KR20080024512A - 포인트간 전기통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기파를 통해 정보를 제1 수신기(220,320)로 송신하는 제1 송신기(210,310)를 포함하는 포인트간 전기통신 시스템(200,300)에 관한 것이다. 제1 송신기는 적어도 제1 및 제2 상기 빔 상에서 제1 주파수를 사용하여 다수의 안테나 빔(230,231;330,331,332,333) 상에서 송신하며, 상기 제1 및 제2 빔은 다른 정보를 포함한다. 송신기 및 수신기 간의 포인트간 접속은 송신기 및 수신기 사이에 위치된 적어도 제1 중계기(240;340,341,342,343)에 의해 성취되는데, 상기 제1 중계기(240)는 상기 제1 빔(231)에 사용된다.

포인트간 전기통신 시스템, 안테나 빔, 송신기, 수신기, 중계기

Description

포인트간 전기통신 시스템{A POINT-TO-POINT TELECOMMUNICATIONS SYSTEM}

본 발명은 전자기파를 통해 제1 수신기로 정보를 송신하는 제1 송신기를 갖는 포인트간 전기통신 시스템을 개시한다. 송신기는 적어도 제1 및 제2 상기 빔 상의 제1 주파수를 사용하여 다수의 안테나 빔 상에서 송신하는데, 상기 제1 및 제2 빔은 다른 정보를 포함한다.

예컨대, 셀룰러 전화 시스템과 같은 무선 전기통신 시스템에서는 예컨대, 기지국으로부터 시스템의 높은 레벨로 정보를 송신하기를 원하는 요구가 주로 있다. 셀 내의 정보 송신 캐패시티(capacity)가 증가함에 따라, 기지국으로부터 시스템의 높은 레벨로 정보를 송신하도록 캐패시티가 상당히 증가하기를 원하는 요구가 또한 있을 것이다.

기지국으로부터 시스템의 높은 레벨로 정보를 중계하는 전형적인 방법은 지점간 송신을 위해 항상 마이크로파 주파수 범위에서 무선 링크를 사용하는 것이다. 무선 링크에서 캐패시티를 증가시키는 종래 방법은 고차 변조 방법을 사용하는 것이거나, 독립적인 신호를 송신하는 이중 직교 극성(dual orthogonal polarization)을 사용하는 것이다.

고차 변조 및 이중 극성 시스템은 고가이고, 간섭에 민감하며, 예컨대, 28MHz 대역폭을 갖는 채널과 같은 고정 대역폭을 통해 오늘날 사용되는 표준 솔루션에 비해 캐패시티가 4배 이상의 증가하는 것을 일반적으로 허용하지 않을 것이다.

희망하는 캐패시티는 현재 솔루션을 사용하여 여러 28MHz 대역폭 채널을 포함할 1GBps 이상의 범위일 수 있다.

이는 차례로 주파수 스펙트럼이 제한된 자원이기 때문에, 여러 경우에 가능하지 않고, 여러 상황에 오퍼레이터가 주파수 권한으로부터 부가적인 스펙트럼을 획득할 수 없는 부가적인 주파수 스펙트럼을 필요로 할 것이다.

그러므로 포인트간 전기통신 시스템에서 현재 솔루션보다 더 높은 캐패시티를 허용할 솔루션 또는 시스템에 대한 요구가 있다.

이러한 요구는 전자기파를 통해 제1 수신기로 정보를 송신하는 제1 송신기를 포함하는 포인트간 전기통신 시스템을 개시하는 본 발명에 의해 제기된다. 상기 제1 송신기는 적어도 제1 및 제2 빔 상의 제1 주파수를 사용하여 다수의 안테나 빔 상에서 송신한다. 상기 제1 및 제2 빔은 다른 정보를 포함하고, 송신기 및 수신기 사이의 포인트간 접속은 송신기 및 수신기 사이에 위치된 적어도 제1 중계기(repeater)에 의해 성취되는데, 상기 제1 중계기는 제1 빔에 대해 사용된다.

게다가 본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은 제2 중계기를 포함할 수 있는데, 이는 제2 빔에서 제1 수신기로 제1 송신기를 접속시키는데 사용된다.

그러므로 본 발명에 의해서, 송신 캐패시티는 다수의 다른 안테나 빔을 사용함으로써 증가될 수 있는데, 이들 모두는 하나의 동일한 주파수 상에 있지만, 다른 정보를 포함하는 반면, 하나의 빔보다 부가적인 주파수 스펙트럼을 필요로 하지 않는다.

게다가, 소위 MIMO 장비는 제안된 시스템에 적용될 수 있다. MIMO(다중입력 다중출력)은 항상 다른 유형의 시스템 및 애플리케이션에서만 사용되는데, 주로 소위 NLOS-시스템(비가시경로 시스템: Non Line Of Sight 시스템)이다.

사용되는 전자기파의 주파수는 바람직한 실시예에서, 마이크로파 대역 상에 있지만, 예컨대, 최적의 파장길이를 포함하는 다른 파장 길이가 또한 가능하다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음 설명에서 상세히 설명될 것이다.

도1은 공지된 통신 시스템의 예를 도시하는 도면,

도2는 본 발명에 따른 시스템의 개략적인 다이어그램,

도3은 본 발명에 따른 시스템에서 사용하기 위한 송신기를 도시하는 도면, 및

도4는 본 발명의 시스템에서 사용하기 위한 송신국.

도1은 종래 무선 포인트간 전기통신 시스템(100)을 도시한다. 여기서 "포인트간"이라는 용어는 도1에 도시된 바와 같이, 하나의 송신기(110)가 하나의 대응하는 수신기(120)와 통신하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 제1 송신기(110)와 항상 공동 위치되고, 제2 수신기와 통신할, 제1 수신기(120)와 항상 공동 위치된, 제2 송신기를 포함하는 것을 방해하는 것이 없다. 그래서 이러한 시스템에서, 도1에 도시된 각각의 유닛(110,120)은 송신기 및 수신기를 포함할 것이다. 유닛(110,120)은 항상 마이크로파 범위, 즉, 1GHz 내지 60GHz에 이르는 주파수 범위에서, 전자기파를 통해 통신하지만, 최적의 주파수를 포함하는 다른 파장 길이가 또한 가능할 수 있다.

또한, 도1에서 보여지는 바와 같이, 두 개의 유닛(110,120)은 하나의 주요 빔(130)에서 서로 통신한다. 도1에서 시스템이 사용할 수 있는 전형적인 대역폭은 28MHz인데, 이는 종래 변조 방법으로, 155Mb/s의 송신률을 허용할 것이다.

본 발명에 대한 것뿐만 아니라, 도1에 도시된 시스템에 대한 주요 애플리케이션은 셀룰러 전화 시스템 내의 무선 기지국을 전화 시스템의 높은 레벨에 접속시키는 것이다. 미래의 시스템에서, 매우 높은 송신률이 필요로 될 것이므로, 도1에 도시된 시스템에 대한 문제를 내포한다. 미래 시스템에서 필요로 될 송신률의 예는 1Gbps(초당 Gigabit) 이상이다.

송신률을 증가시키는 반면, 또한 본질적으로 동일한 변조 방법을 사용하기 위해서, 본 발명의 시스템은 다수의 빔, 즉, 적어도 제1 및 제2 빔에서 송신할 수 있는 송신 안테나를 사용한다. 빔들은 충분히 낮은 레벨의 빔들 간 상관/간섭을 성취할 각 분리(angular separation)가 제공될 것이라는 사실로 인해, 동일한 송신 주파수는 두 개 또는 모든 빔에서 사용될 수 있다. 각 분리는 방위각 또는 높이(elevation) 또는 희망하는 효과를 제공하는 결합에서 일 수 있다.

빔들이 방위각으로 분리될지라도, 이들은 시스템이 적어도 하나의 중계기를 포함하기 때문에 지점간 시스템에서 하나이고 동일한 수신기에 도달할 수 있을 것이다. 이런 시스템(200)의 예는 도2에 도시된다: 시스템(200)은 전자기파를 통해 정보를 수신기(220)로 송신하는 송신기(210)를 포함하는 지점간 전기통신 시스템이다.

송신기(210)는 다수의 안테나 빔 상에서 송신하는데, 도2에 도시된 예는 두 개의 안테나 빔(230,231)을 도시한다. 하나이고 동일한 송신 주파수는 두 개의 빔이 다른 송신 정보를 포함할지라도, 두 개의 송신 빔(230,231) 상에서 송신기(210)에 의해 사용된다.

항상, 각각의 송신 주파수에 대한 증폭기를 갖는 하나의 무선 송신기가 존재할 것이다.

송신기 및 수신기 사이의 포인트간 접속은 송신기 및 수신기 사이에 위치된 적어도 제1 중계기(240)에 의해 성취되는데, 상기 제1 중계기는 상기 빔 중 하나(231)에 대해 사용된다.

그러므로 도2에 도시된 바와 같이, 송신 빔(230) 중 하나는 송신기(210) 및 수신기(220) 간의 직접적인 통신을 위해 사용되고, 다른 송신 빔(231)은 중계기(240)에 의한 통신에 사용된다. 중계기(240)는 수동 중계기이거나 능동 중계기, 즉, 신호를 중계하기 전이나 중계하는 동안 신호를 증폭시키는 것일 수 있다.

두 개의 송신 빔(230,231)은 두 개의 빔 간의 간섭을 피하기에 충분한 각도(a)만큼 방위각 및 높이에서 분리된다. 도2에서 231'이라 나타내진, 중계기(240)로부터 수신기(220)로 반사되는 송신 빔은 간섭을 피하기에 충분하고, 중계기(240) 의 위치에 따라 성취되는 각도(β)만큼 제1 송신빔으로부터 분리된다.

시스템(200)이 하나의 송신기(210) 및 하나의 수신기(220)를 포함하는 것으로 도시될지라도, 본 발명에 따른 시스템은 사실 "전 양방향(full duplex)" 시스템일 수 있는데, 즉, 접속(210-220)의 각 단부가 송신기 및 수신기 둘 다를 포함하여, 시스템이 제1 및 제2 송신기 및 제1 및 제2 수신기를 포함한다는 것이다.

본 발명의 버전(300)은 도3에 도시된다. 시스템(300)은 도2의 시스템(200)과 동일한 기본 원리를 사용하지만, 송신기(310)는 동시에 네 개의 다른 빔(330-333) 상에서 송신하고, 각각의 빔은 별도의 중계기(340-343)를 통해 수신기(320)로 중계된다. 빔들은 2대 2(330,331;332,333)로 그룹 지어지고, 각의 빔 쌍은 주요 방향으로 방향지어져, 두 개의 주요 방향이 도3에 도시된다.

이는 단지, 희망하는 각 분리를 성취하기 위해서 행해지는데, 모든 네 개의 빔들 사이의 각 분리에 따라 하나의 주요 방향에서 모든 네 개의 빔을 방향 짓는 것과 같은 다른 해결 방안이 또한 인식될 수 있다. 도3에서, 모든 반사 빔들은 331', 332' 등으로 병기된다.

이미 나타내진 바와 같이, 중계기(340-343)는 능동 또는 수동 중계기일 수 있거나, 능동 및 수동 중계기의 결합이 중계기(340-343)의 그룹 내에서 사용될 수 있다.

도2에 도시된 시스템과 유사하게, 각각의 빔(330-333)에서 송신은 스펙트럼을 절약하기 위해서 동일한 주파수 상에서일 수 있다.

네 개의 빔이 사용되기 때문에, 하나의 송신 방향에서 시스템(300)의 송신 캐패시티는 대역폭에 대한 요구가 증가되지 않고 28MHz 대역폭 상에서 4*(155Mb/초), 즉, 620Mb/초일 것이다.

여기서 예컨대, 도3의 시스템인 본 발명의 시스템에서, 두 개의 접속 단부는 송신기 및 수신기 둘 다가 구비될 수 있어서, "전 양방향" 접속이 획득되는데, 즉, 양방향으로 송신하는 시스템이다. 이러한 시스템에서, 송신 및 수신 주파수는 소위 듀플렉스 거리만큼 적절하게 분리되는데, 이는 간섭이 소정의 레벨 이하인 전송을 보장한다.

도4는 본 발명의 시스템에서 사용하기 위한 송신국(400)을 도시한다: Butler 매트릭스(450)는 도3에 도시된 네 개의 빔을 발생시키는데 사용되는데, 네 개의 빔은 단지 예시적인 것이며, 빔의 수는 다소 자유롭게 바뀔 수 있다. 그러나 다른 안테나 디자인이 또한 사용될 수 있는데, 예컨대, 소위 진행파 안테나 및 별도의 방사 요소를 포함하는 안테나일 수 있다.

Butler 매트릭스(450)로의 입력은 하나의 체인이 하나의 송신기 및 하나의 증폭기를 포함하는, 네 개의 별도의 무선 체인(410,420,430,440)으로부터 나온 것인데, 이들 각각은 하나의 변조된 데이터 스트림을 발생시킨다. Butler 매트릭스(450)는 이러한 입력을 사용하여, 네 개의 빔(460,470,480,490)을 발생시키는데, 이들 각각은 무선 송신기(410-440)로부터 변조된 데이터 스트림들 중 하나를 포함한다. 네 개의 빔은 상술된 바와 같이 충분히 비상관되어야만 하는데, 즉, 빔 간의 간섭이 충분히 낮은 정도여야만 한다. 상기 정도는 당 애플리케이션에 의해 결정된다.

Claims (6)

1. 전자파를 통해 제1 수신기(220,320)로 정보를 송신하는 제1 송신기(210,310)를 포함하는 포인트간 전기통신 시스템(200,300)으로서, 상기 제1 송신기는 적어도 제1 및 제2 상기 빔 상의 제1 주파수를 사용하여 다수의 안테나 빔(230,231; 330,331,332,333) 상에서 송신하고, 상기 제1 및 제2 빔은 다른 정보를 포함하는, 포인트간 전기통신 시스템에 있어서,

   상기 송신기 및 수신기 간의 포인트간 접속은 상기 송신기 및 수신기 사이에 위치된 적어도 제1 중계기(240;340,341,342,343)에 의해 성취되는데, 상기 제1 중계기(240)는 상기 제1 빔(231)에 사용되는 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 송신기(310)를 상기 제2 빔에서 상기 제1 수신기(320)에 접속시키는데 사용되는 제2 중계기(340,341,342,343)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 전자기파는 마이크로파 대역 상에 있는 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 전자기파는 최적의 주파수 상에 있는 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중계기(240;340,341,342,343)들 중 적어도 하나가 능동 중계기인 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중계기(240;340,341,342,343)들 중 적어도 하나가 수동 중계기인 것을 특징으로 하는 포인트간 전기통신 시스템.

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