KR20090046579A - 이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동체에 설치되는 중계기에 있어서; 기지국과의 무선 통신을 수행하며, 미리 설정된 방향을 향하도록 각각 설치되는 다수의 링크안테나로 구성되는 링크안테나모듈과; 다수의 링크안테나 중 적어도 하나를 선택하여 후단과의 경로를 연결하는 링크안테나경로설정모듈과; 이동체내의 이동국들과 무선통신을 수행하며, 이동체 내부에 설치되는 하나 이상의 서비스안테나로 구성되는 서비스안테나모듈과; 링크안테나경로설정모듈을 통해 링크안테나모듈과 연결되어, 링크안테나모듈과 서비스안테나모듈간의 송수신 중계 신호를 처리하는 중계신호처리모듈과; 현재 이동 정보를 측정하여 제공하는 이동정보제공모듈과; 링크안테나모듈의 수신 신호를 측정하여 현재의 전파 환경에 대한 정보를 제공하는 수신신호측정모듈과; 수신신호측정모듈 및 이동정보제공모듈에서 제공되는 정보를 통해 현재 이동 상태 및 전파 환경을 파악하고 이에 대한 정보를 내부 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하며, 저장된 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선택하도록 링크안테나경로설정모듈의 동작을 제어하는 안테나제어모듈을 구비한다.

이동체, 중계기, 핸드오프, 안테나

Description

이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기{MOBILE COMMUNICATION REPEATING METHOD IN MOVING OBJECT AND REPEATER THEREOF}

본 발명은 셀룰러 이동통신 네트워크에서의 이동통신 중계 기술에 관한 것으로서, 특히, 버스, 자동차, 기차, 지하철, 선박 등과 같은 이동체에 탑재되는 중계기 및 그 무선통신 중계 방법에 관한 것이다.

일반적으로 셀룰러 이동통신 네트워크는 교환국(MSC), 제어국(BSC), 기지국(BTS), 이동국(가입자 단말기 : MS) 등으로 구성되고, 통상 기지국을 다수 개 설치하여 서비스 가능한 영역을 넓히게 된다. 이때, 기지국에서 송신된 신호가 자연 및 인공 지형에 의한 장애물들로 인해 이동국에서 원활하게 수신되지 못하는 부분적인 통신 음영지역이 발생한다. 이러한 통신 음영지역에서는 기지국과 이동국간의 송수신 신호를 중계하기 위한 유선 또는 무선 중계기를 설치하여 사용하여 왔다. 특히 무선 중계기 중에서는 대중교통수단과 같은 이동체에 탑재되어 해당 이동체 내의 이동국들을 대상으로 하여 원활한 무선통신 서비스를 제공하는 중계기도 제공되고 있다.

한편, 이동체 내의 이동국을 대상으로한 이동통신 서비스에 있어서는, 이동 체가 고속으로 셀간을 통과하므로, 해당 이동체 내의 이동국과 각 셀의 기지국간에 핸드오프가 매우 짧은 간격으로 빈번하게 발생된다. 따라서 이러한 빈번하게 발생되는 핸드오프를 원활히 처리하기 위한 방식이나 이에 따른 문제점을 해결하고자 하는 기술이 중요하게 되었다.

도 1은 이동통신 시스템의 핸드오프를 설명하기 위한 구성도로서, 먼저 도 1을 참조하여, 일반적인 핸드오프에 대해서 설명하기로 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이동통신 시스템에서는 이동국(110)이 현재 서비스를 받고 있는 서빙(serving)기지국(120)의 서빙 셀 영역(130)을 벗어나 다른 영역, 예컨대, 다른 채널, 섹터, 기지국, 제어국, 교환국 등으로 진입할 경우, 이동국의 통화경로를 계속 유지할 수 있도록 하는 핸드오프 기능이 수행된다.

이러한 핸드오프는 이동국의 이동성에 따라 이동국의 통화 중에 전파의 세기가 약해질 때, 새로운 전파자원으로 교체하여 통화를 지속하게 하는 기능으로, 현재 자신에게 서비스하고 있는 서빙기지국의 신호세기와 주변기지국들의 신호세기를 계속 탐색하고, 탐색된 기지국들의 신호세기를 서로 비교함으로써 현재 진행 중인 통화를 계속 유지할 수 있는 목적기지국으로 호를 전환하는 것이다.

한 개 기지국의 서비스영역은 보통 수 킬로미터(KM)이지만 대도시 지역과 같이 인구밀집 지역의 경우에는 수 십미터(m)인 경우도 있다. 이와 같이 기지국과 기지국 사이의 거리가 가까운 경우에도 핸드오프 발생빈도가 많아진다.

한편, 전파환경이 특수한 곳 즉, 이동국에서 지리적으로 인접한 기지국에서 송신된 신호세기가 건물등과 같은 지형지물의 장애로 인해서 상대적으로 먼 거리의 기지국 보다 약하게 수신되는 경우, 이동국은 인접 기지국으로 핸드오프를 하는 것이 아니라 전파환경이 좋은 상대적으로 먼 거리의 기지국으로 핸드오프를 수행하게 되고, 그런 특수한 지역만 통과하게 되면 다시 인접 기지국으로 핸드오프를 반복 수행하게 된다. 특히 주변에 지형지물이 많거나 이동체의 이동이 빈번한 경우에는 멀티페이딩 현상이 심하여 핸드오프 발생비율이 높아진다.

상기와 같은 이유로 이동국은 빈번한 핸드오프를 반복하는 과정에서 호가 절단될 가능성이 높으며, 시스템 전체적인 품질에 영향을 줄 수 있는 문제점이 있었다.

또한 소프트 핸드오프의 경우 복수의 기지국 신호를 동시에 잡는 중간과정을 거쳐 통화를 연결시켜주는 방식(MAKE BEFORE BREAK)으로서, 핸드오프 시, 통상 다수의 인접 기지국이 한 개의 이동국에 중복으로 통화채널을 할당하기 때문에 무선채널자원의 운용효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.

특히, 버스, 지하철, 기차 등의 대중교통이 이동하는 경로내에 있는 기지국의 경우에는 수많은 탑승자들이 통화를 하고 있고, 짧은 시간 동안 다수 개의 기지국을 경유하기 때문에 잦은 핸드오프 발생 시, 기지국의 무선채널자원의 운용효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 기지국의 무선채널자원의 운용효율을 증대시킬 수 있도록 하기 위한 이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 이동체 내의 이동국과 기지국과의 핸드오프가 효율적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 복수의 이동통신 사업자에 대한 다중 서비스가 가능하며 복수의 이동통신 사업자별 기지국과 해당 이동국과의 효율적인 핸드오프를 수행할 수 있도록 하기 위한 이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 이동체에 설치되는 중계기에 있어서; 기지국과의 무선 통신을 수행하며, 미리 설정된 방향을 향하도록 각각 설치되는 다수의 링크안테나로 구성되는 링크안테나모듈과; 상기 링크안테나모듈의 다수의 링크안테나 중 적어도 하나를 선택하여 후단과의 경로를 연결하는 링크안테나경로설정모듈과; 상기 이동체내의 이동국들과 무선통신을 수행하며, 상기 이동체 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 서비스안테나로 구성되는 서비스안테나모듈과; 상기 링크안테나경로설정모듈을 통해 상기 링크안테나모 듈과 연결되어, 상기 링크안테나모듈과 상기 서비스안테나모듈간의 송수신 중계 신호를 처리하는 중계신호처리모듈과; 상기 이동체의 현재 이동 정보를 측정하여 제공하는 이동정보제공모듈과; 상기 링크안테나모듈의 수신 신호를 측정하여 현재의 전파 환경에 대한 정보를 제공하는 수신신호측정모듈과; 상기 수신신호측정모듈 및 상기 이동정보제공모듈에서 제공되는 정보를 통해 현재 이동 상태 및 전파 환경을 파악하고 이에 대한 정보를 내부 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하며, 상기 저장된 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선택하도록 상기 링크안테나경로설정모듈의 동작을 제어하는 안테나제어모듈을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 본 발명은 이동체에서의 이동통신 중계 방법에 있어서; 상기 이동체의 현재 이동 상태 및 전파 환경을 파악하는 과정과; 상기 파악한 이동 상태 및 전파 환경에 대한 정보를 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하는 과정과; 상기 저장된 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 확인하는 과정과; 상기 확인한 방향에 따라 상기 이동체에 다수의 방향에 각각 설치된 기지국과의 통신을 위한 다수의 링크안테나들 중 적어도 하나를 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동체에서의 이동통신 중계 방식은 이동체에 설치한 중계기 안테나가 다수의 사업자별로 현재 서비스 받고 있는 서빙기지국 또는 서빙기지국의 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 지향하도록 하거나, 이동체에 설치된 다수 개의 중계기 안테나 중 현재 서비스 받고 있는 서빙기지국 또는 서빙기지국의 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 지향하는 안테나를 선택하도록 함으로써, 현재 서비스 받고 있는 기지국의 전파신호가 비교적 강한 상태로 유지되도록 하여 기지국과 단말기간 핸드오프 발생 빈도를 줄일 있도록 한다. 이에 따라 여러 개의 인접 기지국이 한 개의 단말기에 통화채널을 중복 할당하는 것을 줄일 수 있어, 효율적인 핸드오프가 가능하도록 하며, 기지국의 무선채널자원의 운용효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

또한, 하기의 설명에서는 본 발명이 적용되는 이동체로서, 버스를 예로 들어 설명한다. 버스는 수십명을 탑승시켜 이동시킬 수 있고, 60km 안팎의 속력으로 정해진 경로를 이동하는 대표적인 이동체이다. 물론, 본 발명이 적용되는 이동체는 정해진 이동경로를 가지지 않을 수도 있다.

이러한 버스에 탑승한 승객들이 모두 통신을 하고 있다고 가정하면, 핸드오프가 발생할 때마다 해당 승객 수 만큼의 채널을 다수의 기지국이 중복으로 할당하여야 한다. 이로 인해 무선채널자원의 운용이 효율적이지 못하게 된다. 이에 본 발 명에서는 이러한 문제점을 해결하고자 한다.

<제1 실시예>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기는 기본적으로, 기지국과의 무선 통신을 위해 설치되는 링크안테나모듈(20)을 구비하며, 이러한 링크안테나모듈(20)은 구동부(지향안테나구동부 21)에 의해 지향방향 조정가능하도록 적어도 하나 이상의 기계적 또는 전기적으로 회전하는 회전형 지향안테나(202)로 구성될 수 있다.

또한 중계기에는 통상정인 무선통신 중계 동작을 수행하는 중계신호처리모듈(24)이 구비되어, 링크안테나모듈(20)에서 수신된 신호를 필터링하고 증폭하여 이동국이 수신할 수 있는 신호로 보상하고, 이동국으로부터 수신된 신호를 필터링한 후 증폭하여 링크안테나모듈(20)을 통해 기지국으로 출력하는 신호 처리를 수행한다.

이때 버스 내부의 이동국들과 무선통신은 서비스안테나모듈(26)을 통해 수행된다. 이러한 서비스안테나모듈(26)은 이동체 내부의 적소에서 설치되어 중계신호처리모듈(24)과 RF 케이블로 연결되며, 이동체 내부의 전파환경에 따라 누설 동축, 옴니, 패치 등 통상적으로 실내 분포형 설비에 사용되는 여러 방식의 안테나가 사용될 수 있다.

이와 같은 중계기의 구성에서, 본 발명의 특징에 따라 상기 이동체의 현재위치, 진행방향, 속도 등의 이동 정보를 얻어 안테나제어모듈(23)로 제공하기 위한 이동정보제공모듈(25)과, 이러한 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보와 현재 전파환경을 분석하여 링크안테나모듈(20)의 지향안테나(202)의 지향방향을 조정하기 위한 제어신호를 출력하는 안테나제어모듈(23)이 더 구비된다.

상기 이동정보제공모듈(25)은 해당 이동체의 지리적인 위치를 알기 위해 위치검출부(252)를 구비한다. 이러한 위치검출부는 예를 들어 GPS(Global Positioning System) 기반 무선 측위 동작을 수행하여 해당 이동체의 3차원 위치 정보를 검출하는 GPS 장치로 구성될 수 있으며, 이외에도 위치를 확인할 수 있는 다양한 방식의 LBS(Location Based Services) 장치로 구성될 수도 있다. 또한 이동체의 진행 방향을 검출하기 위해 자이로스코프(Gyroscope), 자기센서(compass) 등으로 구성되는 방향검출센서(254)를 구비할 수 있다. 한편, 이러한 이동정보제공모듈(25)은 GPS 장치만을 이용하여 이동체의 진행 방향도 검출할 수 있다. 즉 시간에 따른 이동체의 위치 변이를 분석하여 이동체의 진행 방향을 검출할 수 있게 되며, 그럴 경우에 상기 방향검출센서(254)는 구비하지 않을 수도 있다.

상기 안테나제어모듈(23)은 미리 설정된 지역(예를 들어 해당 버스의 이동 경로 상의 지역 등)의 전파환경에 대한 정보를 데이터베이스화한 전파지도에 대한 데이터를 저장하는 전파환경정보저장부(234)를 구비한다. 또한 상기 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보를 통해 현재의 위치 및 진행 방향, 속도 등을 파악하며 상기 전파환경정보저장부(234)에 저장된 전파환경 정보를 통해 현재의 위치 및 방향에서 기지국 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 파악하며, 이에 따라 상기 링크안테나모듈(20)의 지향안테나(202)의 지향 방향을 조정하기 위해 지향안테나구 동부(21)로 제어신호를 출력하는 안테나구동제어부(232)를 구비한다.

상기에서 전파환경정보저장부(234)에 저장되는 전파환경에 대한 정보는 각각의 위치에서의 수신전파의 세기별 기지국 정보, 기지국의 방위정보, 해당 기지국의 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향정보 등이다. 이러한 전파환경의 측정 및 전파지도의 작성은 본 발명을 제공하려는 사업자에 의해 별도의 측정 장비 등을 통해 미리 수행될 수 있으며, 이후 작성된 전파지도에 대한 정보는 본 발명에 따른 무선통신 중계기 내부에 상기 전파환경정보저장부(234)에 미리 저장될 수 있다.

이러한 구성을 통하여, 본 발명에 따른 중계기는 버스가 이동시 현재위치 및 진행방향과 같은 이동 정보를 구하고, 상기 전파지도내 저장된 현재 서비스 받고 있는 기지국의 위치 및 가장 양호한 신호 방향에 대한 정보를 구한다. 이후 버스의 현재 위치정보 및 진행방향정보와 상기 기지국의 위치 및 가장 양호한 신호 방향에 대한 정보를 비교하여 상기 중계기 안테나가 현재 서비스 받고 있는 서빙 기지국의 신호를 양호하게 수신할 수 있도록 안테나의 지향방향을 조정한다. 이러한 중계기 안테나 지향방향 조정 작업은 실시간으로 수행될 수 있다.

이때, 상기 중계기 안테나의 지향방향 조정시, 미리 설정된 프로그램에 따라 현재 서비스 받고 있는 기지국을 지향하도록 조정할 수도 있고, 현재 서비스 받고 있는 기지국의 신호의 세기가 가장 양호하게 수신되는 방향을 지향하도록 조정할 수도 있다.

이와 같은 구성 및 동작으로 인 버스가 어떤 방향으로 이동하더라도 중계기의 링크 안테나는 항상 현재 서비스 받고 있는 기지국 또는 해당 기지국의 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 지향하게 된다. 이와 같은 링크 안테나의 지향방향의 조정을 통해 중계기에서는 현재 서비스 받고 있는 기지국의 전파신호가 비교적 강한 상태로 유지되기 때문에, 해당 기지국과의 핸드오프 발생 빈도가 줄어들게 된다. 이에 따라 핸드오프에 의해 하나의 이동국에 중복적으로 채널을 할당하는 기지국의 수를 줄일 수 있게 되어, 결과적으로 각 기지국에서의 무선채널자원의 운용효율을 증대시킬 수 있으며, 빈번한 핸드오프의 처리시에 발생할 수 있는 불필요한 재연결 및 재전송에 따른 호 손실 등의 문제를 줄일 수 있게 된다.

<제2 실시예>

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중계기는 상기 도 2에 도시된 제1 실시예와 마찬가지로, 기지국과의 무선 통신을 위해 설치되는 링크안테나모듈(30), 통상적인 무선통신 중계 동작을 수행하는 중계신호처리모듈(24) 및 이동체 내부의 이동국들과 무선통신을 위한 서비스안테나모듈(26)을 구비한다.

이때 링크안테나모듈(30)은 상기 도 2에 제1 실시예와는 달리 다수의 고정형 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)로 구성될 수 있다. 예를 들어 링크안테나모듈(30)은 4개의 고정형 안테나를 구비하여 동서남북 방향으로 설치할 수도 있고, 그 이상의 안테나를 구비하여 좀더 세분화된 방향으로 설치할 수도 있다.

또한 제어신호에 의해 상기 다수의 고정형 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN) 중 적어도 하나를 선택하여 후단의 중계신호처리모듈(24)과 경로를 연결하기 위한 링크안테나경로설정모듈(32)이 구비된다. 이러한 링크안테나경로설정모듈(32)은 다수 의 안테나의 경로 중 어느 하나를 선택하기 위한 단순한 N:1 스위치의 구조를 가질 수 있으며, 다수의 안테나 경로 중 하나 이상 다수개를 선택하여 하나의 출력으로 출력하기 위한 N:1 다중선택 스위치의 구조를 가질 수 있다.

또한, 이동체의 현재위치, 진행방향, 속도 등의 정보를 얻기 위한 이동정보제공모듈(25)과, 이러한 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보와 현재 전파환경을 분석하여 상기 링크안테나모듈(20)의 특정 안테나를 선택하기 위해 상기 링크안테나경로설정모듈(32)로 제어신호를 출력하는 안테나제어모듈(23)이 구비된다.

상기 이동정보제공모듈(25)은 상기 도 2에 도시된 바와 같은 제1 실시예에의 구성과 마찬가지로 위치검출부(252) 및 방향검출센서(254)를 구비할 수 있다. 또한 상기 안테나제어모듈(23)도 마찬가지로 전파환경에 대한 정보를 데이터베이스화한 전파지도에 대한 데이터를 저장하는 전파환경정보저장부(234)를 구비할 수 있으며, 이때, 상기 제1실시에서와는 다소 다르게, 상기 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보를 통해 현재의 위치 및 진행 방향, 속도 등을 파악하며 상기 전파환경정보저장부(234)에 저장된 전파환경 정보를 통해 현재의 위치 및 방향에서 기지국 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향을 파악하며, 이에 따라 상기 링크안테나모듈(30)의 다수의 안테나 중에서 적절한 안테나를 선택하기 위해 상기 링크안테나경로설정모듈(32)로 제어신호를 출력하는 안테나선택제어부(233)를 구비한다.

이러한 구성을 통하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 중계기는 버스가 이동시 현재위치 및 진행방향과 같은 이동 정보를 구하고, 상기 전파지도내 저장된 현재 서비스 받고 있는 기지국의 위치 및 가장 양호한 신호 방향에 대한 정보를 구한 다. 이후 버스의 현재 위치정보 및 진행방향정보와 상기 기지국의 위치 및 가장 양호한 신호 방향에 대한 정보를 비교하여 다수의 링크 안테나 중에서 현재 서비스 받고 있는 서빙 기지국의 신호를 가장 양호하게 수신할 수 있는 안테나를 선택하게 된다.

이때, 상기 링크 안테나 선택시, 미리 설정된 프로그램에 따라 현재 서비스 받고 있는 기지국을 지향하는 안테나를 선택할 수도 있고, 현재 서비스 받고 있는 기지국의 신호의 세기가 가장 양호하게 수신되는 방향의 안테나를 선택할 수도 있다.

<제3 실시예>

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 중계기는 상기 도 3에 도시된 제2 실시예와 마찬가지로, 기지국과의 무선 통신을 위해 설치되는 링크안테나모듈(30), 통상정인 무선통신 중계 동작을 수행하는 중계신호처리모듈(24) 및 이동체 내부의 이동국들과 무선통신을 위한 서비스안테나모듈(26)을 구비한다.

또한, 제2 실시예의 구성과 마찬가지로, 링크안테나모듈(30)은 다수의 고정형 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)로 구성될 수 있으며, 또한 제어신호에 의해 상기 다수의 고정형 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN) 중 적어도 하나를 선택하여 후단의 중계신호처리모듈(24)과 경로를 연결하기 위한 링크안테나경로설정모듈(32)이 구비된다.

또한, 이동체의 현재위치, 진행방향, 속도 등의 정보를 얻기 위한 이동정보 제공모듈(25)과, 이러한 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보와 현재 전파환경을 분석하여 상기 링크안테나모듈(20)의 특정 안테나를 선택하기 위해 상기 링크안테나경로설정모듈(32)로 제어신호를 출력하는 안테나제어모듈(23)이 구비된다.

그런데, 도 4에 도시된 제3 실시예에서는 링크안테나모듈(30)의 각 안테나별로 수신 신호를 측정하고, 이러한 수신 신호의 측정에 의해 현재의 전파 환경에 대한 정보를 수집하고 이에 따라 현재의 전파 환경에 적응적으로 적절한 동작을 수행하기 위한 구성이 더 추가된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 안테나제어모듈(23)의 각각의 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)별로 해당 수신되는 해당 기지국들의 수신 신호의 세기 등을 개별적으로 측정하는 수신신호측정모듈(40)이 구비되며, 안테나제어모듈(40)은 수신신호측정모듈(40)을 통해 제공되는 각 안테나별 수신 신호 검출 정보를 통해 현재의 전파 환경을 파악하고 이를 추가로 더 고려하여 적절한 안테나 선택을 위한 제어 동작을 수행하게 된다.

예를 들어, 전파환경정보저장부(234)에 저장된 전파 환경에 대한 정보에 따라서는 현재 서빙 기지국의 수신 신호가 제1 안테나(ANT1) 통해 가장 양호하게 수신되는 것으로 판단되나, 상기 수신 신호 검출 정보에 따라서는 현재의 전파 환경에서는 제2 안테나(ANT2)를 통해 서빙 기지국의 신호가 가장 양호한 것으로 간주될 경우에는 제2 안테나를 선택하는 동작을 수행할 수 있다. 또한 현재 파악한 전파 환경에 대한 정보를 전파환경정보저장부(234)에 저장하거나, 저장된 정보를 현재 파악한 전파 환경에 대한 정보를 이용하여 업데이트할 수도 있다.

이와 같이, 도 4에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 중계기에서는 수신신호측정모듈(40)을 통해 현재의 전파 환경에 대해 실시간적으로 측정이 가능하므로, 지형지물의 변화나 기후 등에 따라 전파 환경이 바뀌어 지더라도 이에 따라 적응적으로 대처할 수 있게 된다.

또한, 실제 전파 환경에 대한 파악이 가능하므로, 안테나제어모듈(23)의 전파환경정보저장부(234)에서는 전파 환경에 대한 정보를 필수적으로 미리 저장할 필요가 없게 된다. 즉, 이동체의 이동에 따라 해당 위치에서의 전파 환경에 대해 저장된 정보가 없을 경우에는 각 위치에서의 전파 환경에 대한 정보를 저장해두어, 이후에 이를 활용할 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 버스의 경우에는 처음으로 해당 노선을 따라 이동할 경우에는 실제 전파 환경에 대한 정보를 측정하여 전파환경정보저장부(234)내에 저장하는 동작만을 수행하며, 이후에 해당 노선을 따라 이동할 경우에는 이전에 저장된 전파 환경 정보를 이용할 수 있게 된다.

도 10 및 도 11을 참조하여, 전파환경정보저장부(234)에 저장되는 전파 환경 정보 및 전파 환경 정보의 저장 동작에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다. 도 10은 이동체의 이동 경로 및 주위 기지국의 서비스 영역에 대한 일 예가 도시되며, 도 11에서는 이와 같은 상태에서 전파환경정보저장부(234)에 저장될 수 있는 전파 환경 정보의 예가 도시된다. 도 10의 예에서는 예를 들어 A, B, C 기지국의 각 서비스 영역의 경계가 점선 또는 일점쇄선 등으로 명확히 구별되는 것으로 표시되고 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 실제 환경에서는 이와 같이 각 서비스 영역의 경계가 명확히 구분되지 않음을 유의하여야 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 이동체가 1 -> 2 -> 3-> 4 -> 5 -> 6 등의 경로 순차적으로 이동하는 것으로 가정할 경우에, 전파 환경 정보로는 도 11에 도시된 바와 같이, 해당 위치, 방향에 따른 각 링크 안테나별 파일럿 신호의 세기 및 에너지대 간섭비(Ec/Io) 등의 정보가 저장될 수 있다. 예를 들어, 1번 위치에서는 해당 이동체의 방향은 "→"이며, 이때에는 해당 위치에서는 A 기지국의 신호만 수신될 수 있으며, 이에 따라 다수의 링크 안테나들(ANT1 ... ANTN)에서 수신된 신호의 정보로는 A 기지국의 파일럿 신호만 저장되었음을 알 수 있다. 이때 각 안테나에서의 해당 A 기지국의 파일럿 신호의 세기 및 Ec/Io 정보 등이 저장될 수 있다. 물론 실제 환경에서는 1번 위치에서도 다수의 링크 안테나들(ANT1 ... ANTN) 중 적어도 일부를 통해 B 지국 또는 C 기지국의 신호가 수신될 수 있다. 그럴 경우는 수신된 모든 기지국의 신호에 대한 정보가 저장될 수 있음 물론이다.

한편, A, B, C 기지국의 각 서비스 영역이 겹쳐지는 4번 위치에서는, 해당 이동체의 방향은 "↗"이며, 다수의 링크 안테나들(ANT1 ... ANTN)에서는 A, B, C 기지국들 모두의 파일럿 신호가 수신될 수 있으며, 이때 각 기지국의 파일럿 신호에 대한 세기 및 Ec/Io 정보가 저장될 수 있다. 이때, 해당 위치 및 이동체의 방향에 대한 정보는 물론 이동정보제공모듈(25)에서 제공되는 정보를 바탕으로 저장한다.

이하 상기와 같이, 전파환경정보저장부(234)에 저장될 수 있는 전파 환경 정보를 이용하여 안테나제어모듈(23)에서 적절한 안테나를 선택하는 방식을 보다 상세히 설명하기로 한다. 본 발명에서는 안테나제어모듈(23)에서 상기 전파환경정보 저장부(234)에 저장된 정보를 바탕으로 각 기지국의 서비스 영역을 미리 구분할 수 있으며, 각 위치에서의 서빙 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선정하여 해당 링크안테나를 선택하도록 상기 링크안테나경로설정모듈(32)의 동작을 제어한다. 이때 각 기지국의 서비스 영역을 구분하는 것은 이동시에 서빙 기지국의 변경 횟수가 적도록 구분한다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 이동체가 1 -> 2 -> 3-> 4 -> 5 -> 6 등의 경로 순차적으로 이동할 경우에, 1, 2, 3, 4번 위치에서는 A 기지국을 선택하여 A 기지국의 수신 신호가 가장 양호하도록 안테나를 선택하고, 5, 6 위치에서는 C 기지국의 수신 신호가 가장 양호하도록 안테나를 선택할 수 있다.

이때 A, B 기지국의 서비스 영역이 겹치는 2, 3, 4번 위치에서는, 비록 해당 위치에서 B 기지국의 수신 신호의 세기가 A 기지국의 수신 신호의 세기보다 더 클 수도 있으나, 빈번한 핸드오프를 방지하기 위하여 A 기지국의 수신 신호가 가장 양호도록 안테나를 선택하게 된다. 이 경우에서와 같이, 전파 환경이 특수한 곳, 즉 이동국에서 지리적으로 인접한 기지국에서 송출된 신호가 지형지물에 의해 상대적으로 먼 거리의 기지국에서 송출된 신호보다 약하게 수신되는 경우가 있다. 이 경우에 해당 지역만 벗어나면 다시 인접 기지국에서 송출된 신호가 가장 강하게 수신될 것이다. 본 발명에서는 그럴 경우에 무조건적으로 강하게 수신된 신호를 선택하여 빈번한 핸드오프가 발생되도록 하기 보다는, 인접한 기지국의 수신 신호를 최대한 양호하게 수신하도록 하여 기지국과 이동국간의 핸드오프의 발생 빈도를 줄임으로써, 하나의 이동국에 다수의 기지국들이 중복적으로 채널을 할당하는 경우를 줄 이도록 한다. 이와 같이, 상기 도 10에 도시된 예에서는 각 기지국의 서비스 영역을 구분할 때, 서빙 기지국의 변경 횟수가 적도록 A 기지국에서 B 기지국을 거치지 않고(또는 A 기지국에서 B 기지국으로 변경하였다가 다시 A 기지국으로 변경하지 않고) 곧바로 C 기지국으로 서빙 기지국으로 변경되도록 함을 알 수 있다.

한편, 상기와 같이, 비록, 2, 3, 4번 위치에서 B 기지국의 신호 세기가 가장 크지만, 핸드오프의 빈도를 줄이기 위해, A 기지국의 수신 신호가 가장 양호하도록 안테나를 선택하였다고 한 경우에도, 현재 이동체의 속도(위치 변화 정도)를 고하여 2, 3, 4번 위치에서 B 기지국의 신호 세기가 가장 양호하도록 안테나를 선택할 수도 있다. 즉, 교통 정체 등이 발생하여 현재 이동체인 버스가 2, 3, 4번 위치에서 비교적 장시간 있을 경우(즉 이동체의 속도가 미리 설정된 기준 이상 느릴 경우)에는, 서비스 신호 품질을 고려하여 현재 위치에서 수신 신호의 세기가 가장 큰 기지국(즉 B 기지국)을 선택하도록 할 수도 있다.

<제3 실시예의 제1 상세 구성예>

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 제1 상세 구성예시도이다. 도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 제3 실시예에 따른 중계기와 비교하여, 링크안테나경로설정모듈(32)은 안테나선택제어부(233)의 제어신호(CS1)에 따라 스위칭 동작을 수행하는 N:1 다중선택 스위치 구조의 제1 스위칭부(322)로 구성되며, 도 4의 중계신호처리모듈(24) 및 서비스안테나모듈(26)은 각각 하나의 중계신호처리부(242) 및 하나의 서비스안테나(262)로 구성됨이 도시된다.

또한, 도 4의 수신신호측정모듈(40)은 다수의 커플러(402-1, 402-2 ... 402- N)와, 제2 스위칭부(404), 파일럿신호검출부(406)로 구성됨을 알 수 있다. 각 커플러(402-1, 402-2 ... 402-N)는 링크안테나모듈(30)의 다수의 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)에 각각 하나씩 설치되어, 해당 설치된 안테나에서 수신된 신호를 커플링하여 커플링된 신호(CPL1, CLP2 ... CLPN)를 각각 출력한다. 각 커플러(402-1, 402-2 ... 402-N)에서 출력된 신호는 제2 스위칭부(404)로 제공된다.

제2 스위칭부(404)는 통상의 N:1 스위치로 구성될 수 있으며, 안테나선택제어부(233)의 스캔 제어신호(CS2)에 따라 입력된 신호들(CPL1, CLP2 ... CLPN) 중에서 선택된 하나를 출력한다. 이때 안테나선택제어부(233)에서 상기 스캔 제어신호(CS2)를 통해 상기 제2 스위칭부(404)의 동작을 제어하는 것은, 상기 제2 스위칭부(404)가 입력된 신호들을 하나씩 순차적으로 선택하도록 하는 것이며, 이에 따라 상기 다수의 링크안테나별 수신신호를 순차적으로 스캔하게 된다.

파일럿신호검출부(406)는 상기 제2 스위칭부(404)에서 출력된 순차적으로 출력되는 각 안테나별 수신신호에서 각 기지국별 파일럿 신호의 세기 등을 검출하여 안테나선택제어부(233)로 제공한다.

한편, 안테나선택제어부(233)에는 상기 파일럿신호검출부(406)에서 제공되는 이동체의 위치별 각 링크 안테나에서 수신되는 신호 정보 등을 저장 및 업데이트하며, 해당 정보 및 저장된 정보를 바탕으로 해당 위치에서 적절한 안테나를 선택하는 동작을 처리하기 위해, 안테나선택스케줄러(2332)를 별도로 구분하여 해당 기능 처리를 담당하도록 한다.

<제3 실시예의 제2 상세 구성예>

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 제2 상세 구성예시도이다. 도 6을 참조하면, 제3 실시예의 제2 상세 구성은 도 5에 도시된 제3 실시예의 제1 상세 구성과 비교하여, 중계신호처리부(242)에는 파일럿선택부(2422)가 구비되며, 안테나선택제어부(232)에는 파일럿선택스케줄러(2334)가 별도로 마련됨을 알 수 있다.

중계신호처리부(242) 내에 구비되는 파일럿선택부(2422)는 안테나선택제어부(232)에서 제공되는 파일럿 선택을 위한 제어신호(CS3)에 따라 여러 개의 파일럿 신호가 입력될 때 하나의 파일럿 신호를 선택하여 처리한다. 이때 원하는 파일럿 신호만을 증폭하는 구성을 가지거나, 나머지 파일럿 신호들을 제거하는 구성을 가질 수 있으며, 통상의 파일럿 캔슬러의 구성을 가질 수도 있다.

안테나선택제어부(233)에 구비되는 파일럿선택스케줄러(2334)는 이동체의 위치별 적절한 기지국 선택 정보를 바탕으로, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하는 동작을 처리하기 위해 별도로 마련된 것으로서, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호를 구분하고, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하도록 상기 파일럿선택부(2422)로 제어신호(CS3)를 출력하는 동작을 수행한다.

이와 같은 파일럿선택스케줄러(2334) 및 파일럿선택부(2422)의 구성에 의해, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만 선택되거나, 나머지 파일럿 신호들을 제거되는데, 이는 하나의 안테나를 선택하더라도 해당 안테나에서는 원하는 기지국의 신호외에 다른 기지국의 신호가 수신될 수 있으며, 경우에 따라서는 이러한 다른 기지국의 신호가 원하는 기지국의 신호보다 더 강할 수도 있다. 이러한 다른 기지국의 신호에 의한 간섭 등의 문제를 해결하며, 원하는 파일럿 신호만을 선택하도록 하여, 해당 선택된 기지국외의 다른 기지국으로 이동국이 핸드오프하는 가능성을 줄이게 된다.

<제3 실시예의 제3 상세 구성예>

도 7은 본 발명의 제3 실시예의 제3 상세 구성예시도이다. 도 7을 참조하면, 이전 제3 실시예의 상세 구성들과 비교하여, 중계신호처리모듈(24)이 각각 중계신호 처리를 위해 동일한 구성을 중복적으로 구비하는 제1 중계신호처리부(242) 및 제2 중계신호처리부(244)로 구성되는 것에 특징이 있다. 이와 더불어, 도 4에 도시된 바와 같은 제1스위칭부(322)는 본 상세 구성에는 제1, 제2 중계신호처리부(242, 244)별로 각각 마련되는 제1-1 스위칭부(3222) 및 제1-2 스위칭부(3224)로 구성된다. 또한 제1, 제2 중계신호처리부(242, 244)별로 서비스안테나(서비스안테나1 262-1, 서비스안테나2 262-2)가 별도로 마련된다.

또한, 링크안테나모듈(30)의 다수의 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)별 경로를 안테나선택제어부(233)로부터의 경로절체를 위한 제어신호(CS4)에 따라 개별적으로 제1-1 스위칭부(3222) 또는 제1-2 스위칭부(3224)로 절체하는 경로절체부(70)가 구비된다. 경로절체부(70)는 상기 다수의 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)의 각 경로별로 하나씩 마련되는 2:1 스위치 구조를 가지는 경로절체부1~N(702-1, 702-2 ... 702-N)으로 구성된다. 이때 경로절체부1-N(702-1, 702-2 ... 702-N)의 절체를 위한 제어신호(CS4)는 개별적으로 달리 제공되어, 각기 다르게 절체 동작을 수행하게 된다.

제1-1 스위칭부(3222) 및 제1-2 스위칭부(3224)는 동일한 구조를 가지는 N:1 다중선택 스위치 구조의 제1 스위칭부(322)로 구성되며, 제1-1 스위칭부(3222)는 상기 경로절체부1-N(702-1, 702-2 ... 702-N)의 일 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 제1중계신호처리부(242)와 연결한다. 또한 제1-2 스위칭부(3224)는 상기 경로절체부1-N(702-1, 702-2 ... 702-N)의 다른 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 제2중계신호처리부(244)와 연결한다. 이러한 제1-1 스위칭부(3222) 및 제1-2 스위칭부(3224)의 스위칭 제어신호(CS1)는 개별적으로 달리 제공되어 각기 다르게 절체 동작을 수행하게 된다.

이러한 구성에서, 경로절체부1-N(702-1, 702-2 ... 702-N)에서는 모든 경로를 제1-1 스위칭부(3222)로 절체하도록 하며, 제1-1 스위칭부(3222)에서 안테나 선택을 위한 적절한 스위칭 동작을 할 경우에는, 이와 더불어 제1 중계신호처리부(242)의 동작은 상기 도 4 내지 도 6의 안테나 선택 동작과 유사할 수 있다. 본 실시예의 상세 구성에서는 이때 제2 중계신호처리부(244)를 통해 다른 안테나를 선택하도록 하며, 해당 선택된 안테나를 이용한 중계 동작도 동시에 수행하도록 한다.

예를 들어, 상기 제1-1 스위칭부(322)에서 안테나1(ANT1)을 선택하였을 경우에는 해당 경로절체부1(702-1)을 제외한 나머지 경로절체부2(702-2) 등은 제1-2 스위칭부(3224)로 경로를 절체하도록 제어할 수 있다. 또한 이러한 제1-2 스위칭부(3224)에서는 제어신호CS1[2]에 따라 안테나1(ANT1)을 제외한 나머지 안테나들 중에서 적절한 안테나, 예를 들어 안테나2(ANT2)를 선택한다. 이에 따라 제2 중계 신호처리부(244)에서는 안테나2(ANT2)를 통해 중계 신호 처리 동작을 수행하게 된다.

이와 같이, 상기 제1-2 스위칭부(3224) 및 경로절체부(70), 제2 중계신호처리부(214) 등은 제1-1 스위칭부(3222) 및 제1 중계신호처리부(212)에서 선택된 한개 또는 여러 개의 안테나를 제외한 나머지 안테나들 중에서도 원하는 안테나를 선택할 수 있도록 한다. 이러한 기능은 핸드오프 또는 이동체의 위치 및 전화 환경에 따라 적절히 수행할 수 있다.

상기에서, 물론 제1, 제2 중계신호처리부(242, 244)는 각기 다른 기지국을 대상으로 하여 다른 안테나를 선택할 수 있다. 도 7의 구성에서와 같이, 제1, 제2 중계신호처리부(242, 244)에 각각 파일럿선택부(2422, 2424)가 구비될 수 있으며, 이때 안테나선택제어부(233)내의 파일럿선택스케줄러(2334)에서는 제1, 제2 중계신호처리부(242, 244)에 구비된 각각 파일럿선택부(2422, 2424)의 파일럿 선택 동작을 개별적으로 달리 제어한다.

<제4 실시예>

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 중계기는 기본적으로 상기 제3 실시예에 따른 중계기의 구성에서 링크안테나경로설정모듈(32), 중계신호처리모듈(24) 및 서비스안테나모듈(26)을 각 사업자별로 다수개(M개) 구비한 구성을 가진다. 도 8의 예에서는, 도 7에 도시된 제3 실시예의 제3 상세 구성을 각 사업자별로 중복적으로 구비한 예가 도시된다. 이하의 설명에서는 상기 각 사업자별로 중복 해서 구성되는 구성들을 총칭하여 '사업자별 시스템'이라 한다.

이때 링크안테나모듈(30)은 각 사업자가 공용으로 사용하며, 각 사업자별시스템(1 ... M)과 해당 링크안테나모듈(30)의 각 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)의 경로를 분배 및 합성하기 위한 신호분배합성부(80)가 구비된다. 신호분배합성부(80)는 상기 다수의 안테나(ANT1, ANT2 ... ANTN)의 각 경로별로 하나씩 마련되는 신호분배합성부1-N(802-1, 802-2 ... 802-M)으로 구성된다. 각 신호분배합성부1-N(802-1, 802-2 ... 802-M)은 해당 안테나의 수신 신호를 분배하여 각 사업자별시스템(1 ... M)으로 분배하여 제공하며, 각 사업자별시스템(1 ... M)으로부터 제공되는 송신 신호를 합성하여 해당 안테나로 제공한다.

또한, 안테나별 수신 신호의 측정을 위한 구성에 있어서는, 제3 실시예의 구성과 유사하게, 각 커플러(402-1, 402-2 ... 402-N)에서 링크안테나모듈(30)의 다수의 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN) 별로 수신 신호를 커플링한 신호(CPL1, CLP2 ... CLPN)를 제2 스위칭부(404)로 제공하며, 제2 스위칭부(404)는 안테나선택제어부(233)의 제어신호(CS2)에 따라 입력된 신호들(CPL1, CLP2 ... CLPN) 중에서 선택된 하나를 출력하는 구성을 마찬가지로 구비한다. 이때 본 실시예에서는 상기 제2스위칭부(404)의 출력 신호를 제공받아 각 파일럿신호검출부1-M(406-1 ... 406-M)으로 분배하기 위한 신호분배부(406)가 추가로 더 구비된다. 상기 각 파일럿신호검출부1-M(406-1 ... 406-M)의 출력은 안테나선택제어부(233)로 제공되어, 각 사업자별로 각 안테나별 수신 신호를 검출하게 되며, 각 사업자별로 적절한 안테나를 선택하기 위하여 각 사업자별시스템(1 ... M)에 제어신호(CS1, 3, 4)를 각각 제공 한다. 물론 이 경우에, 안테나선택제어부(233)는 각 사업자별로 각 안테나별 수신 신호를 분석하여 각 사업자별 전파 환경에 대한 정보를 전파환경정보저장부(234)에 저장하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체에서의 이동통신 중계 방법 및 그 중계기의 구성 및 동작이 이루어질 수 있다.

한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기의 다수의 고정형 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)로 구성되는 링크안테나모듈(30)에서는 다수의 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)에 라인부스터1-N(902-1, 902-2 ... 902-N)들이 각각 하나씩 설치될 수 있다. 각 라인부스터1-N(902-1, 902-2 ... 902-N)은 해당 설치된 안테나에서 수신된 신호를 수신 감도를 개선하여 중계신호처리모듈까지의 손실 등을 보상하며, 해당 설치된 안테나를 통해 송신되는 신호를 보상하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 도 6에 도시된 바와 같은 본 발명의 제3 실시예의 제2 상세 구성예에서와 같이, 해당 서빙 기지국의 파일럿 신호를 선택하기 위한 안테나선택제어부(233)에 구비되는 파일럿선택스케줄러(2334) 및 중계신호처리부(242)에 구비되는 파일럿선택부(242)는 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2 실시예의 구성 중 안테나선택제어부(233) 및 중계신호처리모듈(24)에 각각 구비될 수도 있다. 도 3에 도시된 구성은 실시간적으로 현재 수신되는 신호를 측정하는 구성이 아니라, 전파환경정보저장부(234)에 저장된 정보를 바탕으로 서빙 기지국 및 적절한 안테나를 선택하는 구성이며, 이 경우에서도 상기에서와 같이 해당 서빙 기지국의 파일럿 신호를 선택하는 구성을 추가로 더 가질 수 있다.

또한, 상기 도 8에 도시된 바와 같이, 각 사업자별로 시스템을 구성하는 경우에, 이때 링크안테나모듈(30)은 각 사업자가 공용으로 사용하도록 구성되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 각 사업자별로 해당 사업자별 링크안테나모듈들을 각각 별도록 구비하도록 구성할 수도 있다. 그럴 경우에는 링크안테나모듈을 포함한 도 제3 실시예의 구성들이 각 사업자별로 별도로 중복되게 마련될 수 있다.

또한, 상기에서 링크안테나모듈(30)의 각 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)은 각기 다른 방향을 향하도록 적절히 설치됨과 아울러, 본 발명의 특징적인 기능을 보다 원활히 수행하도록 각기 다른 빔패턴을 가지도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 다수의 기지국이 밀집하는 도심 지역과는 달리 비교적 소수의 기지국이 드물게 분포되는 개활지 지역에서는 이동체의 좌우측(도로의 좌우측) 방향의 안테나가 넓은 빔패턴을 가지도록 구성할 수 있다. 이러한 빔패턴은 해당 안테나의 방사판에 열을 지어 구비되는 방사소자들의 열의 수를 조정함으로써 가능할 수 있다. 이외에도, 상기 본 발명의 실시예들의 설명에서는 제1스위칭부(322) 등을 통해 다수의 안테나들을 선택할 수 있는 구성을 가지는 것으로 설명하였는데, 이와 같이, 두개 이상의 안테나들을 공통적으로 선택할 경우에는 이들간의 빔패턴이 합성되어 개별적으로 각각의 안테나들이 가지는 빔패턴과는 다른 빔패턴을 가질 수 있는데, 이와 같이 다수의 안테나를 공통적으로 선택하여 경우에 따라서는 빔패턴을 넓게 가져가거나 하는 등의 구성을 더 가질 수도 있다.

또한, 상기 제3 실시예에서의 링크안테나모듈(30)의 다수의 링크 안테나들(ANT1, ANT2 ... ANTN)은 고정형 안테나로 구성되는 것으로 설명하였으나, 각 안테나들은 제1 실시예의 안테나와 유사하게 구동부 등을 통해 회전가능하도록 구성될 수도 있다. 이때에는 안테나제어모듈에서 해당 구동부를 적절히 제어하여 각 안테나의 수신 방향도 적절히 가변할 수 있도록 하는 동작을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제1, 제2 실시예의 설명에서는 전파환경정보저장부(234)에 저장되는 전파환경에 대한 정보로는 각각의 위치에서의 수신전파의 세기별 기지국 정보, 기지국의 방위정보, 해당 기지국의 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향정보 등인 것으로 설명하였으나, 또한, 실제로 중계기 자체는 현재 설정된 프로그램에 따라 단순히 해당 위치에서 설정된 방향으로 링크 안테나의 지향방향을 조정하도록 구성될 수도 있으며, 이때에는 기본적으로 해당 위치에서 어떤 안테나를 선택할 것인지에 대한 정보만이 전파환경정보저장부(234)에 저장될 수도 있다.

또한, 상기의 설명에서 안테나제어모듈(23)은 논리적으로는 중계신호처리모듈(24) 등과 구별되는 것으로 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로서, 실제로는 중계신호처리모듈(24)에서 신호 중계 처리를 수행하는 중앙처리장치(CPU) 등으로 구성되는 제어 장치와 하나의 하드웨어 장치로 구성 수 있다.

또한, 상기에서는 본 발명의 중계기가 다수의 기지국들과 통신을 하는 것으로 설명하였으나, 이러한 기지국들외에 고정형 중계기와 통신을 수행할 수도 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발 명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 일반적인 핸드오프를 설명하기 위한 이동통신 시스템의 구성도

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도

도 5는 본 발명의 제3 실시예의 제1 상세 구성 예시도

도 6은 본 발명의 제3 실시예의 제2 상세 구성 예시도

도 7은 본 발명의 제4 실시예의 제3 상세 구성 예시도

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이동체에 설치되는 중계기의 블록 구성도

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링크안테나모듈의 블록 구성도

도 10은 이동체의 이동 경로 및 이동 경로상의 기지국 서비스 영역의 일 예시도

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전파환경정보저장부에 저장되는 환정 정보의 예시도

Claims (21)

1. 이동체에 설치되는 중계기에 있어서,

   기지국과의 무선 통신을 수행하며, 미리 설정된 방향을 향하도록 각각 설치되는 다수의 링크안테나를 구비하는 링크안테나모듈과,

   상기 링크안테나모듈의 다수의 링크안테나 중 적어도 하나를 선택하여 후단과의 경로를 연결하는 링크안테나경로설정모듈과,

   상기 이동체내의 이동국들과 무선통신을 수행하며, 상기 이동체 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 서비스안테나를 구비하는 서비스안테나모듈과,

   상기 링크안테나경로설정모듈을 통해 상기 링크안테나모듈과 연결되어, 상기 링크안테나모듈과 상기 서비스안테나모듈간의 송수신 중계 신호를 처리하는 중계신호처리모듈과,

   상기 이동체의 현재 이동 정보를 측정하여 제공하는 이동정보제공모듈과,

   상기 링크안테나모듈의 수신 신호를 측정하여 현재의 전파 환경에 대한 정보를 제공하는 수신신호측정모듈과,

   상기 수신신호측정모듈 및 상기 이동정보제공모듈에서 제공되는 정보를 통해 현재 이동 상태 및 전파 환경을 파악하고 이에 대한 정보를 내부 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하며, 상기 저장된 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국을 선택하며, 선택한 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선택하도록 상기 링크안테나경로설정모듈의 동작을 제어하는 안테나선 택제어부를 구비하는 안테나제어모듈을 포함함을 특징으로 하는 중계기.
2. 제1항에 있어서, 상기 이동정보제공모듈은 상기 이동체의 위치 및 진행 방향을 검출함을 특징으로 하는 중계기.
3. 제1항에 있어서, 상기 링크안테나경로설정모듈은 상기 다수의 링크안테나의 경로 중 어느 하나를 선택하는 N:1 스위치의 구조를 가지거나, 상기 다수의 링크안테나의 경로 중 두개 이상을 선택하여 하나의 출력으로 출력하기 위한 N:1 다중선택 스위치의 구조를 가짐을 특징으로 하는 중계기.
4. 제1항에 있어서, 상기 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트되는 정보는 각 위치 및 방향에 따른 각 링크안테나별 파일럿 신호의 세기를 포함함을 특징으로 하는 중계기.
5. 제1항에 있어서, 상기 링크안테나모듈은 상기 다수의 링크안테나들에 각각 하나씩 설치되며, 해당 설치된 안테나에서 수신된 신호를 수신 감도를 개선하여 상 기 중계신호처리모듈까지의 손실 등을 보상하며, 해당 설치된 안테나를 통해 송신되는 신호를 보상하는 라인부스터를 구비함을 특징으로 하는 중계기.
6. 제1항에 있어서, 상기 링크안테나모듈의 상기 다수의 링크안테나들은 구동부에 의해 수신방향 조정가능하도록 회전하는 회전형 안테나로 구성됨을 특징으로 하는 중계기.
7. 제1항에 있어서, 상기 수신신호측정모듈은

   상기 다수의 링크안테나에 각각 하나씩 설치되어, 해당 설치된 링크안테나에서 수신된 신호를 커플링하여 커플링된 신호를 각각 출력하는 다수의 커플러와,

   N:1 스위치로 구성되며, 상기 안테나선택제어부의 스캔 제어신호에 따라 상기 다수의 커플러에서 출력된 신호들 중에서 선택된 하나를 출력하는 제2 스위칭부와,

   상기 제2 스위칭부에서 출력된 순차적으로 출력되는 각 안테나별 수신신호에서 각 기지국별 파일럿 신호의 세기를 검출하여 상기 안테나선택제어부로 제공하는 파일럿신호검출부를 포함하며,

   상기 안테나선택제어부는 상기 다수의 링크안테나별 수신신호를 순차적으로 스캔하기 위해 상기 스캔 제어신호를 통해 상기 제2 스위칭부가 입력된 신호들을 하나씩 순차적으로 선택하도록 제어함을 특징으로 하는 중계기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중계신호처리모듈은 상기 안테나선택제어부에서 제공되는 파일럿 선택 제어신호에 따라 여러 개의 파일럿 신호 중 선택된 파일럿 신호만을 선택하여 처리하는 파일럿선택부를 구비하며,

   상기 안테나선택제어부는 상기 이동체의 위치별 기지국 선택 정보를 바탕으로, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하는 동작을 처리하며, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호를 구분하고, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하도록 상기 파일럿선택부로 파일럿 선택 제어신호를 출력하는 파일럿선택스케줄러를 구비함을 특징으로 하는 중계기.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 중계신호처리모듈은 각각 중계신호 처리를 위해 동일한 구성을 중복적으로 구비하는 제1 중계신호처리부 및 제2 중계신호처리부를 구비하며,

   상기 서비스안테나모듈은 상기 제1, 제2 중계신호처리부별로 서비스안테나를 구비하며,

   상기 링크안테나경로설정모듈은 상기 제1, 제2 중계신호처리부별로 각각 마 련되어 상기 안테나선택제어부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 동작하는 제1-1, 제1-2 스위칭부 및 상기 다수의 링크안테나별 경로를 상기 안테나선택제어부로부터의 경로절체 제어신호에 따라 개별적으로 상기 제1-1 스위칭부 또는 제1-2 스위칭부로 절체하는 경로절체부를 구비하며,

   상기 제1-1, 제1-2 스위칭부는 N:1 다중선택 스위치 구조를 가지며, 상기 제1-1 스위칭부는 상기 경로절체부로의 일 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 상기 제1중계신호처리부와 연결한다. 상기 제1-2 스위칭부는 상기 경로절체부의 다른 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 상기 제2중계신호처리부와 연결함을 특징으로 하는 중계기.
10. 이동체에 설치되는 중계기에 있어서,

    기지국과의 무선 통신을 수행하며, 미리 설정된 방향을 향하도록 각각 설치되는 다수의 링크안테나를 구비하는 링크안테나모듈과;

    각각 이동통신 서비스 사업자별 장치를 구비한 다수의 사업자별시스템과;

    상기 링크안테나모듈의 각 링크안테나들의 경로를 분배 및 합성하여 상기 다수의 사업자별시스템과 연결하기 위한 신호분배합성부와;

    상기 이동체의 현재 이동 정보를 측정하여 제공하는 이동정보제공모듈과;

    상기 링크안테나모듈의 수신 신호를 측정하여 각 사업자별 현재의 전파 환경에 대한 정보를 제공하는 수신신호측정모듈과;

    상기 수신신호측정모듈 및 상기 이동정보제공모듈에서 제공되는 정보를 통해 현재 이동 상태 및 각 사업자별 전파 환경을 파악하고 이에 대한 정보를 내부 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하며, 상기 저장된 정보를 통해 각 위치에서의 각 사업자별 서빙 기지국을 선택하며, 선택한 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선택하도록 상기 링크안테나 경로설정을 위한 제어신호를 상기 각 사업자별시스템으로 제공하는 안테나선택제어부를 구비하는 안테나제어모듈을 포함하며;

    상기 다수의 사업자별시스템은 각각,

    상기 안테나선택제어부로부터의 경로설정을 위한 제어신호에 따라 상기 링크안테나모듈의 다수의 링크안테나 경로 중 적어도 하나를 선택하여 후단과의 경로를 연결하는 링크안테나경로설정모듈과,

    상기 이동체내의 이동국들과 무선통신을 수행하며, 상기 이동체 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 서비스안테나를 구비하는 서비스안테나모듈과,

    상기 링크안테나경로설정모듈을 통해 상기 링크안테나모듈과 연결되어, 상기 링크안테나모듈과 상기 서비스안테나모듈간의 송수신 중계 신호를 처리하는 중계신호처리모듈을 구비함을 특징으로 하는 중계기.
11. 제10항에 있어서, 상기 수신신호측정모듈은

    상기 다수의 링크안테나에 각각 하나씩 설치되어, 해당 설치된 링크안테나에 서 수신된 신호를 커플링하여 커플링된 신호를 각각 출력하는 다수의 커플러와,

    N:1 스위치로 구성되며, 상기 안테나선택제어부의 스캔 제어신호에 따라 상기 다수의 커플러에서 출력된 신호들 중에서 선택된 하나를 출력하는 제2 스위칭부와,

    상기 제2스위칭부의 출력 신호를 제공받아 상기 사업자별시스템의 수만큼 분배하는 신호분배부와,

    각 사업자별로 마련되어 상기 신호분배부 출력된 각 안테나별 수신신호에서 해당 사업자별 각 기지국의 파일럿 신호의 세기를 검출하여 상기 안테나선택제어부로 제공하는 다수의 파일럿신호검출부를 포함하며,

    상기 안테나선택제어부는 상기 다수의 링크안테나별 수신신호를 순차적으로 스캔하기 위해 상기 스캔 제어신호를 통해 상기 제2 스위칭부가 입력된 신호들을 하나씩 순차적으로 선택하도록 제어함을 특징으로 하는 중계기.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 사업자별시스템들의 상기 중계신호처리모듈은 상기 안테나선택제어부에서 제공되는 파일럿 선택 제어신호에 따라 여러 개의 파일럿 신호 중 선택된 파일럿 신호를 처리하는 파일럿선택부를 구비하며,

    상기 안테나선택제어부는 상기 이동체의 위치별 각 사업자 기지국 선택 정보를 바탕으로, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하는 동작을 처리하며, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호를 구분하고, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하도록 각 사업자별시스템의 상기 중계신호처리모듈에 구비되는 상기 파일럿선택부로 파일럿 선택 제어신호를 출력하는 파일럿선택스케줄러를 구비함을 특징으로 하는 중계기.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서,

    상기 사업자별시스템들의 상기 중계신호처리모듈은 각각 중계신호 처리를 위해 동일한 구성을 중복적으로 구비하는 제1 중계신호처리부 및 제2 중계신호처리부를 구비하며,

    상기 서비스안테나모듈은 상기 제1, 제2 중계신호처리부별로 서비스안테나를 구비하며,

    상기 링크안테나경로설정모듈은 상기 제1, 제2 중계신호처리부별로 각각 마련되어 상기 안테나선택제어부로부터의 스위칭 제어신호에 따라 동작하는 제1-1, 제1-2 스위칭부 및 상기 다수의 링크안테나별 경로를 상기 안테나선택제어부로부터의 경로절체 제어신호에 따라 개별적으로 상기 제1-1 스위칭부 또는 제1-2 스위칭부로 절체하는 경로절체부를 구비하며,

    상기 제1-1, 제1-2 스위칭부는 N:1 다중선택 스위치 구조를 가지며, 상기 제1-1 스위칭부는 상기 경로절체부로의 일 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 상기 제1중계신호처리부와 연결하며, 상기 제1-2 스위칭부 는 상기 경로절체부의 다른 절체 경로들과 연결되어 이들 중 다중으로 선택될 수 있는 경로를 상기 제2중계신호처리부와 연결함을 특징으로 하는 중계기.
14. 이동체에 설치되는 중계기에 있어서,

    기지국과의 무선 통신을 수행하며, 미리 설정된 방향을 향하도록 각각 설치되는 다수의 링크안테나를 구비하는 링크안테나모듈과,

    상기 링크안테나모듈의 다수의 링크안테나 중 적어도 하나를 선택하여 후단과의 경로를 연결하는 링크안테나경로설정모듈과,

    상기 이동체내의 이동국들과 무선통신을 수행하며, 상기 이동체 내부에 설치되는 적어도 하나 이상의 서비스안테나를 구비하는 서비스안테나모듈과,

    상기 링크안테나경로설정모듈을 통해 상기 링크안테나모듈과 연결되어, 상기 링크안테나모듈과 상기 서비스안테나모듈간의 송수신 중계 신호를 처리하는 중계신호처리모듈과,

    상기 이동체의 현재 이동 정보를 측정하여 제공하는 이동정보제공모듈과,

    상기 이동정보제공모듈에서 제공되는 정보를 통해 현재 이동 상태를 파악하고 내부 전파환경정보저장부에 저장된 각 위치별 각 방향의 기지국 신호에 대한 정보를 포함하는 전파환경에 대한 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국을 선택하며, 선택한 기지국의 수신 신호가 가장 양호하게 수신되는 방향의 링크안테나를 선택하도록 상기 링크안테나경로설정모듈의 동작을 제어하는 안테나제어모듈을 포함 함을 특징으로 하는 중계기.
15. 제14항에 있어서,

    상기 중계신호처리모듈은 상기 안테나제어모듈에서 제공되는 파일럿 선택 제어신호에 따라 여러 개의 파일럿 신호 중 선택된 파일럿 신호를 처리하는 파일럿선택부를 구비하며,

    상기 안테나제어모듈은 상기 이동체의 위치별 기지국 선택 정보를 바탕으로, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하는 동작을 처리하며, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호를 구분하고, 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하도록 상기 파일럿선택부로 상기 파일럿 선택 제어신호를 출력하는 파일럿선택스케줄러를 구비함을 특징으로 하는 중계기.
16. 이동체에서의 이동통신 중계 방법에 있어서,

    상기 이동체의 현재 이동 상태 및 전파 환경을 파악하는 과정과,

    상기 파악한 이동 상태 및 전파 환경에 대한 정보를 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트하는 과정과,

    상기 저장된 정보 및 상기 파악한 이동 상태와 전파 환경에 대한 정보를 통해 각 위치에서의 서빙 기지국을 선택하며, 선택한 기지국의 수신 신호가 가장 양 호하게 수신되는 방향을 확인하는 과정과,

    상기 확인한 방향에 따라 상기 이동체에 다수의 방향에 각각 설치된 기지국과의 통신을 위한 다수의 링크안테나들 중 적어도 하나를 선택하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 중계 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 전파환경정보저장부에 저장 및/또는 업데이트되는 정보는 상기 이동체의 각 위치 및 방향에 따른 각 링크안테나별 파일럿 신호의 세기를 포함함을 특징으로 하는 중계 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 이동 상태를 파악하는 것은 상기 이동체의 위치 및 진행 방향을 파악하는 것이며,

    상기 전파 환경을 파악하는 것은 상기 이동체의 각 위치 및 방향에 따른 상기 다수의 링크안테나별 수신되는 각 파일럿 신호를 파악하는 것임을 특징으로 하는 중계 방법.
19. 제16항에 있어서, 상기 현재 이동 상태 및 전파 환경을 통해 각 위치에서 서빙 기지국을 선택하는 것은 전체적으로 상기 서빙 기지국의 변경 횟수가 적도록 선 택하여 핸드오프 빈도를 줄이도록 함을 특징으로 하는 중계 방법.
20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확인한 방향에 따라 상기 이동체에 다수의 방향에 각각 설치된 기지국과의 통신을 위한 다수의 링크안테나들 중 적어도 하나를 선택하는 과정은

    상기 이동체의 속도가 미리 설정된 기준 이상 느릴 경우 해당 위치에서 수신 신호가 가장 양호한 기지국 방향의 링크안테나를 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 중계 방법.
21. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기지국 선택에 따라 해당 선택된 기지국의 파일럿 신호만을 선택하여 중계하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 중계 방법.

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