KR20050036016A - 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로 기지국이 마이크로파 전력을 공중으로 방사하고 그 마이크로파 전력을 이동국이 수신하여 직류전력으로 변환하여 이동국의 통신장치에 공급함으로써 2차전지를 사용하지 않고 이동국의 통신장치에 전력을 공급할 수 있는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 통신용 무선 공중파를 상호 송수신하기 위한 통신장치를 각각 구비한 적어도 하나 이상의 기지국과 적어도 하나 이상의 이동국을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 기지국은, 교류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 공중으로 방사하기 위한 전력송신장치를 더 구비하고, 상기 이동국은, 상기 전력송신장치에 의해 방사된 마이크로파 전력을 수신하여 직류전력으로 변환하고, 그 직류전력을 상기 이동국의 통신장치에 공급하기 위한 전력수신장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템{MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM USING MICROWAVE POWER TRANSMISSION}

본 발명은 이동 통신 시스템에 관한 것으로 기지국이 마이크로파 전력을 공중으로 방사하고 그 마이크로파 전력을 이동국이 수신하여 직류전력으로 변환하여 통신장치에 공급함으로써 2차전지를 사용하지 않고 이동국의 통신장치에 전력을 공급할 수 있는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템에 관한 것이다.

이동 통신 시스템은 기지국과 이동전화기와 같은 이동국을 포함한다. 이동국과 기지국은 각각의 통신장치에 의해 통신용 무선 공중파(RF)에 의해 반송되는 음성이나 문자 등과 같은 데이터를 상호 송수신한다.

이동국은 그 특성상 전력의 공급의 문제가 발생되며, 대부분 2차전지에 의해 직류전력을 공급받아 작동된다.

그런데, 2차전지의 용량은 한계가 있으며, 2차전지의 방전으로 이동국에의 전력공급이 원활하지 않은 문제점을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 최근까지는 주로 2차전지의 용량을 증가시키거나 이동국의 통신장치가 저전력으로 구동되도록하는 방향으로 기술개발이 진행되어 왔으나 상기 문제점은 완전히 해결되지 않고 있다.

또한, 2차전지의 사용은 이동국의 소형 경량화를 어렵게 하는 단점을 갖는다.

한편, 2차전지가 방전되면 재사용을 위해서 2차전지를 충전하여야 하는데, 상기와 같이 2차전지의 충전작업은 번거로울 뿐만 아니라 2차전지의 충전을 위해서는 별도의 충전장치가 구비되어야 하는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동국이 무선으로 전송되는 마이크로파 전력을 수신하여 전력으로 변환하여 사용함으로써 이동국의 통신장치에 전력 공급을 위한 2차전지를 사용할 필요가 없는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 통신용 무선 공중파를 상호 송수신하기 위한 통신장치를 각각 구비한 적어도 하나 이상의 기지국과 적어도 하나 이상의 이동국을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서, 상기 기지국은, 교류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 공중으로 방사하기 위한 전력송신장치를 더 구비하고, 상기 이동국은, 상기 전력송신장치에 의해 방사된 마이크로파 전력을 수신하여 직류전력으로 변환하고, 그 직류전력을 상기 이동국의 통신장치에 공급하기 위한 전력수신장치를 더 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 상기 전력송신장치는, 교류전력을 직류전력으로 변환하기 위한 AC/DC 컨버터와, 상기 AC/DC 컨버터로부터 공급된 직류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 발진하기 위한 DC/RF발진부와, 상기 DC/RF발진부로부터 전송된 마이크로파 전력을 증폭하기 위한 증폭부와, 상기 증폭부에 의해 증폭된 마이크로파 전력을 공중으로 방사하기 위한 전력송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 상기 전력수신장치는, 공중으로부터 마이크로파 전력을 수신하기 위한 전력수신부와, 상기 전력수신부에 의해 수신된 마이크로파 전력을 직류전력으로 변환하기 위한 전력변환부와, 상기 전력변환부로부터 인가된 직류전력을 상기 이동국 통신장치의 소모전력에 적합하게 조절하여 상기 통신장치로 공급하기 위한 전력공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 상기 전력공급부는, 상기 전력변환부로부터 인가된 직류전력을 검출하기 위한 검출부와, 상기 검출부에 의해 검출된 직류전력을 상기 이동국 통신장치의 소모전력과 비교하여 그 결과를 출력하기 위한 비교부와, 상기 검출부로부터 인가된 직류전력을 조절하여 상기 이동국 통신장치로 공급하기 위한 전력조절부와 상기 이동국 통신장치의 소모전력에 관한 정보를 상기 비교부에 전달하고, 상기 비교부가 출력하는 결과를 전달받아 그 결과에 따라 상기 전력조절부가 상기 이동국 통신장치에 적절한 직류전력을 공급하도록 상기 비교부 및 전력조절부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 마이크로파 전력을 이용한 이동 통신 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템의 기지국의 구성을 도시한 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동통신 시스템의 기지국(1)은 통신장치(10)와 전력송신장치(30)를 포함한다.

상기 기지국(1)의 통신장치(10)는 하술하는 이동국(2)의 통신장치(20)와 통신용 무선 공중파를 이용하여 음성, 문자, 화상 등의 데이터를 송수신하기 위한 장치로서, 이는 잘 알려져 있으므로 이에 대하여는 상세한 설명을 생략한다.

상기 전력송신장치(30)는 하술하는 이동국(2)의 통신장치(40)를 작동시키는데 필요한 에너지를 공급하기 위하여 전기에너지를 전자기에너지로 변환하여 무선 공중파 형태로 공중으로 방사하기 위한 것이다. 즉, 상기 전력송신장치(30)는 전원으로부터 공급되는 교류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 공중으로 방사한다.

도면을 참조하면, 상기 전력송신장치(30)는 AC/DC컨버터(31)와 DC/RF발진부(33)와, 증폭부(35) 및 전력송신부(37)를 포함한다.

상기 AC/DC컨버터(31)는 소정의 전원으로부터 공급된 교류전력을 직류전력으로 변환하기 위한 것이다.

상기 DC/RF발진부(33)는 상기 AC/DC컨버터(31)로부터 공급된 직류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 발진하기 위한 것이다.

상기 증폭부(35)는 상기 마이크로파 전력을 충분한 크기로 증폭하기 위한 것이다.

상기 전력송신부(37)는 상기 증폭부(35)에 의해 증폭된 마이크로파 전력을 안테나를 통하여 무선 공중파 형태로 공중으로 방사하기 위한 것이다.

한편, 상기 마이크로파 전력을 공중으로 방사하기 위한 안테나는 기지국(1)에 별도로 설치되어 질 수 있다. 다만, 도면은 상기 마이크로파 전력을 공중으로 방사하기 위한 안테나를 기지국(1)의 통신용 무선 공중파를 송수신하는 안테나(13)와 공유하고, 통신용 무선 공중파와 상기 마이크로파 전력용 공중파가 안테나공유부(11)를 통하여 상기 안테나(13)에 전달되는 실시예를 도시한 것으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않음은 명백하다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템의 이동국의 구성을 도시한 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동통신 시스템의 이동국(2)은 통신장치(20)와 전력수신장치(40)를 포함한다.

상기 이동국(2)의 통신장치(20)는 휴대단말기와 같은 이동국(2)이 통신용 무선 공중파를 이용하여 상기 기지국(20)과 데이터를 송수신하기 위한 것으로, 이는 잘 알려진 것으로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 전력수신장치(40)는 마이크로파 전력을 공중파 형태로 상기 전력송신장치(30)로부터 공중으로 방사된 전자기에너지를 전기에너지로 변환하여 그 전기에너지를 상기 이동국(2)의 통신장치(20)에 공급하기 위한 것이다. 즉, 상기 전력수신장치(40)는 상기 전력송신장치(30)에 의해 공중파 형태로 공중으로 방사된 마이크로파 전력을 수신하여 직류전류로 변환하고, 그 전력을 제어하여 상기 이동국(2)의 통신장치(20)에 공급하기 위한 것이다.

도면을 참조하면, 상기 전력수신장치(40)는 전력수신부(41)와 전력변환부(43) 및 전력제어부(45)를 포함한다.

상기 전력수신부(41)는 안테나를 통하여 공중으로부터 마이크로파 전력을 수신하기 위한 것이며, 상기 전력변환부(43)는 상기 전력수신부(41)에 의해 수신된 마이크로파 전력을 직류전력으로 변환하기 위한 것이다. 일반적으로 상기와 같이 무선 공중파 형태의 전력을 수신하여 직류전력으로 변환하는 데는 다이폴 안테나(Dipole Antenna)의 중앙부에 정류 다이오우드를 접속한 렉테나(Rectenna)가 주로 사용된다. 특히, 수전효율을 높이기 위하여 복수의 렉테나를 배열하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 도면에는 상기 전력수신부(41)가 전력을 수신하기 위한 안테나(23)를 이동국(2)의 통신장치(20)가 통신용 무선 공중파를 송수신하기 위한 안테나(23)와 공유하고, 각각 안테나공유부(21)를 통하여 상기 안테나(23)에 연결된 실시예가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 한정되지 않으며, 상기 전력수신부(41)의 안테나는 별도로 구비되어 질 수 있다. 상기 이동국(2)의 안테나공유부(21)는 수신된 전력용 마이크로파와 통신용 무선 공중파를 분리하여 각각 전력수신장치(40)와 통신장치(20)에 전달한다.

상기 전력공급부(45)는 상기 전력변환부(43)로부터 인가된 직류전력을 상기 이동국 통신장치(20)의 소모전력에 적합하게 조절하여 상기 통신장치(20)로 공급하기 위한 것이다. 상기 이동국의 통신장치(20)에서 소모되는 전력은 통신환경에 따라 변한다. 예를 들면, 코드분할 다중접속(CDMA)방식의 통신장치는 이동국(2)이 기지국으로부터 거리가 멀면 전력 소모량이 많아진다. 따라서, 상기 통신장치(20)에 공급되는 전력은 적절히 제어되어야 하며, 이는 상기 전력공급부(45)에 의해 제어된다. 또한, 상기 전력공급부(45)는 상기 이동국(2)의 통신장치(20)의 전원을 On 또는 Off하는 경우에 상기 통신장치(20)로 공급되는 전력을 연결 또는 차단한다.

도면을 참조하면, 상기와 같은 기능을 수행하기 위한 상기 전력공급부(45)는 검출부(46)와, 비교부(47)와, 전력조절부(49) 및 제어부(48)를 포함한다.

상기 검출부(46)는 상기 전력변환부(43)로부터 인가된 직류전력을 검출하기 위한 것이다.

상기 비교부(47)는 상기 검출부(46)에 의해 검출된 직류전력을 상기 이동국 통신장치(20)의 소모전력과 비교하여 그 결과를 제어부(48)로 출력하기 위한 것이다.

상기 전력조절부(49)는 상기 검출부(46)로부터 인가된 직류전력을 조절하여 상기 이동국 통신장치(20)로 공급하기 위한 것이다.

상기 제어부(48)는 상기 이동국 통신장치(20)의 소모전력에 관한 정보를 상기 비교부(47)에 전달하고, 상기 비교부(47)가 출력하는 결과를 전달받아 그 결과에 따라 상기 전력조절부(49)가 상기 이동국 통신장치(20)에 적절한 직류전력을 공급하도록 상기 비교부(47)와 상기 전력조절부(49)를 제어하기 위한 것이다. 상술한 바와 같이 상기 제어부(48)는 통신환경에 따른 변하는 이동국의 통신장치(20)에서 소모되는 전력에 따라 적절한 전력이 상기 이동국의 통신장치(20)에 공급되도록 제어한다. 또한, 상기 제어부(48)는 상기 이동국 통신장치(20)의 전원을 On 또는 Off하는 경우에 상기 통신장치(20)로 공급되는 전력을 연결 또는 차단하도록 상기 전력조절부(49)를 제어한다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은, 기지국이 전원으로부터 공급되는 전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 전력용 마이크로파를 통신용 무선 공중파와 함께 공중으로 방사하고, 이동국이 상기 기지국에 의해 공중으로 방사된 전력용 마이크로파를 수신하여 전력으로 변환하여 사용하기 때문에 이동국의 전력 공급을 위한 2차전지를 사용할 필요가 없는 장점을 갖는다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템의 기지국의 구성을 도시한 블럭도

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템의 이동국의 구성을 도시한 블럭도

<주요 도면부호에 대한 간단한 설명>

1 기지국 2 이동국

10 통신장치 11 안테나공유부

13 안테나 20 통신장치

21 안테나공유부 23 안테나

30 전력송신장치 31 AC/DC컨버터

33 DC/RF발진부 35 증폭부

37 전력송신부 40 전력수신장치

41 전력수신부 43 전력변환부

45 전력공급부 46 검출부

47 비교부 48 제어부

49 전력공급부

Claims (4)

1. 통신용 무선 공중파를 상호 송수신하기 위한 통신장치를 각각 구비한 적어도 하나 이상의 기지국과 적어도 하나 이상의 이동국을 포함하는 이동 통신 시스템에 있어서,

   상기 기지국은, 교류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 공중으로 방사하기 위한 전력송신장치를 더 구비하고,

   상기 이동국은, 상기 전력송신장치에 의해 방사된 마이크로파 전력을 수신하여 직류전력으로 변환하고, 그 직류전력을 상기 이동국의 통신장치에 공급하기 위한 전력수신장치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전력송신장치는, 교류전력을 직류전력으로 변환하기 위한 AC/DC컨버터와,

   상기 AC/DC 컨버터로부터 공급된 직류전력을 마이크로파 전력으로 변환하여 발진하기 위한 DC/RF발진부와,

   상기 DC/RF발진부로부터 전송된 마이크로파 전력을 증폭하기 위한 증폭부와,

   상기 증폭부에 의해 증폭된 마이크로파 전력을 공중으로 방사하기 위한 전력송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 전력수신장치는, 공중으로부터 마이크로파 전력을 수신하기 위한 전력수신부와,

   상기 전력수신부에 의해 수신된 마이크로파 전력을 직류전력으로 변환하기 위한 전력변환부와,

   상기 전력변환부로부터 인가된 직류전력을 상기 이동국 통신장치의 소모전력에 적합하게 조절하여 상기 통신장치로 공급하기 위한 전력공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 전력공급부는, 상기 전력변환부로부터 인가된 직류전력을 검출하기 위한 검출부와,

   상기 검출부에 의해 검출된 직류전력을 상기 이동국 통신장치의 소모전력과 비교하여 그 결과를 출력하기 위한 비교부와,

   상기 검출부로부터 인가된 직류전력을 조절하여 상기 이동국 통신장치로 공급하기 위한 전력조절부, 및

   상기 이동국 통신장치의 소모전력에 관한 정보를 상기 비교부에 전달하고, 상기 비교부가 출력하는 결과를 전달받아 그 결과에 따라 상기 전력조절부가 상기 이동국 통신장치에 적절한 직류전력을 공급하도록 상기 비교부 및 상기 전력조절부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 전력 전송을 이용한 이동 통신 시스템.