KR20180038790A - 풍선형 안테나를 이용하는 이동 기지국 - Google Patents

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Abstract

무선통신을 수행하기 위한 이동 기지국은, 전송국과 신호를 송수신하는 적어도 하나의 안테나, 수신된 디지털 신호를 처리하는 디지털 유닛(DU: Digital Unit) 및 상기 디지털 신호를 상기 디지털 유닛으로부터 수신하여 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 변환하는 무선 유닛(Radio Unit: RU)을 포함하고, 상기 이동 기지국은 공중 부양된 풍선과 전선을 통해 연결되며, 상기 안테나는 상기 풍선에 부착되는, 이동 기지국이 개시된다.

Description

풍선형 안테나를 이용하는 이동 기지국{Mobile Station Using Balloon Antenna}
풍선형 안테나를 이용하는 이동 기지국이 개시된다.
종래의 안테나는 기지국에 포함되어 신호의 송수신에 있어서 지형 또는 지물에 많은 영향을 받는다. 이러한 기지국의 안테나는 자연 지형이나 인공 구조물에 의해 신호를 송수신할 수 있는 커버리지가 제한될 수 있다.
안테나를 풍선에 부착하여 공중에 부양시킴으로써 자연 지형이나 인공 구조물에 의해 신호의 송수신이 제한되지 않는 커버리지를 제공하는 이동 기지국이 개시된다.
무선통신을 수행하기 위한 이동 기지국은, 전송국과 신호를 송수신하는 적어도 하나의 안테나, 수신된 디지털 신호를 처리하는 디지털 유닛(DU: Digital Unit) 및 상기 디지털 신호를 상기 디지털 유닛으로부터 수신하여 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 변환하는 무선 유닛(Radio Unit: RU)를 포함하고, 상기 이동 기지국은 공중 부양된 풍선과 전선을 통해 연결되며, 상기 안테나는 상기 풍선에 부착된다.
상기 풍선은 메쉬(Mesh) 커버로 둘러 쌓일 수 있고, 상기 안테나는 상기 메쉬 커버에 부착될 수 있다.
상기 안테나는 패치안테나일 수 있다.
상기 메쉬 커버의 매듭 하단과 연결된, 상기 급전선의 꼬임을 방지하기 위한 커넥터를 더 포함할 수 있고, 상기 메쉬 커버의 매듭은 상기 풍선의 하단과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 이동 기지국은, 상기 이동 기지국과 연결된 ESS(Energy Storage System) 또는 태양전지로부터 전력을 공급받을 수 있다.
상기 전선은 상기 안테나에 전력을 공급하기 위한 RF급전선일 수 있다.
상기 메쉬 커버의 매듭과 상기 풍선 하단 사이의 공간에 적어도 하나의 풍선을 더 포함할 수 있다.
안테나를 풍선에 부착하여 공중에 부양시킴으로써 자연 지형이나 인공 구조물에 제한되지 않는 커버리지를 제공하는 이동 기지국이 개시된다.
도 1은 풍선형 안테나를 포함한 이동 기지국을 도시한다.
도 2는 꼬임 방지를 위한 커넥터를 포함한 이동 기지국을 도시한다.
도 3은 풍선의 메쉬 커버에 부착된 안테나를 도시한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 풍선형 안테나를 포함한 이동 기지국을 도시한다.
도 2는 꼬임 방지를 위한 커넥터를 포함한 이동 기지국을 도시한다.
도 3은 풍선의 메쉬 커버에 부착된 안테나를 도시한다.
설명의 편의상, 아래에서 도 1 내지 도 3을 함께 설명한다.
무선통신을 수행하기 위한 이동 기지국(100)은 전송국(300)과 신호를 송수신하는 적어도 하나의 안테나(130), 디지털 유닛(110)(DU: Digital Unit) 및 무선 유닛(120)(Radio Unit: RU)을 포함한다. 디지털 유닛(110)은 수신된 디지털 신호를 처리하고, 무선 유닛(120)은 상기 디지털 신호를 상기 디지털 유닛(110)으로부터 수신하여 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 변환한다. 이동 기지국(100)은 공중 부양된 풍선(200)과 전선을 통해 연결되고 안테나(130)는 풍선(200)에 부착될 수 있다. 구체적으로, 풍선(200)은 메쉬(Mesh) 커버로 둘러 쌓이고 안테나(130)는 메쉬 커버에 부착될 수 있다. 상기 메쉬 커버의 매듭은 풍선(200)의 하단과 이격되어 형성될 수 있고, 이동 기지국(100)은 메쉬 커버의 매듭 하단과 연결된 급전선의 꼬임을 방지하기 위한 커넥터(210)를 더 포함할 수 있다. 이동 기지국(100)은 전력 공급원(400)과 연결될 수 있다. 전력 공급원(400)은 ESS(Energy Storage System) 또는 태양전지일 수 있다. 이동 기지국(100)은 WIFI 등을 포함하는 무선 네트워크를 통해 전송국(300)과 연결될 수 있다. 상기 메쉬 커버의 매듭과 상기 풍선(200) 하단 사이의 공간에 적어도 하나의 풍선(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 공간에 풍선(200)을 위치시킴으로써 메쉬 커버의 꼬임을 방지할 수 있다. 안테나(130)는 탈부착이 가능한 패치 방식일 수 있다. 패치 방식을 통해 풍선(200)의 임의의 위치에 안테나(130)를 부착할 수 있다. 또한, 안테나(130)는 풍선(200)에 직접 부착되거나 메쉬 커버에 부착 또는 결착될 수 있다.
이동 기지국(100)은 기지국이 없어서 서비스를 제공받지 못하는 지역에서 긴급히 서비스를 제공할 필요가 있거나, 일시적으로 통화량이 폭주하는 지역의 원활한 통화소통을 위하여 수시로 이동하여 서비스를 제공할 수 있는 기지국을 의미한다. 이동 기지국(100)은 이동 전화와 이동 전화 교환국(MTSO: Mobile Telephone Switching Office) 사이에 위치하여 무선 링크와 유선 링크에 적합하도록 신호 포맷을 바꾸어 주는 역할을 한다. 이동 기지국(100)은 이동체의 신호 강도를 측정하여 이동단말 등의 위치를 파악하는 데 필요한 정보를 이동 전화 교환국에 제공할 수 있다. 이동 기지국(100)은 디지털 유닛(110) 및 무선 유닛(120)을 포함한다. 기지국은 디지털신호를 무선 주파수 신호로 변조하여 단말에 전송하거나 무선 주파수 신호를 수신하여 디지털신호로 복조하는 기능을 수행하고, 무선 유닛(120)은 무선 주파수 신호를 처리하고 디지털 유닛(110)은 디지털 신호를 처리한다. 구체적으로, 디지털 유닛(110)은 무선 디지털 신호를 암호화/복호화하는 채널카드를 포함하고 무선 유닛(120)과 전선을 통해 연결될 수 있다. 무선 유닛(120)은 디지털 유닛(110)으로부터 수신한 디지털 신호를 주파수 대역에 따라 무선 주파수 신호로 변환하여 안테나(130)로 전송하는 변환장치를 포함할 수 있다.
안테나(130)는 전선을 통해 공중 부양된 풍선(200)과 연결되고, 이동 기지국(100)은 풍선(200)을 둘러싼 메쉬 커버와 결합된 안테나(130) 또는 풍선(200)에 부착된 안테나(130)를 이용할 수 있다. 상기 전선은 안테나(130)에 전력을 공급하기 위한 RF급전선일 수 있다.
풍선(200)은 그 내부에 공기보다 가벼운 비중의 기체를 충전함으로써 공중에 부양할 수 있다. 예를 들어, 풍선(200) 내부에 공기보다 비중이 가벼운 헬륨을 충전함으로써 풍선(200)을 공중에 부양할 수 있다. 풍선(200) 내부에 충전할 기체로 수소, 네온, 질소 등 공기보다 비중이 가벼운 기체를 더 이용할 수도 있다. 풍선(200) 내부의 기체를 열기구와 같이 가열함으로써 풍선(200)을 부양할 수도 있다. 풍선(200)은 메쉬(Mesh) 커버로 둘러 쌓일 수 있다. 메쉬 커버로 풍선(200)을 커버링함으로써 풍선(200)을 안정적으로 고정할 수 있다. 안테나(130)는 풍선(200)을 둘러싼 메쉬 커버에 부착될 수 있다. 메쉬 커버에 부착될 안테나(130)는 패치(patch) 형태일 수 있다. 패치 안테나(130)는 공진형 안테나(130)의 일종으로 윗면이 개방되어 있는 마이크로스트립(microstrip) 선로가 개방면을 통해 고주파를 방사하는 원리를 이용하여 제작된 소형 평면 안테나(130)를 의미할 수 있다. 마이크로스트립은 유전체 판의 한 면은 접지판으로 하고 다른 면은 스트립 선로나 슬로트 선로로 회로를 구성한다. 마이크로스트립 안테나(130)는 같은 기판 위에 다른 마이크로 집적 회로(IC) 소자들과 쉽게 결합할 수 있어 휴대폰과 같은 밀리미터 대역의 소형 기기에 많이 이용된다. 패치 안테나(130)는 개구 결합 급전, 마이크로스트립 선로 급전 또는 동축 급전을 통해 전력을 공급받을 수 있다.
안테나(130)는 메쉬 커버를 구성하는 적어도 하나의 라인과 결합될 수 있다. 안테나(130)의 적어도 일 측단은 고리 구조를 포함할 수 있고, 상기 고리 구조를 이용하여 안테나(130)와 메쉬 커버를 결합할 수 있다. 예를 들어, 고리 구조는 상단, 하단, 좌측단, 우측단, 좌상단, 우상단, 좌하단, 우하단 등에 위치할 수 있다. 안테나(130)는 도 3에 도시된 것과 같이 풍선(200) 측면의 메쉬 커버와 결합될 수 있다. 안테나(130)의 이러한 결합 구조를 이용하여 안테나(130)의 위치를 다양하게 변경할 수 있다. 메쉬 커버는 적어도 하나의 안테나(130)와 결합될 수 있고, 안테나(130)의 크기 역시 다양할 수 있다. 예를 들어, 크기가 동일하거나 상이한 복수의 안테나(130)가 메쉬 커버에 결합될 수 있다. 상기 고리 구조와 안테나(130) 위치는 안테나(130)와 메쉬 커버를 결합하기 위한 일실시예로서, 청구범위는 이에 제한되지 않는다. 또한, 안테나(130)는 부착형으로서 풍선(200)의 표면에 부착되거나 풍선(200) 속에 내장(Embedded)될 수도 있다. 이와 같은 구성을 통해 메쉬 커버 없이도 풍선(200)형 안테나(130)의 효과를 얻을 수 있다.
메쉬 커버는 풍선(200)의 하단에 매듭을 형성하고, 상기 매듭은 풍선(200)의 하단과 이격될 수 있다. 상기 매쉬 커버의 매듭 하단에는 도 2에 도시된 것과 같이 전선의 꼬임을 방지하기 위한 커넥터(210)를 더 포함할 수 있다. 커넥터(210)는 매쉬 커버의 매듭을 고정함으로써 풍선(200)이 바람 등의 영향에 의해 회전하는 것을 방지할 수 있다. 또한 커넥터(210)는 풍선(200)이 회전하여 풍선(200) 하단의 메쉬 커버에 꼬임이 발생하더라도 전선에는 꼬임이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 패브릭 소재의 전선 또는 납작한 형태의 전선을 이용하여 전선의 꼬임을 방지할 수도 있다.
전송국(300)(Transport Station)은 네트워크 구조에서 운송(Transport) 계층을 구현하는 데 이용되는 주 운영체제의 일부를 의미한다. 이동 기지국(100)은 WIFI 등을 포함하는 무선 네트워크를 통해 전송국(300)과 연결될 수 있다.
전력 공급원(400)은 이동 기지국(100) 및 안테나(130)에 전력을 공급한다. 전력 공급원(400)은 ESS(Energy Storage System) 또는 태양전지 등을 포함할 수 있다. ESS는 생산된 잉여 에너지를 그 자체 또는 변환하여 저장하고 필요할 때 사용할 수 있는 장치 또는 시스템을 의미한다. ESS는 LiB(Lithium-Ion Battery), NaS(Na-Sulfur), RFB(Redox Flow Battery), 납축전지, Ni-Cd(Nickel-Cadmium) 전지 등의 다양한 2차 전지를 포함할 수 있다. 태양전지는 풍선(200) 또는 커넥터(210)에 부착되거나 메쉬 커버에 결합될 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 이동 기지국
110: 디지털 유닛(DU: Digital Unit)
120: 무선 유닛(Radio Unit: RU)
130: 안테나
200: 풍선
210: 커넥터
300: 전송국
400: 전력 공급원

Claims (7)

  1. 무선통신을 수행하기 위한 이동 기지국에 있어서,
    전송국과 신호를 송수신하는 적어도 하나의 안테나;
    수신된 디지털 신호를 처리하는 디지털 유닛(DU: Digital Unit); 및
    상기 디지털 신호를 상기 디지털 유닛으로부터 수신하여 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 변환하는 무선 유닛(Radio Unit: RU)
    를 포함하고,
    상기 이동 기지국은 공중 부양된 풍선과 전선을 통해 연결되며,
    상기 안테나는 상기 풍선에 부착되는,
    이동 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풍선은 메쉬(Mesh) 커버로 둘러 쌓이고,
    상기 안테나는 상기 메쉬 커버에 부착되는,
    이동 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안테나는 패치안테나인
    이동 기지국.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 메쉬 커버의 매듭 하단과 연결된, 상기 전선의 꼬임을 방지하기 위한 커넥터를 더 포함하고,
    상기 메쉬 커버의 매듭은 상기 풍선의 하단과 이격되어 형성되는,
    이동 기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이동 기지국은, 상기 이동 기지국과 연결된 ESS(Energy Storage System) 또는 태양전지로부터 전력을 공급받는,
    이동 기지국.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전선은 상기 안테나에 전력을 공급하기 위한 RF급전선인,
    이동 기지국.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬 커버의 매듭과 상기 풍선 하단 사이의 공간에 적어도 하나의 풍선을 더 포함하는,
    이동 기지국.
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