KR20100079621A - 씨피엔 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치 및 방법 - Google Patents

씨피엔 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

CPN 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치가 개시된다. CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치는 이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하고, 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 이동통신신호 중계장치모국 및 상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하고, 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 적어도 하나 이상의 이동통신신호 중계장치자국을 구비한다.

Description

씨피엔 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치 및 방법 {Mobile communication repeater using Customer Premises Network reserved line and method thereof}
본 발명은 CPN(Customer Premises Network) 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 공동주택 등에서 CPN 예비회선을 이용하여 이동통신의 음영지역을 해결하는 이동통신신호 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.
건물 및 지하에서 이동통신 음영지역이 발생하는 경우, 이를 해소하기 위해서 기존에는 광케이블이나 RF 동축 케이블을 시설하여 이동통신 신호를 중계하였다. 그러나 이러한 중계 방식은 광케이블 또는 RF 동축 케이블의 설치 시 많은 비용과 시간이 소요되며 중계 장치도 고가라는 문제가 있다. 또한 기간 통신사업자의 광 선로를 경유하게 되는 경우 선로 임대비용으로 인하여 고정적인 유지관리비용이 발생한다.
따라서, 별도로 케이블을 설치하지 않으면서도 이동통신신호를 중계할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 건물 신축 시 설치되는 CPN 회선 중 사용하지 않는 예비회선을 이용하여 이동통신신호의 음영지역을 해결하며, 저가의 발광소자를 채택함으로써 저렴한 비용으로 구축이 가능한 이동통신신호 중계장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치는, CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치에 있어서,
이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하고, 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 이동통신신호 중계장치모국; 및 상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하고, 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 적어도 하나 이상의 이동통신신호 중계장치자국을 구비한다.
상기 이동통신신호 중계장치모국은 상기 이동통신신호의 송신 및 수신을 수행하는 모국안테나 ; 주파수 차이를 이용하여 상기 모국안테나로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 상기 모국안테나로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 모국송수신필터 ; 상기 모국송수신필터로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 모국하강변환기 ; 상기 CPN 예비회선을 통해 수신되는 상기 변 환이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 모국상승변환기 ; 상기 모국하강변환기에서 출력되는 상기 이동통신신호를 상기 CPN 예비회선에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하거나, 상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 모국상승변환기로 전송하는 모국신호변환기 ; 및 상기 모국송수신필터, 상기 모국하강변환기, 상기 모국상승변환기, 상기 모국신호변환기의 동작을 제어하는 모국프로세서부를 구비한다.
상기 이동통신신호 중계장치모국은, 상기 이동통신기지국으로부터 입력되는 상기 이동통신신호의 경로손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 모국프로세서부로 제공하는 모국전력검출기를 더 구비한다.
상기 모국신호변환기는 상기 CPN 예비회선이 광선로인 경우, 상기 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국파장분할 다중화소자 ; 상기 모국하강변환기로부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 상기 모국파장분할 다중화소자로 출력하는 모국발광소자 ; 및 상기 광선로로부터 상기 모국파장분할 다중화소자를 거쳐 출력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 모국수광소자를 구비한다.
상기 모국신호변환기는, 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, 상기 UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국주파수분할 다중화소자 ; 및 상기 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 모국임피던스 변환기를 구비하며, 상기 모국임피던스 변환기는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현된다.
상기 모국상승변환기 및 상기 모국하강변환기는, 상기 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 모국프로세서부에 의해서 그 이득률이 제어되는 모국가변이득증폭기를 구비한다.
상기 이동통신신호 중계장치자국은, 주파수차이를 이용하여 상기 이동통신단말기로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 상기 이동통신단말기로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 자국송수신필터; 상기 자국송수신필터로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 자국하강변환기 ; 상기 CPN 예비회선을 통해 수신되는 상기 변환이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 자국상승변환기 ; 상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 상기 자국상승변환기로 전송하거나, 상기 자국하강변환기에서 출력되는 상기 이동통신신호를 상기 CPN 예비회선에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하는 자국신호변환기 ; 및 상기 자국송수신필터, 상기 자국하강변환기, 상기 자국상승변환기, 상기 자국신호변환기의 동작을 제어하는 자국프로세서부를 구비한다.
상기 이동통신신호 중계장치자국은, 상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호의 상기 CPN 예비회선의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 자국프로세서부로 제공하는 자국전력검출기를 더 구비한다.
상기 자국신호변환기는, 상기 CPN 예비회선이 광선로인 경우, 상기 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국파장분할 다중화소자 ; 상기 자국하강변환기로부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 상기 자국파장분할 다중화소자로 출력하는 자국발광소자 ; 및 상기 광선로로부터 상기 자국파장분할 다중화소자를 거쳐 출력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 자국수광소자를 구비한다.
상기 자국신호변환기는, 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, 상기 UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국주파수분할 다중화소자 ; 및 상기 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 자국임피던스 변환기를 구비하며, 상기 자국임피던스 변환기는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현된다.
상기 자국상승변환기 및 상기 자국하강변환기는, 상기 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 자국프로세서부에 의해서 그 이득률이 제어되는 자국가변이득증폭기를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법은 이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하는 단계, 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 단계, 상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하는 단계 및 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 단계를 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치 및 방법은 공동주택, 다세대 주택, 단독 주택, 대형 건물 등에서 발생하는 전파 음영지역을 해소할 수 있다.
또한, 건물 신축과 함께 설치된 CPN 예비회선을 이용하므로, 별도로 중계장치를 위한 통신라인을 설치할 필요가 없어서 초기 설치시간 및 비용을 절감할 수 있고, 추후 별도의 유지관리비용이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치는 CPN 예비회선의 주파수 대역을 확대함으로써 향후 도입되는 다른 무선 서비스의 중계 장치로 활용될 수 있다. 즉, GPS 신호를 중계한다거나 지상파 DMB 신호를 CPN 예비회선을 통하여 중계하는 용도로 폭 넓게 활용하는 것이 가능한 장점이 있다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시 예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치(100)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치(100)는 이동통신기지국(101)으로부터 이동통신신호를 수신하고, 상기 CPN 예비회선(103)의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 이동통신신호 중계장치모국(102) 및 상기 변환이동통신신호를 CPN 예비회선(103)을 통해 수신하고, 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기(105)로 전달하는 적어도 하나 이상의 이동통신신호 중계장치자국(104)을 구비한다.
이동통신신호 중계장치자국(104)은 하나의 이동통신신호 중계장치모국(102)에 대하여 복수개가 연결될 수 있으며, 도 1에서는 하나만 연결되는 것을 도시하고 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 이동통신 신호 중계장치 모국(102)은 이동통신 기지국(101)으로부터 송신된 이동통신신호를 CPN 예비회선 주파수대역에 알맞은 변환이동통신신호로 변환한다. 변환이동통신신호는 CPN 예비회선(103)을 통해 이동통신신호 중계장치자국(104)으로 전송된다. 이동통신신호 중계장치 자국(104)은 변환이동통신신호를 이동통신신호로 변환하여 이동통신 단말기(105)로 전송한다.
반대로, 이동통신단말기(105)의 송신신호를 전송함에 있어, 이동통신신호 중계장치자국(104)은 이동통신단말기(105)가 출력하는 이동통신신호를 CPN 예비회선(103)에 전송하기 적합한 변환이동통신신호로 변환하여 CPN 예비회선(103)을 통하여 전송한다. 이동통신신호 중계장치모국(102)에서는 변환이동통신신호를 수신하여 이동통신신호로 변환하여 이를 이동통신 기지국(101)으로 전송한다.
본 발명의 실시예에 따른 중계장치(100)는 공동주택이나 다세대/단독 주택에서 건물 신축 시 설치한 CPN 예비회선(103)을 이용한다. 이 중계장치(100)는 미사용 중인 CPN 예비회선(103)으로 이동통신신호를 전송하며, 기존에 CPN용으로 설치된 광 선로나 UTP 선로를 사용하므로 설치공사에 필요한 비용과 시간을 절감할 수 있으며, 건물주(이용자)가 소유하고 있는 회선이므로 추후 별도의 선로임대 비용이 발생하지 않는다는 장점이 있다. CPN은 특등급 인증아파트의 경우 광코아가 4가닥, UTP 선로가 4가닥이 설치되어 있으며 본 발명의 중계장치(100)는 디지털 가입자 회선(DSL)이나 인터넷 TV용으로 사용하고 있는 주회선을 사용하지 않고 예비회선을 활용함으로 서비스간 상호 간섭 및 영향을 원천적으로 배제할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 이동통신신호 중계장치모국의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 이동통신신호 중계장치모국(102)은 이동통신신호의 송신 및 수신을 수행하는 모국안테나(201), 주파수 차이를 이용하여 모국안테나(201)로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 상기 모국안테나(201)로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 모국송수신필터(202), 모국송수신필터(202)로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 모국하강변환기(203), CPN 예비회선(103)을 통해 수신되는 변환이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 모국상승변환기(204), 모국하강변환기(203)에서 출력되는 이동통신신호를 CPN 예비회선(103)에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하거나, CPN 예비회선(103)으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 모국상승변환기(204)로 전송하는 모국신호변환기(205) 및 모국송수신필터(202), 모국하강변환 기(203), 모국상승변환기(204), 모국신호변환기(205)의 동작을 제어하는 모국프로세서부(206)를 구비한다.
이동통신신호 중계장치모국(102)은, 이동통신기지국(101)으로부터 입력되는 상기 이동통신신호의 경로손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 모국프로세서부(206)로 제공하는 모국전력검출기(207)를 더 구비한다.
즉, 모국전력검출기(207)는 이동통신기지국(101)으로부터 중계장치모국(102)까지 이동통신신호가 순방향으로 이동하는데 발생할 수 있는 이동통신신호의 공간경로손실을 보상하기 위하여 도 3의 모국발광소자(402)로 입력되기 전의 이동통신신호의 전력을 검출하는 것이다.
도 3은 CPN 예비회선이 광 선로인 경우 도 2의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
모국신호변환기(205)는 CPN 예비회선(103)이 광선로인 경우, 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국파장분할 다중화소자(401), 모국하강변환기(203)로부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 모국파장분할 다중화소자(401)로 출력하는 모국발광소자(402) 및 광선로로부터 모국파장분할 다중화소자(401)를 거쳐 출력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 모국수광소자(403)를 구비한다. CPN예비회선(103) 중에서 광선로를 이용한다면, 이동통신신호를 광신호로 변환하거나 광신호를 이동통신신호로 변환시켜야 한다.
따라서, 모국발광소자(402)는 모국안테나(201)를 통해 들어오는 이동통신신 호를 CPN예비회선(103) 즉, 광선로를 통과할 수 있는 광신호로 변환시킨다. 모국발광소자(402)는 입력되는 신호에 따라서 빛의 밝기가 변화되는 원리를 이용하여 이동통신신호를 광신호(변환이동통신신호)로 변환시킨다. 반대로, 광선로로부터 입력되는 광신호(변환이동통신신호)를 이동통신신호로 변환시키기 위해서는 모국수광소자(403)가 이용된다. 모국파장분할 다중화소자(401)는 CPN 예비회선(103)으로 출력되는 신호와 CPN 예비회선(103)으로부터 입력되는 신호의 파장 차이를 이용하여 분리하여 전송하는 기능을 수행한다.
기존 광중계기급에 사용되는 DFB 발광소자는 전송거리가 길고 성능이 뛰어나지만 가격이 고가이기 때문에 개별 가구의 음영지역 해소에는 적합하지 않다. 따라서, 본 발명에서는 저가의 FP 발광소자 및 수광소자를 사용하여 가격적인 문제를 해결한다.
도 4는 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우 도 2의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
모국신호변환기(205)는 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국주파수분할 다중화소자(미도시) 및 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 모국임피던스 변환기(300)를 구비하며, 상기 모국임피던스 변환기(300)는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현된다.
이동통신신호의 임피던스는 RF 무선 신호 경우 일반적으로 50ohm 정도이다. 따라서 UTP 선로와 이동통신신호의 임피던스가 일치하지 않으므로 그대로 연결하는 경우 임피던스 부정합에 의한 손실이 크게 발생한다. 이를 방지하기 위하여 임피던스 정합 회로를 이용한 모국임피던스 변환기(300)가 요구된다.
모국임피던스 변환기(300)는 임피던스가 크게 차이가 나는 경우 이를 매칭시키기 위해 일반적으로 널리 이용되는 BALUN(Balanced-Unbalanced)을 이용하여 구현한다. 도 4는 BALUN의 구성을 도식적으로 표현한 것이다. 도 4에 도시한 바와 같이, UTP 선로를 통하여 송수신되는 신호는 임피던스가 100 ohm 이며, 신호의 특성은 중심이 접지되어 있는 Balanced 신호의 형태이다. 반면에 이동통신신호는 임피던스가 50ohm이며 한쪽이 반드시 접지가 되어 있어야 하는 Un-balanced 신호의 형태이다. 이러한 두 신호를 적절하게 결합하는 기능을 수행하는 것이 BALUN이며, 대부분 트랜스포머로 구현이 가능하다.
도 5는 도 2에 도시한 모국하강변환기의 구성을 설명하는 도면이다.
모국하강변환기(203)는 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선(103)의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 모국프로세서부(206)에 의해서 그 이득률이 제어되는 모국가변이득증폭기(504)를 구비한다.
도 5를 참조하여 좀 더 설명하면, 하강 변환기(203)는 입력되는 이동통신 신호를 하강 변환하는 기능을 수행하는 믹서(501), 적절한 CPN 예비회선(103)의 대역으로 하강변환 하기 위한 주파수를 선정하는 기능을 수행하는 국부 발진기(502), 하강 변환된 신호 이외의 다른 신호를 제거하는 SAW 필터(503), 이동통신기지국(101)과 모국(102) 사이의 무선 전송 구간의 경로 손실을 자동으로 보상하기 위한 모국가변이득증폭기(504)로 구성된다.
예를 들어, 이동통신신호의 주파수 대역이 2.16GHz의 WCDMA 신호인 경우 이 신호는 CPN 예비회선 대역으로 전송하기 위해서는 중간 주파수 대역의 신호로 변환 되어야 한다. 중간 주파수를 이동통신신호 중계장치에서 통상적으로 많이 사용하는 60MHz로 가정한다면 국부발진기(502)의 신호는 2.1GHz로 결정되어야 한다. 이때 하강 변환된 신호는 2.16GHz - 2.1GHz = 0.06GHz = 60MHz가 된다.
또한, 모국전력검출기(207)는 이동통신기지국(101)에서 모국(102)까지 이동통신신호가 오는 동안에 발생한 공간경로손실을 보충하기 위해서 모국신호변환기(205)로 입력되는 이동통신신호의 전력을 측정하여 그 측정된 값을 모국프로세서부(206)로 전송한다. 모국프로세서부(206)는 공간경로손실이 없는 경우의 이동통신신호의 전력값을 저장하고 있다가 모국전력검출기(207)에서 입력되는 값과 비교하여 이동통신신호의 공간경로손실을 파악한다. 그리고, 모국프로세서부(206)는 모국가변이득증폭기(504)의 이득률을 조절하여 CPN예비회선(103)으로 출력되는 신호를 증폭시켜 손실을 보상한다.
도 6은 도 2에 도시한 모국상승변환기의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 모국상승변환기(204)는 CPN 예비회선(103)이 광 선로인 경우, 광 선로에서의 손실을 보상하는 기능을 수행하는 모국가변이득증폭기(601), CPN 예비회선(103)을 통해 전송된 신호 중 이동통신 주파수 대역의 신호만을 정교하게 추출하는 SAW 필터(602), CPN 예비회선 주파수 대역의 신호를 이동통신 신호로 상승 변환하는 기능을 수행하는 믹서(603), 적절한 주파수 대역의 신호로 상승 변환하도록 주파수를 발생하는 국부발진기(604)로 구성된다.
예를 들어, CPN 예비회선(103)를 통하여 60MHz의 주파수 대역으로 변환이동통신신호가 전송되어 온 경우, 이 신호를 2.16GHz 대역의 이동통신신호로 변환하기 위해서 국부 발진기(604)는 2.1GHz의 신호를 출력하여야 한다.
광 선로를 통하여 전송하는 경우 1Km를 전송할 때 약 0.7dB 정도의 손실이 발생하게 된다. 최대 10dB 정도의 손실을 자동으로 보상하는 기능은 모국가변이득증폭기(601)에 의해서 수행된다. 만일 2Km를 전송하여야 한다면 손실은 약 2dB가 발생하며 이때 모국프로세서부부(206)는 모국가변이득 증폭기(601)의 이득률을 조정하여 2dB의 손실을 자동으로 보상하도록 동작한다. 이때에도, 모국전력검출기(207)가 함께 동작할 수 있다.
모국송수신필터(202)는 단일의 모국안테나(201)를 사용하는 FDD(Frequency Division Duplex) 시스템에서 송신 신호와 수신 신호를 분리하는 기능을 수행한다. FDD 방식의 신호는 동일한 안테나를 송신신호와 수신신호가 주파수 차이를 두고 공유하는 방식이다.
도 7은 FDD 방식의 신호의 특징을 나타낸다. 즉, 이동통신기지국(101)에서 모국(102)으로 입력되는 순방향신호와 모국(102)에서 이동통신기지국(101)으로 출력되는 역방향신호가 주파수 차이에 따라 분리되어 있음을 알 수 있다.
도 8은 도 1에 도시한 이동통신신호 중계장치자국의 구성도이다.
이동통신신호 중계장치자국(104)은, 주파수차이를 이용하여 이동통신단말기(105)로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 이동통신단말기(105)로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 자국송수신필터(802), 자국송수신필터(802)로부터 출 력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 자국하강변환기(803), CPN 예비회선(103)을 통해 수신되는 상기 변환이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 자국상승변환기(804), CPN 예비회선(103)으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 자국상승변환기(804)로 전송하거나, 자국하강변환기(803)에서 출력되는 이동통신신호를 CPN 예비회선(103)에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하는 자국신호변환기(805) 및 자국송수신필터(802), 자국하강변환기(803), 자국상승변환기(804), 자국신호변환기(805)의 동작을 제어하는 자국프로세서부(806)를 구비한다.
이동통신신호 중계장치자국(104)은, 상기 CPN 예비회선(103)으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선(103)의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 자국프로세서부(806)로 제공하는 자국전력검출기(807)를 더 구비한다.
즉, CPN 예비회선(103)을 통과하여 중계장치자국(104)에 변환이동통신신호가 도달할때까지 발생할 수 있는 CPN예비회선(103)의 길이에 따른 신호손실을 보상하기 위하여 위하여 도 9의 자국수광소자(903)에서 출력되는 이동통신신호의 전력을 검출하는 것이다.
도 9는 CPN 예비회선이 광 선로인 경우 도 8의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
자국신호변환기(805)는, CPN 예비회선(103)이 광선로인 경우, 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국파장분할 다중화소자(901), 자국하강변환기(803)로 부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 자국파장분할 다중화소자(901)로 출력하는 자국발광소자(902), 및 광선로로부터 자국파장분할 다중화소자(901)를 거쳐 출력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 자국수광소자(903)를 구비한다.
이동통신신호 중계장치자국(104)은 CPN 예비회선(103)을 통해서 전송되는 변환이동통신신호를 이동통신단말기(105)로 전송하기 위하여 그 주파수대역을 상승시키거나, 반대로, 이동통신단말기(105)로부터 수신되는 이동통신신호를 CPN 예비회선(103)으로 출력하기 위하여 그 주파수대역을 중간주파수대역으로 변동시킨다.
이동통신신호 중계장치자국(104)의 구성 및 그 동작은 이동통신신호 중계장치모국(102)의 구성 및 동작과 거의 유사하다. 따라서, 상세한 설명을 생략한다.
또한, 자국신호변환기(805)의 동작도 모국신호변환기(205)의 동작과 거의 동일하므로 그 상세한 설명을 생략한다.
자국신호변환기(805)는 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, 상기 UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국주파수분할 다중화소자(미도시) 및 상기 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 자국임피던스 변환기(미도시)를 구비하며, 상기 자국임피던스 변환기는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현된다.
자국상승변환기(804) 및 자국하강변환기(803)는, 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선(103)의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 자국프로세서부(806)에 의해서 그 이득률이 제어되는 자국가변이득증폭기 (미도시)를 구비한다. 자국상승변환기(804) 및 자국하강변환기(803)는 도 5 및 도 6에 도시된 모국하강변환기(203) 및 모국상승변환기(204)의 구조 및 동작과 거의 유사하므로 상세한 설명을 생략한다.
CPN 예비회선을 이용한 이동통신 신호중계장치(100)의 전체 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저 이동통신기지국(101)에서 전달된 신호를 이동통신단말기(105)로 전송하는 순방향 동작에 대해서 먼저 설명한다. 이동통신 신호 중계장치 모국(102)과 이동통신 신호 중계 장치 자국(104)을 적절한 위치에 설치하고 CPN 예비회선(103)을 통하여 연결한다.
모국송수신 필터(202)는 송신신호만을 뽑아내어 모국하강변환기(203)로 전달하고 모국하강 변환기(203)는 고주파신호를 CPN 예비회선(103)에 적합한 저주파 신호로 변환함과 동시에 이동통신기지국(101)과 모국(102) 사이의 무선 전송 구간의 경로 손실을 자동으로 보상한다. 이 때, 모국전력검출기(207)가 동작한다.
저주파로 변환된 신호는 모국신호 변환기(205)에서 CPN 예비회선(103)을 통하여 전달되기에 적합한 신호인 변환이동통신신호로 변환되어 이동통신 신호 중계 장치 자국(104)으로 전송된다. 이동통신 신호 중계기 장치 자국(104)에서는 자국신호 변환기(805)에서 신호를 수신하여 이동통신신호로 변환한다. 변환된 이동통신신호는 자국상승변환기(804)에서 고주파신호로 변환되고 자국송수신 필터(802)를 통하여 안테나(801)를 통해 이동통신단말기(105)로 전달된다.
자국송수신 필터(802)와 모국송수신필터(202)는 FDD 방식에서 송신 채널과 수신 채널을 구분하기 위한 날카로운 차단 특성을 갖는 대역통과 필터이다.
이동통신 단말기(105)에서 이동통신 기지국(101)으로의 역방향 신호 전달은 전술한 순방향 신호의 전달과정과 동일하므로, 그 자세한 설명을 생략한다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치(100)는 공동주택이나 다세대/단독 주택에서 등에서 발생하는 음영 지역을 별도의 광케이블 또는 동축 케이블 배선 없이 기존에 건물 신축 시 설치한 CPN 예비회선 선로를 이용하여 해소하므로, 설치 비용 및 시간을 절약하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치(100)는 CPN 예비회선 주파수 대역을 이용하여 서비스 함으로써, CPN 예비회선으로 주파수 대역을 확보하여 향후 도입되는 다른 무선 서비스의 중계 장치로도 활용될 수 있다.
도 10은 다수개의 자국이 하나의 모국에 연결되는 것을 설명하는 도면이다.
이외에 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신 신호 중계 장치는 1개의 모국(1002)에 다수의 자국(1006, 1007)이 연결될 수 있다는 장점을 제공한다. 즉, 각 가구마다 배선되어 있는 CPN 예비회선(1005)을 이용하여 1개의 모국(1002)에 다수의 자국(1006, 1007)을 연결하여 음영지역을 효율적으로 개선할 수 있다.
본 발명에서의 CPN 예비회선을 이용한 이동통신 중계 장치의 경우는 저렴한 가격의 신호분배기(1004)를 이용하여 간단하게 모국(1002)과 다수의 자국(1006, 1007)을 연결할 수 있다. 이때 광 선로를 이용하는 경우 이동통신기지국(1001)에서 가입자 단말기(1008, 1009)로 전송되는 순방향 신호는 동일한 파장을 사용하지만 가입자 단말기(1008, 1009)에서 이동통신기지국(1001)으로 전달되는 신호는 상호 간섭을 줄이기 위해 다른 파장을 이용한다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법이 설명된다.
CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법은 크게, 이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하는 단계, 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 단계, 상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하는 단계 및 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 단계를 구비한다.
여기서, 이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하는 단계 및 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 단계는 모국(102)에서 수행되고, 상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하는 단계 및 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 단계는 자국(104)에서 수행된다.
구체적으로, 상기 변환이동통신신호를 출력하는 단계는, 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 CPN 예비회선의 대역폭에 맞도록 하강시키는 단계, 상기 CPN 예비회선의 종류가 광선로인경우, 상기 주파수 대역이 하강된 신호를 광신호로 변환하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하고, 상기 CPN 예비회선이 UTP선로인경우, 상기 주파수대역이 하강된 신호의 임피던스를 조정하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하는 단계를 구비한다.
상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 CPN 예비회선의 대역폭에 맞도록 하강시키는 단계는 모국하강변환기(203)에서 수행되고, 상기 CPN 예비회선의 종류가 광선로인경우, 상기 주파수 대역이 하강된 신호를 광신호로 변환하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하고, 상기 CPN 예비회선이 UTP선로인경우, 상기 주파수대역이 하강된 신호의 임피던스를 조정하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하는 단계는 모국신호변환기(205)에서 수행된다.
모국하강변환기(203)의 동작과 모국신호변환기(205)의 동작에 대해서는 이미 설명된 바 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
또한, 상기 이동통신단말기로 전달하는 단계는 자국(104)에서 수행되는 단계로서, 상기 CPN 예비회선이 광선로인경우, 상기 광신호인 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 출력하고, 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인경우, 임피던스가 조정된 상기 변환이동통신신호의 임피던스를 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 출력하는 단계와 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신단말기가 수신할 수 있는 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 단계 및 주파수가 상승된 상기 이동통신신호를 상기 이동통신단말기로 전송하는 단계를 구비한다.
상기 CPN 예비회선이 광선로인경우, 상기 광신호인 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 출력하고, 상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인경우, 임피던스가 조정된 상기 변환이동통신신호의 임피던스를 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 출력하는 단계는 자국신호변환기(805)에서 수행되고, 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신단말기가 수신할 수 있는 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 단계 및 주파수가 상승된 상기 이동통신신호를 상기 이동통신단말기로 전송하는 단계는 각각 자국상승변환기(804) 및 자국송수신필터(802)에서 수행된다.
자국신호변환기(805), 자국상승변환기(804) 및 자국송수신필터(802)의 동작은 이미 설명된 바 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 이동통신신호 중계장치모국의 구성도이다.
도 3은 CPN 예비회선이 광 선로인 경우 도 2의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
도 4는 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우 도 2의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시한 모국하강변환기의 구성을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에 도시한 모국상승변환기의 구성을 설명하는 도면이다.
도 7은 FDD 방식의 신호의 특징을 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시한 이동통신신호 중계장치자국의 구성도이다.
도 9는 CPN 예비회선이 광 선로인 경우 도 8의 모국신호변환기의 구조를 설명하는 도면이다.
도 10은 다수개의 자국이 하나의 모국에 연결되는 것을 설명하는 도면이다.

Claims (14)

  1. CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치에 있어서,
    이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하고, 상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 이동통신신호 중계장치모국; 및
    상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하고, 수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 적어도 하나 이상의 이동통신신호 중계장치자국을 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동통신신호 중계장치모국은,
    상기 이동통신신호의 송신 및 수신을 수행하는 모국안테나 ;
    주파수 차이를 이용하여 상기 모국안테나로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 상기 모국안테나로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 모국송수신필터 ;
    상기 모국송수신필터로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 모국하강변환기 ;
    상기 CPN 예비회선을 통해 수신되는 상기 변환이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 모국상승변환기 ;
    상기 모국하강변환기에서 출력되는 상기 이동통신신호를 상기 CPN 예비회선 에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하거나, 상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 모국상승변환기로 전송하는 모국신호변환기 ; 및
    상기 모국송수신필터, 상기 모국하강변환기, 상기 모국상승변환기, 상기 모국신호변환기의 동작을 제어하는 모국프로세서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 이동통신신호 중계장치모국은,
    상기 이동통신기지국으로부터 입력되는 상기 이동통신신호의 경로손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 모국프로세서부로 제공하는 모국전력검출기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 모국신호변환기는,
    상기 CPN 예비회선이 광선로인 경우, 상기 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국파장분할 다중화소자 ;
    상기 모국하강변환기로부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 상기 모국파장분할 다중화소자로 출력하는 모국발광소자 ; 및
    상기 광선로로부터 상기 모국파장분할 다중화소자를 거쳐 출력되는 상기 변 환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 모국수광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 모국신호변환기는,
    상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, 상기 UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 모국주파수분할 다중화소자 ; 및
    상기 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 모국임피던스 변환기를 구비하며,
    상기 모국임피던스 변환기는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 모국상승변환기 및 상기 모국하강변환기는,
    상기 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 모국프로세서부에 의해서 그 이득률이 제어되는 모국가변이득증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 이동통신신호 중계장치자국은,
    주파수차이를 이용하여 상기 이동통신단말기로부터 수신되는 상기 이동통신신호와 상기 이동통신단말기로 송신하는 상기 이동통신신호를 분리하는 자국송수신 필터
    상기 자국송수신필터로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 하강시키는 자국하강변환기 ;
    상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 자국상승변환기로 전송하거나, 상기 자국하강변환기에서 출력되는 상기 이동통신신호를 상기 CPN 예비회선에 적합한 상기 변환이동통신신호로 변환하는 자국신호변환기;
    상기 CPN 예비회선을 거쳐 상기 자국신호변환기로부터 출력되는 상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신단말기가 수신할 수 있는 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 자국상승변환기 ; 및
    상기 자국송수신필터, 상기 자국하강변환기, 상기 자국상승변환기, 상기 자국신호변환기의 동작을 제어하는 자국프로세서부를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 이동통신신호 중계장치자국은,
    상기 CPN 예비회선으로부터 입력되는 상기 변환이동통신신호의 상기 CPN 예비회선의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 이동통신신호의 전력을 검출하여 상기 자국프로세서부로 제공하는 자국전력검출기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 자국신호변환기는,
    상기 CPN 예비회선이 광선로인 경우, 상기 광선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국파장분할 다중화소자 ;
    상기 자국하강변환기로부터 출력되는 상기 이동통신신호를 광신호인 상기 변환이동통신신호로 변환하여 상기 자국파장분할 다중화소자로 출력하는 자국발광소자 ; 및
    상기 광선로로부터 상기 자국파장분할 다중화소자를 거쳐 출력되는 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하는 자국수광소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 자국신호변환기는,
    상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인 경우, 상기 UTP 선로로 송신과 수신이 가능하도록 하는 자국주파수분할 다중화소자 ; 및
    상기 이동통신신호의 임피던스와 상기 UTP선로의 임피던스를 매칭시키기 위한 자국임피던스 변환기를 구비하며,
    상기 자국임피던스 변환기는 BALUN(Balanced-Unbalanced)를 이용하여 구현되는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 자국상승변환기 및 상기 자국하강변환기는,
    상기 이동통신신호의 경로손실 또는 상기 변환이동통신신호의 CPN 예비회선 의 길이에 따른 손실을 보상하기 위하여 상기 자국프로세서부에 의해서 그 이득률이 제어되는 자국가변이득증폭기를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계장치.
  12. CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법에 있어서,
    이동통신기지국으로부터 이동통신신호를 수신하는 단계 ;
    상기 CPN 예비회선의 주파수 대역에 맞도록 상기 이동통신신호의 주파수 대역이 조정된 변환이동통신신호를 출력하는 단계 ;
    상기 변환이동통신신호를 상기 CPN 예비회선을 통해 수신하는 단계 ; 및
    수신된 상기 변환이동통신신호의 주파수대역을 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 이동통신단말기로 전달하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 변환이동통신신호를 출력하는 단계는 ,
    상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 CPN 예비회선의 대역폭에 맞도록 하강시키는 단계 ;
    상기 CPN 예비회선의 종류가 광선로인경우, 상기 주파수 대역이 하강된 신호를 광신호로 변환하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하고,
    상기 CPN 예비회선이 UTP선로인경우, 상기 주파수대역이 하강된 신호의 임피던스를 조정하여 상기 변환이동통신신호로서 출력하는 단계를 구비하는 것을 특징 으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 이동통신단말기로 전달하는 단계는,
    상기 CPN 예비회선이 광선로인경우, 상기 광신호인 상기 변환이동통신신호를 상기 이동통신신호로 변환하여 출력하고,
    상기 CPN 예비회선이 UTP 선로인경우, 임피던스가 조정된 상기 변환이동통신신호의 임피던스를 다시 조정하여 상기 이동통신신호로서 출력하는 단계 ;
    상기 이동통신신호의 주파수 대역을 상기 이동통신단말기가 수신할 수 있는 이동통신신호의 주파수 대역으로 상승시키는 단계 ; 및
    주파수가 상승된 상기 이동통신신호를 상기 이동통신단말기로 전송하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 CPN 예비회선을 이용한 이동통신신호 중계방법.
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