명 직렬중계 운용방법의 신호 처리 순서를 보인 도면

도 6은 본 발명 중계모국의 안테나 장치 제조 실시 예를 보인 도면

도 7은 본 발명 중계자국의 안테나 장치 제조 실시 예를 보인 도면

도 8은 본 발명 중계장치의 제조 실시 예를 보인 도면

*** 도면 부호의 간단한 설명 ***

110 : 도너국 120 : 제1중계국

130: 제2중계국

210 : 도너국 220 : 중계모국

230 : 중계자국

S31 : 수평지향과 정편파 수신 단계 S32 : 신호증폭과 이득제어 단계

S33 : 수직지향과 편파분할 송신 단계 S41 : 수평지향과 직교편파수신 단계

S42 : 신호증폭과 이득제어 단계 S43 : 수직지향과 정편파 송신 단계

S51 : 중계모국 중계 단계 S52 : 중계자국 중계 단계

61n : 안테나 소자 61: : 수직편파 수평배열 링크 안테나

62 : 직교편파 수직배열 서비스 안테나

62m : 안테나소자 62m1 : 수평안테나 소자

62m2 : 수직안테나 소자 63 : 출력 분배부

64 : 안테나 접속부 64m2 : 수직안테나 소자

71 : 수평편파 수평배열 링크 안테나

71n : 안테나 소자 72 : 수직편파 수직배열 서비스안테나

72m : 안테나 소자 73 : 접선

811 : 링크 듀플렉서부 812 : 순방향 수신 증폭부

813 : 역방향 출력 증폭부 814 : 발진감지 자동 이득 제어부

8141 : 운용 표시부 8142 : 운용 설정부

8143 : 이득 조정부 815 : 순방향 출력 증폭부

816 : 서비스 듀플렉서부 817 : 역방향 수신 증폭부

82 : 링크 안테나부 83 : 서비스 안테나부

Claims (9)

1. 기지국 또는 상위의 중계국(이하 통칭하여 상위국이라 함)으로부터 지형장애에 의한 전파 음영을 적어도 하나의 구간 이상을 연속적으로 중계하여 양질의 통신서비스를 제공하기 위한 중계 시스템에 있어서,

   개별의 중계국 구성은, 안테나 소자배열이 수평으로 나열하여 수직팬턴의 반치폭이 넓은데 비하여 수평패턴의 반치폭이 좁은 것을 특징으로 하여 상위국을 지향하는 링크안테나 및;

   상시, 증폭 이득을 적정히 제어함에 있어 발진의 양을 일정수준이하로 유지하며, 운용자가 설정한 이득의 한계 값 이하의 범위에서 출력의 양은 일정의 수준으로 유지하는 것을 특징으로 하는 중계장치 및;

   상기 링크 안테나로부터 일정거리에 격리하여 위치시키며, 안테나 소자배열이 수직으로 나열하여 수평패턴의 반치 폭이 넓은데 비하여 수직패턴의 반치 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 서비스 안테나;로 구성됨을 특징으로 하는 중계시스템.
2. 제1항의 링크 안테나와 서비스안테나에 있어,링크안테나의 소자배열은 수직의 배열 수보다 횡의 배열 수를 많이 배치할 수록 수직패턴의 반치폭이 넓은데 비하여 수평패턴의 반치폭은 좁아지는 특징으로 제조되며,

   서비스 안테나는 소자의 배열이 횡의 배열 수보다 수직의 배열 수를 많이 배치할수록 수평패턴의 반치폭이 넓은데 비하여 수직패턴의 반치폭이 좁은 특징으로 제조되어, 상기 안테나간 필요한 이득과 격리도를 확보하여 운용하는 안테나 장치.
3. 제 1항에 있어, 중계국은 편파 운용방식에 따라서 중계모국과 중계자국의 2종으로 구분하여 운용되며,

   상기 중계모국의 링크안테나는 상위국과 동일한 편파방식(이하 "정편파" 라 함)을 사용하여 수신하며,

   상기 중계모국의 서비스안테나는 상기 정편파와 상기 정편파에 대한 직교성의 편파(이하 "직교편파" 라고 함)에 대하여 출력을 링크안테나와의 격리도를 확보하기에 적정한 백터(Vactor)의 구성비율로 분배하여 송신하며,

   상기 중계자국의 링크 안테나는 상기 중계모국에서 송신한 직교성 편파만을 수신하며,

   상기 중계자국의 서비스안테나는 원래의 상위국에서 수신한 정편파만을 송신함; 을 운용구성의 특징으로 하는 중계시스템
4. 제3항에 있어 중계모국의 중계방법은,(a) 도너국의 신호를 수직패턴의 반치폭은 넓은데 비하여 수평패턴의 반치폭은 좁은 고 지향인 안테나를 사용하여 도너국 신호를 수신하고, 상기 도너국에서 송신한 편파와 동일한 편파특성으로 수신하는 수평지향과 정 편파 수신단계; (b) 상기 (a)단계에서 수신된 도너국의 신호를 출력하기에 적정한 신호의 크기로 증폭하며, 상기 증폭된 신호에 포함된 발진의 양과 출력의 양을 정밀히 측정하여 운용에 적정한 품질과 출력을 상시 유지하기 위하여 상기 증폭의 이득을 가변 제어하는 신호증폭과 이득제어단계; (c) 상기 (b)단계를 거쳐서 출력된 신호를 수평패턴의 반치폭은 넓은데 비하여 수직패턴의 반치폭은 좁은 고 지향인 안테나를 사용하여 상기 출력을 자유공간으로 송신하며, 상기 출력신호는 상기 (a)단계에서 수신한 정 편파와 직교성의 편파에 있어 양방향으로 적정히 분할하여 자유공간으로 송신하는 수직지향과 편파분할 송신단계; 를 포함하는 것을 특징으로 중계방법.
5. 제3항에 있어, (a) 중계모국에서 송신한 신호를 수직패턴의 반치폭은 넓은데 비하여 수평패턴의 반치폭은 좁아 평면적으로 상기 중계모국의 신호를 고 이득으로 지향하여 수신하고, 상기 중계모국에서 송신한 2중의 편파신호 중 직교편파만을 수신하는 수평지향과 직교편파 수신단계; (b) 상기 (a)단계에서 수신된 중계모국의 신호를 출력하기에 적정한 신호의 크기로 증폭하며, 상기 증폭된 신호에 포함된 발진의 양과 출력의 양을 정밀히 측정하여 운용에 적정한 품질과 출력을 상시 유지하기 위하여 상기 증폭의 이득을 가변 제어하는 신호증폭과 이득제어단계; (c) 상기 (b)단계를 거쳐서 출력된 신호를 수평패턴은 넓은데 비하여 수직패턴의 반치폭은 좁은 수직적으로 고 지향인 안테나를 사용하여 상기 출력을 자유공간으로 송신하며, 상기 출력신호는 상기 (a)단계에서 수신한 직교편파에 비하여 직교성인 정편파를 사용하여 자유공간으로 송신하는 수직지향과 정편파 송신단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계방법.
6. 제3항에 있어 중계모국과 중계자국을 사용하여 직렬로 중계하는 방법은,

   a) 도너국의 신호를 수신하여 중계하는 중계모국에 있어, 링크안테나와 서비스안테나는 상호 배타적인 안테나 방사패턴과 직교성의 편파로 출력을 분할하여 격리도를 높여 수신된 신호를 고 이득으로 충분히 안정되게 증폭하여 송신하는 중계모국 중계단계(S51); (b) 상기 (a)단계에서 송신된 신호를 재 중계하는 중계자국에 있어, 링크안테나와 서비스안테나는 상호 배타적인 안테나 방사패턴과 직교성의 편파를 사용하여 격리도를 높여 상기 중계모국의 직교편파만을 수신하고, 상기 수신된 신호를 안정적인 고출력으로 증폭하여 정 편파의 신호로 출력하는 중계자국 중계단계(S52);를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 중계모국중계단계와 중계자국중계단계는 운용자의 필요에 따라서 독립적 또는 조합적 또는 반복적으로 운용 함; 을 특징으로 하는 직렬 중계방법.
7. 제1항에 있어, 중계국 장치의 구성은,

   링크안테나부(82)로 부터 순방향 신호를 수신 받아 발진 감지 자동이득제어부(814)의 제어에 의하여 감쇠가 작용되어 링크 듀플렉서부(811)에 전달하며, 상기 링크듀플렉서부(811)에서 전달받은 역방향의 출력신호를 상기 링크안테나부(82)에 상기 순방향에서 제어한 동일의 감쇠를 작용하여 신호를 전달함으로써 운용환경에 알맞은 출력제어와 순방향과 역방향의 이득 균형을 정확히 할 수 있는 이득조정부(8143) 및,

   상위(82) 및 하위의 공중선(83)과 접속하여 송신 주파수와 수신주파수의 신호를 RF필터로써 분리하고 정합하는 수단인 듀플렉서부(811,816) 및,

   공지의 출력감지의 기능과 공지의 발진감지의 기능으로 스스로 상기 감지의 값이 일정하도록 이득을 제어하는 안정운용 수단인 발진감지 자동이득제어부(814) 및,

   상기 듀플렉서부(811,816)로부터 수신한 신호가 자동이득제어부(814)에서 입력신호레벨 및 발진상태를 판단하기에 적정한 신호레벨로 증폭하는 수단인 수신 증폭부(812,817) 및,

   상기 발진감지 자동이득 제어부(814)에 의하여 결정된 하위 및 상위에 송신하여야할 출력의 크기만큼 상기 수신부(812,817)에서 전달받은 신호를 증폭하는 수단인 출력 증폭부(813,815) 및

   상기 발진감지 자동이득 제어부에서 장치운용에 필요한 운용이득 및 운용출력 및 제어 궤환비율과 같은 제어요소를 설정하는 수단인 운용설정부(8142) 및,

   상기 발진감지 자동이득 제어부(814)에서 운용중인 상기 파라메터의 현재상태를 외부의 운용자에게 알리는 수단인 운용표시부(8141)로 구성함을 특징으로 하는 중계장치.
8. 제3항에 있어 중계자국은,

   중계모국에서의 송신한 직교성의 편파수신레벨이 충분히 강하여 궤환의 양이 적고, 주변의 혼신 원이 적은 경우에 한하여 설치의 편의상 안테나 소자배열을 수직으로 하며, 직교성의 편파만을 수신하는 링크안테나를 사용함을 특징으로 하는 중계자국장치 시스템
9. 제3항에 있어 정편파와 직교편파간의 출력분배를 백터적으로 합성하는 서비스 안테나는 ,2종의 직교성안테나 소자간의 출력의 비율을 조정하는 안테나 및,

   1종의 안테나소자로 구성되며, 상기 안테나소자의 각도를 조정하여 직교성의 출력분배를 시행하는 안테나 및,

   2종의 직교성 안테나 소자 중 어느 1종의 출력은 지연을 주어 다이버시티 효과를 병행하는 안테나, 를 포함하며,

   상기 다양한 기종 중 선택하여 사용하는 안테나 장치