WO2018225902A1 - 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법 - Google Patents

위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법 Download PDF

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WO2018225902A1
WO2018225902A1 PCT/KR2017/011707 KR2017011707W WO2018225902A1 WO 2018225902 A1 WO2018225902 A1 WO 2018225902A1 KR 2017011707 W KR2017011707 W KR 2017011707W WO 2018225902 A1 WO2018225902 A1 WO 2018225902A1
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WO
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signal
satellite
band
transceiver
signal processor
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PCT/KR2017/011707
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Inventor
이성준
Original Assignee
이성준
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/155—Ground-based stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems

Definitions

  • the present invention relates to a portable smart base station for receiving satellite signals and providing multi-band radio signals and location information signals.
  • the present invention relates to a portable smart base station and a method for providing the Internet, voice communication, and text service in an emergency.
  • Service using satellite is divided into broadcasting satellite (BS) and communication satellite (CS) and provides services located in stationary orbit, mid or low orbit.
  • BS broadcasting satellite
  • CS communication satellite
  • the biggest advantage of satellite communication is that it can communicate anywhere in the world without being restricted in the region, and above all, it is the only means of communication in case of natural disaster or disaster such as earthquake or typhoon.
  • Satellite, low noise converter (LNB), upconverter (BUC), router, hub (HUB) are basically required on the ground, so in the case of mobile type, the above equipment is installed in most small trucks. .
  • LTE LTE
  • PS-LTE LTE
  • PS-LTE disaster safety communication
  • the present invention is to solve the problems of the prior art, a portable smart base station as a disaster and emergency communication device that can provide a wireless Internet by receiving a Ka band band signal and can also interoperate with LTE, a commercial network service, and a method for providing the same. It aims to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a portable smart base station and a method for providing the same as a case bag type device for movement in a disaster.
  • the present invention simultaneously supports multiple GPS signals of the United States, Galileo-E of Europe, Glonas of Russia, and Beidou-B of China.
  • Another object of the present invention is to provide a portable smart base station and a method of providing the same.
  • the present invention includes a satellite transceiver for transmitting and receiving the first satellite and the first satellite signal; A low noise downlink amplifier for performing low noise amplification of the first satellite signal of the satellite transceiver; An up amplifying unit configured to amplify the first satellite signal and transmit the amplified signal to the satellite transceiver; Generating a first signal by down-converting the frequency of the first satellite signal of the low-noise downlink amplification unit and transmitting the first satellite signal generated by up-converting the frequency of the first signal to the uplink amplifier.
  • a first signal processor configured to process the first signal by the signal generator to generate a multi-band first signal;
  • a multiband transceiver for transmitting and receiving a plurality of user terminals and the multiband first signal and the multiband second signal of the first signal processor;
  • a second signal processor for interlocking / processing the multi-band second signal of the multi-band transceiver;
  • a location information transceiver for receiving a second satellite signal from a second satellite and transmitting a multi-band third signal corresponding to the second satellite signal to the plurality of user terminals;
  • a third signal processor for interlocking / processing the multi-band third signal;
  • It provides a portable smart base station comprising a control unit for performing a distribution process and a switching (selection) process for the band third signal.
  • the satellite transceiver may include a rotatable main planar phased array antenna.
  • the main planar phased array antenna, the low noise down amplification unit and the up amplification unit may be integrally formed.
  • the multiband first signal may be a wireless Internet signal
  • the multiband second signal may be a mobile communication signal
  • the multiband third signal may be a location information signal including coordinate data.
  • the first signal processor and the second signal processor may each include a plurality of band pass filters and a plurality of mixers.
  • the multiband transceiver may include an RP SMA antenna
  • the location information transceiver may include a multi SMA antenna
  • the RP SMA antenna and the multi SMA antenna may be disposed at opposite angles to each other.
  • the first satellite signal may be a Ka band band signal of 17.8 to 18.6 GHz and 27.5 to 28.35 GHz
  • the second satellite signal may be absolute position and absolute time position information.
  • the third signal processor may synchronize coordinates and time with the satellite transceiver, the first signal processor, and the second signal processor.
  • the portable smart base station may further include a multi-band processor of one platform for driving the first signal processor, the second signal processor, and the third signal processor.
  • the present invention provides a satellite transceiver, a low noise downlink amplifier, an uplink amplifier, a signal generator, a first signal processor, a multiband transceiver, a second signal processor, a location information transceiver, a third signal processor, and a controller.
  • a method for providing wireless Internet, mobile communication and location information of a portable smart base station comprising: transmitting and receiving a first satellite signal and a first satellite signal by the satellite transceiver; Performing, by the low noise down amplifier, low noise amplification of the first satellite signal of the satellite transceiver; The amplifying unit performing amplification of the first satellite signal of the signal generator; The signal generation unit down-converts the frequency of the first satellite signal of the low noise downlink amplifier to generate a first signal, and up-converts the frequency of the first signal of the first signal processor to convert the first satellite signal.
  • Generating Generating a multi-band first signal by processing the first signal by the first signal processor by the signal generator; Transmitting / receiving, by the multi-band transceiver, a plurality of user terminals and the multi-band first signal of the first signal processor and the multi-band second signal of the second signal processor; Interworking / processing the multi-band second signal by the second signal processor by the multi-band transceiver; Receiving, by the location information transceiver, a second satellite signal from a second satellite, and transmitting a multiband third signal corresponding to the second satellite signal to the plurality of user terminals; Interworking / processing the multi-band third signal by the third signal processor;
  • the control unit may include the first signal, the second signal processor, and the third signal processor of the first signal, the second signal, the second satellite signal, the multiband first signal, and the multiband second.
  • the present invention provides a portable smart base station for providing multi-band wireless communication and location information based on satellite signals and a method of providing the same, thereby providing wireless communication with the wireless Internet within a few hours during a natural disaster or emergency. It can provide text service.
  • the satellite transceiver, low-noise amplification conversion unit, amplification transmitter is configured as an integrated device, and multi-band wireless communication and location information as an integrated device, volume and weight is reduced to increase system efficiency and easy control can do.
  • the present invention can provide a Wi-Fi zone of at least 1km when there is no obstacle within a few hours during a disaster or emergency.
  • the present invention by supporting the wireless Wi-Fi zone and the LTE signal module, can also be linked to the mobile communication network and can be connected to the NB-IOT sensor network which is an IOT standard based on the LTE network.
  • the present invention by simultaneously receiving four location information, such as the GPS of the United States, the Galileo of Europe, the Beidou of China, the Glonass of Russia (Glonass) mode, supports 400 channels worldwide You can use it freely anywhere.
  • four location information such as the GPS of the United States, the Galileo of Europe, the Beidou of China, the Glonass of Russia (Glonass) mode
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication network including a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view schematically showing the appearance of a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a multiband preprocessing stage of a portable smart base station providing satellite signal based multiband wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates a platform (kernel) illustrating a process of a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a maximum delay time of a high speed low orbit satellite for a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a communication network including a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • a communication network includes a portable smart base station 100, a first base station 220, a first and a second user terminal located in a first area A1. 210 and 212, the first and second satellites 230 and 232 communicating with the second base station 222 and the third user terminal 214 located in the second area A2 and the portable smart base station 100. ).
  • the first to third user terminals 210, 212, and 214 communicate with each other using the portable smart base station 100 and the second base station 222 in an emergency, and the first and second base stations 220 during normal operation. 222 may be used to communicate with each other.
  • the portable smart base station 100 communicates with the first and second satellites 230 and 232 in an emergency in which a disaster or the like occurs in the first area A1, and the first and second user terminals 210 and 212. Based on satellite signals, multiband wireless communication and location information such as wireless internet and mobile communication can be provided.
  • the first base station 220 may provide mobile communication such as voice and text to the first and second user terminals 210 and 212 in the event that a disaster or the like does not occur in the first area A1. .
  • the second base station 222 may provide mobile communication such as voice and text to the third user terminal 214 in the second area A2.
  • the first satellite 230 may transmit and receive a Ka band band signal of 17.8 to 18.6 GHz as the first satellite signal, and may be connected to the Internet network.
  • the second satellite 232 may transmit and receive positional information such as absolute position and absolute time as the second satellite signal, for example, the GPS of the United States, the Galileo of Europe, and the northern head of China. (Beidou: BEI) or at least one of Russian Glonass (GLO).
  • positional information such as absolute position and absolute time as the second satellite signal, for example, the GPS of the United States, the Galileo of Europe, and the northern head of China. (Beidou: BEI) or at least one of Russian Glonass (GLO).
  • the first base station 220 or the wireless access point which is the existing mobile communication base station instead of (not shown), the portable smart base station 100 is located in the first region A1, which is an abnormal area, to the first and second user terminals 210 and 212, such as wireless Internet, voice, and the like.
  • Mobile communication such as text, location information such as absolute position and absolute time can be provided.
  • This portable smart base station 100 will be described in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a portable smart base station for providing satellite signal-based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a satellite signal-based multi-band wireless according to an embodiment of the present invention
  • 4 is a diagram schematically illustrating the appearance of a portable smart base station providing communication and location information
  • FIG. 4 is a multi-band preprocessing of a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 As a block diagram of a stage, it demonstrates with reference to FIG.
  • the portable smart base station 100 for providing satellite signal-based multi-band wireless communication and location information As shown in Figures 2 to 4, the portable smart base station 100 for providing satellite signal-based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention, the satellite transceiver 111, a low noise down amplification unit (112), the upward amplifying unit 113, the signal generator 114, the first signal processor 115, the second signal processor 116, the third signal processor 117, the controller 120, multi-band transmission and reception The unit 118, the location information transmission and reception unit 119.
  • the portable smart base station 100 may be formed in the form of a case bag including a lower case 122 and an upper case 124, the main portion of the satellite transceiver 111 on the inner surface of the upper case 124.
  • the planar phased array antenna 101, the low noise down amplification unit 112, and the up amplification unit 113 are disposed, and the solar cell panel 107 is disposed on the outer surface of the upper case 124, and the upper case 124
  • a battery (not shown) is disposed on the inner surface, and the RP SMA antenna 105 and the multi SMA antenna 106 of the multi-band transceiver 118 are disposed on the inner surface of the lower case 122, and the lower case 122 is disposed.
  • the controller 120 and a power supply unit may be disposed therein.
  • the satellite transceiver 111 may transmit / receive the first satellite signal 230 and the first satellite signal.
  • the first satellite signal may be a Ka band band signal of 17.8 to 18.6 GHz downlink and 27.5 to 28.35 GHz upward, and the satellite transceiver 111 may rotate a main plate phased array to transmit and receive the first satellite signal.
  • An antenna 101 may be included.
  • the main flat phase phased array antenna 101 may be mounted on the inner surface of the upper case 124 of the case bag to allow horizontal and vertical rotation of 62 cm so that the azimuth angle and the like can be adjusted. It may be arranged to maintain an angle of 45 ° relative to.
  • the main planar phased array antenna 101 may have a circular polarization scheme and may be made of 1 mm thick polyetheretherketone (PEEK) to increase satellite reception gain.
  • PEEK polyetheretherketone
  • the low noise block down (LNB) 112 may perform low noise amplification on the first satellite signal transmitted from the satellite transceiver 111.
  • the low noise downlink amplifier 112 removes and amplifies the noise of the first satellite signal and transmits it to the signal generator 114. do.
  • the block up converter (BUC) 113 may perform amplification on the first satellite signal transmitted from the signal generator 114.
  • the uplink amplifier 113 amplifies the output of the first satellite signal and transmits it to the satellite transceiver 111.
  • the upward amplifier 113 may have an output of 8w and may be 39 ⁇ dBm.
  • the satellite transceiver 111, the low noise downlink amplifier 112, and the uplink amplifier 113 may be integrally formed, for example, of the main flat phase phased array antenna 101 of the satellite transceiver 111.
  • a low noise downward amplification unit 112 and an upward amplification unit 113 may be attached to the rear surface to be integrated and disposed on the inner surface of the upper case 124 of the case bag.
  • the signal generator 114 down-converts the frequency of the first satellite signal having a high frequency of 16 GHz or higher transmitted from the low noise downlink amplifier 112 to generate a first signal, and transmits the first signal from the first signal processor 115.
  • the first satellite signal may be generated by upconverting the frequency of the first signal.
  • the signal generator 114 performs a down conversion to reduce the frequency of the first satellite signal having a high frequency of 17.8 to 18.6 GHz transmitted from the low noise downlink amplifier 112 to have a low frequency of 2.4 GHz.
  • a first signal for wireless internet is generated and the generated first signal is transmitted to the first signal processor 115.
  • the signal generator 114 performs an up-conversion to increase the frequency of the first signal for the wireless Internet having a low frequency of 2.4 GHz transmitted from the first signal processor 115 to perform a high frequency of 17.8 to 18.6 GHz.
  • the first signal processor 115 processes the first signal transmitted from the signal generator 114 to generate a multi-band first signal, which is a wireless Internet signal, and transmits the multi-band signal transmitted from the multi-band transceiver 118.
  • One signal may be processed to generate a first signal.
  • the first signal processor 115 performs a filtering process and a mixing process on the first signal transmitted from the signal generator 114 to generate a multi-band first signal, and generates the multi-band first signal. Transfer to the control unit 120.
  • the first signal processor 115 generates a first signal by performing a filtering process and a mixing process on the multi-band first signal transmitted from the multi-band transceiver 118, and controls the generated first signal. Forward to 114.
  • the first signal processor 115 includes a plurality of band pass filters (BPF) and a plurality of mixers.
  • BPF band pass filters
  • the first signal of the signal generator 114 is a multi-band first having a frequency of 2400 to 2483 MHz through a band pass filter (BPF), a mixer, and an amplifier of the first signal processor 115. Can be modulated into a signal.
  • BPF band pass filter
  • the modulation is performed by QPSK and 16APSK and basically supports the TCP / IP protocol for compatibility with the first and second user terminals 210 and 212.
  • the second signal processor 116 interlocks / processes the multi-band second signal, and generates a second signal for use communication by processing the multi-band second signal, which is a mobile communication signal transmitted from the multi-band transceiver 118.
  • the multi-band second signal may be generated by processing the second signal.
  • the second signal processor 116 generates a second signal by performing a filtering process and a mixing process on the multi-band second signal transmitted from the first user terminal 210 through the multi-band transceiver 118.
  • the controller transmits the generated second signal to the controller 120.
  • the second signal processor 116 generates a multi-band second signal by performing filtering and mixing on the second signal transmitted from the controller 120, and generates the multi-band second signal through the multi-band transceiver 118.
  • the multiband second signal is transmitted to the second user terminal 212.
  • the second signal processor 116 includes a plurality of band pass filters (BPFs) and a plurality of mixers.
  • BPFs band pass filters
  • the second signal processor 116 may be expanded on a control board of the controller 120 and may be compatible with versions of R.8 to 10 or higher, and from the second signal processor 116.
  • the output second signal basically has a frequency of 800 MHz, and the standard can be made compatible with R (Release) 8-10.
  • the third signal processor 117 interlocks / processes the multi-band third signal.
  • the third signal processor 117 transmits the second satellite signal for location information transmitted from the location information transceiver 119 to the controller 120, and controls the controller 120.
  • the multi-band third signal transmitted from the location information transceiver 119 may be transmitted.
  • the second satellite signal may include location information such as absolute position and absolute time
  • the third signal processor 117 may calculate the satellite transceiver 111 to calculate the coordinates of the portable smart base station 100.
  • the controller synchronizes accurate coordinates and time.
  • the third signal processor 117 may receive four location information and support 400 channels, and the tracking sensitivity may maintain 162 dBm or more.
  • the multi-band transceiver 118 may transmit / receive a multi-band first signal and a multi-band second signal with the first and second user terminals 210 and 212.
  • the multi-band first signal may be a wireless Internet signal such as Wi-Fi (WiFi) having a frequency of 2.4 GHz
  • the multi-band second signal may be a mobile communication signal for transmitting voice and text, such as LTE signal
  • multi-band The transceiver 118 may include a reverse polarity sub-miniature version A (RP SMA) antenna 105 for transmitting and receiving the multiband first signal and the multiband second signal.
  • RP SMA reverse polarity sub-miniature version A
  • the multi-band first signal output from the multi-band transceiver 118 may have 5 dBi or more, and the RP SMA antenna 105 may amplify at least 5 dBi.
  • the location information transceiver 119 may receive a second satellite signal from the second satellite 232 and transmit a third multi-band signal to the first and second user terminals 210 and 212.
  • the second satellite signal may be location information
  • the multi-band third signal may be a location information signal including coordinate data such as a quad band (four band) GNSS (global navigation satellite system) signal.
  • the unit 119 may include a multi SMA antenna 106 to transmit and receive the second satellite signal and the multi-band third signal.
  • the multi-band transceiver ( The RP SMA antenna 105 of 118 and the multi SMA antenna 106 of the location information transceiver 119 may be disposed at opposite angles (orthogonal angles).
  • the controller 120 may include first and second signals and second satellites input to the first to third signal processors 115, 116 and 117 or output from the first to third signal processors 115, 116 and 117. Distribution processing and switching (selection) processing may be performed on the signal, the multiband first signal, the multiband second signal, and the multiband third signal.
  • the controller 120 processes the multi-band first signal of the first signal processor 115 and transmits it to the multi-band transceiver 118 and processes the multi-band first signal of the multi-band transceiver 118. Transfer the signal to the first signal processor 115, process the second signal from the second signal processor 116, and transmit the second signal to the second signal processor 116, and the multi-band second signal of the multi-band transceiver 118.
  • the processor processes and transmits the signal to the second signal processor 116.
  • the controller 120 generates a multi-band third signal by performing a log process on the second satellite signal transmitted from the second satellite 232 through the location information transceiver 119 and generates the generated multi-band signal.
  • the third signal is transmitted to the first and second user terminals 210 and 212 through the location information transceiver 119.
  • controller 120 may include a plurality of band pass filters (BPFs), mixers, and amplifier stages in order to prevent frequency interference and signal distortion of the first to third signal processing units 115, 116, and 117. It may include.
  • BPFs band pass filters
  • mixers mixers
  • amplifier stages in order to prevent frequency interference and signal distortion of the first to third signal processing units 115, 116, and 117. It may include.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a platform (kernel) illustrating a process of a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an embodiment of the present invention. .
  • a wireless Internet signal is received.
  • a third process may be performed in which a second satellite signal, one of a GPS, a Galileo, a GLO, a GLO, and a BEI, is received and a multi-band third signal, which is coordinate data, is generated.
  • the controller 120 performs log processing on hardware and a multi-band device driver of a platform (kernel) with respect to the second satellite signal, which is the location information transmitted from the third signal processor 117, to multi-coordinate data.
  • the band third signal may be generated and the generated multi-band third signal may be transmitted to the first and second user terminals 210 and 212 through the location information transceiver 119.
  • the first signal processor 115, the second signal processor 116, and the third signal processor 117 may be driven by a multi-band processor (multi-band device driver) of one platform.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a maximum delay time of a high speed low orbit satellite for a portable smart base station providing satellite signal based multi-band wireless communication and location information according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a low-orbit satellite providing a high-speed Internet has a maximum delay time different according to the elevation angle, which corresponds to the buffering time of the satellite Internet.
  • the portable smart base station 100 may register a plurality of low-orbiting satellites in consideration of communication delays or interruptions, and at this time, considering the maximum delay time, Priority can be determined.
  • the portable smart base station 100 provides a multi-band wireless communication including a wireless internet such as Wi-Fi and mobile communication such as LTE based on satellite signals, and simultaneously provides location information of four bands. By providing it, it can be used as emergency communication network and base station in areas without communication infrastructure or disaster area.
  • a wireless internet such as Wi-Fi
  • mobile communication such as LTE based on satellite signals
  • using the portable smart base station 100 for providing satellite signal-based multi-band wireless communication and location information according to the present invention can reduce the astronomical cost and time for installing the existing base station, in case of emergency such as disaster It can be used as a disaster network.

Abstract

본 발명은, 제1위성과 제1위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와; 상기 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행하는 저잡음 하향 증폭부와; 상기 제1위성신호에 대한 증폭을 수행하여 상기 위성 송수신부에 전달하는 상향 증폭부와; 상기 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 상기 제1위성신호를 상기 상향 증폭부에 전달하는 신호 생성부와; 상기 제1신호를 처리하여 다중대역 제1신호를 생성하는 제1신호 처리부와; 다수의 사용자단말과 상기 다중대역 제1신호와 다중대역 제2신호를 송수신하는 다중대역 송수신부와; 상기 다중대역 제2신호를 연동/처리하는 제2신호 처리부와; 제2위성으로부터 제2위성신호를 수신하고, 상기 다수의 사용자단말로 상기 제2위성신호에 대응되는 다중대역 제3신호를 송신하는 위치정보 송수신부와; 상기 다중대역 제3신호를 연동/처리하는 제3신호 처리부와; 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제2위성신호, 상기 다중대역 제1신호, 상기 다중대역 제2신호 및 상기 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행하는 제어부를 포함하는 휴대용 스마트 기지국을 제공한다.

Description

위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법
본 발명은, 위성신호를 수신하고 다중대역 무선신호와 위치정보 신호를 제공하는 휴대용 스마트 기지국에 관한 것으로, 특히 위성신호를 기반으로 무선 인터넷과 이동통신망인 LTE를 연동하는 통신환경을 제공함으로써 재난이나 비상 시에 인터넷과 음성통신, 문자 서비스를 제공하는 휴대용 스마트 기지국과 제공방법에 관한 것이다.
위성을 이용한 서비스는 크게 방송위성(BS)과 통신위성(CS)로 나누어지며 정지궤도, 중궤도, 저궤도에 위치해 서비스를 제공한다. 위성통신의 가장 큰 장점은 지역에 제한 받지 않고 전세계 어디에서나 통신을 할 수 있다는 것이며, 무엇보다도 지진이나 태풍 등의 천재지변이나 재난 시에 유일한 통신수단이라는 점이다.
위성통신에는 기본적으로 안테나, 저잡음변환기(LNB), 상향변환기(BUC), 라우터, 허브(HUB) 등의 구성이 지상에서는 필수라서, 이동형의 경우 대부분 소형 트럭 등에 위의 장비들을 설치하여 사용하고 있다.
지진이나 태풍으로 통신시설 및 도로가 파괴된 긴급한 상황에서 재난안전통신용 LTE(PS-LTE)(Public Safety-LTE) 등이 재난 비상 통신망으로 추진되고 있으나, 현실적으로 기존 통신망인 LTE가 파괴되었을 경우 이를 기반으로 한 PS-LTE 또한 무용지물이 될 수밖에 없는 실정이다.
본 발명은, 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, Ka 밴드 대역 신호를 수신하여 무선 인터넷을 제공하고 상용망 서비스인 LTE와도 연동 할 수 있는 재난 및 비상통신 장치로서 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 재난 시에 이동을 위해서 케이스 가방형태의 장치로서 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 다중의 위치정보 신호 미국의 GPS-2, 유럽의 갈릴레오(Galileo-E), 러시아의 글로나스(Glonass), 중국의 북두(Beidou-B)를 동시에 지원함으로써, 전세계 어디에서나 서비스를 제공받을 수 있는 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1위성과 제1위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와; 상기 위성 송수신부의 상기 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행하는 저잡음 하향 증폭부와; 상기 제1위성신호에 대한 증폭을 수행하여 상기 위성 송수신부에 전달하는 상향 증폭부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 상기 제1신호의 주파수를 상향 변환하여 생성된 상기 제1위성신호를 상기 상향 증폭부에 전달하는 신호 생성부와; 상기 신호 생성부의 상기 제1신호를 처리하여 다중대역 제1신호를 생성하는 제1신호 처리부와; 다수의 사용자단말과 상기 제1신호 처리부의 상기 다중대역 제1신호와 다중대역 제2신호를 송수신하는 다중대역 송수신부와; 상기 다중대역 송수신부의 상기 다중대역 제2신호를 연동/처리하는 제2신호 처리부와; 제2위성으로부터 제2위성신호를 수신하고, 상기 다수의 사용자단말로 상기 제2위성신호에 대응되는 다중대역 제3신호를 송신하는 위치정보 송수신부와; 상기 다중대역 제3신호를 연동/처리하는 제3신호 처리부와; 상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부의 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제2위성신호, 상기 다중대역 제1신호, 상기 다중대역 제2신호 및 상기 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 스마트 기지국을 제공한다.
그리고, 상기 위성 송수신부는, 회전가능한 주 평판 위상 배열 안테나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주 평판 위상 배열 안테나, 상기 저잡음 하향 증폭부 및 상기 상향 증폭부는 일체형으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 다중대역 제1신호는 무선인터넷 신호이고, 상기 다중대역 제2신호는 이동통신 신호이고, 상기 다중대역 제3신호는 좌표데이터를 포함하는 위치정보신호일 수 있다.
또한, 상기 제1신호 처리부 및 상기 제2신호 처리부는 각각 다수의 밴드패스필터와 다수의 혼합기를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 다중대역 송수신부는 RP SMA 안테나를 포함하고, 상기 위치정보 송수신부는 멀티 SMA 안테나를 포함하고, 상기 RP SMA 안테나와 상기 멀티 SMA 안테나는 서로 반대 각도로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1위성신호는 하향 17.8~18.6 GHz, 상향 27.5~28.35 GHz의 Ka 밴드 대역 신호이고, 상기 제2위성신호는 절대위치 및 절대시각의 위치정보일 수 있다.
그리고, 상기 제3신호 처리부는, 상기 위성 송수신부, 상기 제1신호 처리부 및 상기 제2신호 처리부와 연동하여 좌표 및 시각을 동기 할 수 있다.
또한, 상기 휴대용 스마트 기지국은, 상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부를 구동하는 하나의 플랫폼의 다중대역 처리부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 위성 송수신부, 저잡음 하향 증폭부, 상향 증폭부, 신호 생성부, 제1신호 처리부, 다중대역 송수신부, 제2신호 처리부, 위치정보 송수신부, 제3신호 처리부 및 제어부를 포함하는 휴대용 스마트 기지국의 무선인터넷, 이동통신 및 위치정보 제공방법에 있어서, 상기 위성 송수신부가 제1위성과 제1위성신호를 송수신하는 단계와; 상기 저잡음 하향 증폭기가 상기 위성 송수신부의 상기 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행하는 단계와; 상기 상향 증폭부가 상기 신호 생성부의 상기 제1위성신호에 대한 증폭을 수행하는 단계와; 상기 신호 생성부가, 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 상기 제1신호 처리부의 상기 제1신호의 주파수를 상향 변환하여 상기 제1위성신호를 생성하는 단계와; 상기 제1신호 처리부가 상기 신호 생성부의 상기 제1신호를 처리하여 다중대역 제1신호를 생성하는 단계와; 상기 다중대역 송수신부가 다수의 사용자단말과 상기 제1신호 처리부의 상기 다중대역 제1신호와 상기 제2신호 처리부의 다중대역 제2신호를 송수신하는 단계와; 상기 제2신호 처리부가 상기 다중대역 송수신부의 상기 다중대역 제2신호를 연동/처리하는 단계와; 상기 위치정보 송수신부가, 제2위성으로부터 제2위성신호를 수신하고, 상기 다수의 사용자단말로 상기 제2위성신호에 대응되는 다중대역 제3신호를 송신하는 단계와; 상기 제3신호 처리부가 상기 다중대역 제3신호를 연동/처리하는 단계와; 상기 제어부가, 상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부의 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제2위성신호, 상기 다중대역 제1신호, 상기 다중대역 제2신호 및 상기 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행하는 단계를 포함하는 휴대용 스마트 기지국의 무선인터넷, 이동통신 및 위치정보 제공방법을 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 위성신호를 기반으로 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국 및 그 제공방법을 제공함으로써, 천재지변이나 비상 시에 수시간 내에 무선 인터넷과 음성통신, 문자서비스를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 위성 송수신부, 저잡음 증폭 변환부, 증폭 송신부를 일체형 장치로 구성하고, 다중대역 무선통신 및 위치정보를 일체형 장치로 제공함으로써, 부피 및 무게가 감소되어 시스템 효율을 높이고 손쉽게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 재난이나 비상 시에 수시간 내에 장애물이 없는 경우 최소 1km정도의 와이파이존을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 무선 와이파이존과 LTE 신호 모듈을 지원함으로써, 이동통신망과도 연동할 수 있으며 LTE망을 기본으로 하는 IOT 표준인 NB-IOT 센서 네트워크와 연결할 수 있다.
또한, 본 발명은, 미국의 GPS, 유럽방식의 갈릴레오(Galileo), 중국의 북두(Beidou), 러시아의 글로나스(Glonass) 모드 등 4개의 위치정보를 동시에 수신함으로써, 400개의 채널을 지원하여 전세계 어느 곳에서나 자유롭게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국을 포함하는 통신 네트워크를 도시한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 다중대역 전처리단의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 프로세스를 나타내는 플랫폼(커널)을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국을 위한 고속 저궤도 위성의 최대지연시간을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국을 포함하는 통신 네트워크를 도시한 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통신 네트워크는, 제1지역(A1)에 위치하는 휴대용 스마트 기지국(100), 제1기지국(220), 제1 및 제2사용자단말(210, 212)과, 제2지역(A2)에 위치하는 제2기지국(222), 제3사용자단말(214)과, 휴대용 스마트 기지국(100)과 통신하는 제1 및 제2위성(230, 232)을 포함한다.
제1 내지 제3사용자단말(210, 212, 214)은, 비상 시에 휴대용 스마트 기지국(100), 제2기지국(222)을 이용하여 서로 통신하고, 정상 시에 제1 및 제2기지국(220, 222)을 이용하여 서로 통신할 수 있다.
휴대용 스마트 기지국(100)은, 제1지역(A1)에서 재난 등이 발생한 비상 시에, 제1 및 제2위성(230, 232)과 통신하고, 제1 및 제2사용자단말(210, 212)에 위성신호를 기반으로 무선인터넷, 이동통신과 같은 다중대역 무선통신과 위치정보를 제공할 수 있다.
제1기지국(220)은, 제1지역(A1)에서 재난 등이 발생하지 않은 평상 시에, 제1 및 제2사용자단말(210, 212)에 음성 및 문자 등의 이동통신을 제공할 수 있다.
제2기지국(222)은, 제2지역(A2)에서 제3사용자단말(214)에 음성 및 문자 등의 이동통신을 제공할 수 있다.
제1위성(230)은, 17.8~18.6 GHz의 Ka 밴드 대역 신호를 제1위성신호로 송수신 할 수 있으며, 인터넷망에 연결될 수 있다.
제2위성(232)은, 절대위치 및 절대시각과 같은 위치정보를 제2위성신호로 송수신 할 수 있으며, 예를 들어 미국의 지피에스(GPS), 유럽의 갈릴레오(Galileo: GLO), 중국의 북두(Beidou: BEI), 러시아의 글로나스(Glonass: GLO) 중 적어도 하나일 수 있다.
구체적으로, 제1지역(A1)에서 천재지변과 같은 재난이 발생하여 기존의 이동통신용 기지국이나 무선 액세스 포인트가 파괴된 비상 시에, 기존의 이동통신용 기지국인 제1기지국(220)이나 무선 액세스 포인트(미도시)를 대신하여 휴대용 스마트 기지국(100)이 비정상영역인 제1지역(A1)에 위치하는 제1 및 제2사용자단말(210, 212)로 와이파이(WiFi)와 같은 무선인터넷, 음성 및 문자와 같은 이동통신, 절대위치 및 절대시각과 같은 위치정보를 제공할 수 있다.
이러한 휴대용 스마트 기지국(100)을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 외관을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 다중대역 전처리단의 블록도로서, 도 1을 함께 참조하여 설명한다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국(100)은, 위성 송수신부(111), 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113), 신호 생성부(114), 제1신호 처리부(115), 제2신호 처리부(116), 제3신호 처리부(117), 제어부(120), 다중대역 송수신부(118), 위치정보 송수신부(119)를 포함한다.
여기서, 휴대용 스마트 기지국(100)은, 하부케이스(122) 및 상부케이스(124)를 포함하는 케이스가방의 형태로 형성될 수 있는데, 상부케이스(124)의 내면에 위성 송수신부(111)의 주 평판 위상 배열 안테나(101), 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113)를 배치하고, 상부케이스(124)의 외면에 태양전지패널(107)을 배치하고, 상부케이스(124)의 내면에 배터리(미도시)를 배치하고, 하부케이스(122)의 내면에 다중대역 송수신부(118)의 RP SMA 안테나(105), 멀티 SMA 안테나(106)를 배치하고, 하부케이스(122)의 내부에 제어부(120), 전원부(미도시)를 배치할 수 있다.
위성 송수신부(111)는, 제1위성(230)과 제1위성신호를 송수신 할 수 있다.
여기서, 제1위성신호는 하향 17.8~18.6 GHz, 상향 27.5~28.35 GHz의 Ka 밴드 대역 신호일 수 있으며, 위성 송수신부(111)는 제1위성신호의 송수신을 위하여 회전 가능한 주 평판 위상 배열(phased array) 안테나(101)를 포함할 수 있다.
주 평판 위상 배열 안테나(101)는, 방위각 등의 조정이 가능하도록 가로 및 세로 62cm의 회전이 가능하도록 케이스 가방의 상부케이스(124) 내면에 장착될 수 있으며, 상부케이스(124)를 개방하여 수평면에 대하여 45°각도를 유지하도록 배치될 수 있다.
그리고, 주 평판 위상 배열 안테나(101)는, 원형 편파(circular polarization) 방식일 수 있으며, 위성수신 이득을 높이기 위해 1mm 두께의 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone: PEEK)으로 이루어질 수 있다.
저잡음 하향 증폭부(low noise block down: LNB)(112)는, 위성 송수신부(111)로부터 전달되는 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행할 수 있다.
여기서, 위성송수신부(111)로부터 전달되는 제1위성신호는 잡음을 다수 포함하고 있으므로, 저잡음 하향 증폭부(112)는 제1위성신호의 잡음을 제거하고 증폭하여 신호 생성부(114)로 전달한다.
상향 증폭부(block up converter: BUC)(113)는, 신호 생성부(114)로부터 전달되는 제1위성신호에 대한 증폭을 수행할 수 있다.
여기서, 신호 생성부(114)로부터 전달되는 제1위성신호는 상대적으로 낮은 출력을 가지므로, 상향 증폭부(113)는 제1위성신호의 출력을 증폭하여 위성 송수신부(111)로 전달한다.
예를 들어, 상향 증폭부(113)는 8w의 출력을 갖고, 39<dBm 일 수 있다.
한편, 위성 송수신부(111), 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113)는 일체형으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 위성 송수신부(111)의 주 평판 위상 배열 안테나(101)의 배면에 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113)가 부착되어 일체화 되어 케이스가방의 상부케이스(124) 내면에 배치될 수 있다.
신호 생성부(114)는, 저잡음 하향 증폭부(112)로부터 전달되는 16 GHz 이상의 고주파를 갖는 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 제1신호 처리부(115)로부터 전달되는 제1신호의 주파수를 상향 변환하여 제1위성신호를 생성할 수 있다.
여기서, 신호 생성부(114)는, 저잡음 하향 증폭부(112)로부터 전달되는 17.8~18.6 GHz의 고주파를 갖는 제1위성신호에 대하여, 주파수를 감소시키는 하향 변환을 수행하여 2.4 GHz의 저주파를 갖는 무선인터넷용 제1신호를 생성하고, 생성된 제1신호를 제1신호 처리부(115)로 전달한다.
그리고, 신호 생성부(114)는, 제1신호 처리부(115)로부터 전달되는 2.4 GHz의 저주파를 갖는 무선인터넷용 제1신호에 대하여, 주파수를 증가시키는 상향 변환을 수행하여 17.8~18.6 GHz의 고주파를 갖는 제1위성신호를 생성하고, 생성된 제1위성신호를 상향 증폭부(113)로 전달한다.
제1신호 처리부(115)는, 신호 생성부(114)로부터 전달되는 제1신호를 처리하여 무선인터넷 신호인 다중대역 제1신호를 생성하고, 다중대역 송수신부(118)로부터 전달되는 다중대역 제1신호를 처리하여 제1신호를 생성할 수 있다.
여기서, 제1신호 처리부(115)는, 신호 생성부(114)로부터 전달되는 제1신호에 대하여 필터링처리 및 믹싱처리를 수행하여 다중대역 제1신호를 생성하고, 생성된 다중대역 제1신호를 제어부(120)로 전달한다.
그리고, 제1신호 처리부(115)는, 다중대역 송수신부(118)로부터 전달되는 다중대역 제1신호에 대하여 필터링처리 및 믹싱처리를 수행하여 제1신호를 생성하고, 생성된 제1신호를 제어부(114)로 전달한다.
이를 위하여, 제1신호 처리부(115)는, 다수의 밴드패스필터(band pass filter: BPF) 및 다수의 혼합기(mixer)를 포함한다.
예를 들어, 신호 생성부(114)의 제1신호는 제1신호 처리부(115)의 밴드패스필터(BPF)와 혼합기(mixer), 증폭단을 통하여 2400~2483 MHz의 주파수를 갖는 다중대역 제1신호로 변조될 수 있다.
이때, 변조는 QPSK와 16APSK 방식으로 하고 제1 및 제2사용자단말(210, 212)과의 호환을 위해 기본적으로 TCP/IP 프로토콜을 지원한다.
제2신호 처리부(116)는, 다중대역 제2신호를 연동/처리하는데, 다중대역 송수신부(118)로부터 전달되는 이동통신 신호인 다중대역 제2신호를 처리하여 이용통신용 제2신호를 생성하고, 제2신호를 처리하여 다중대역 제2신호를 생성할 수 있다.
여기서, 제2신호 처리부(116)는, 다중대역 송수신부(118)를 통하여 제1사용자단말(210)로부터 전달되는 다중대역 제2신호에 대하여 필터링처리 및 믹싱처리를 수행하여 제2신호를 생성하고, 생성된 제2신호를 제어부(120)로 전달한다.
그리고, 제2신호 처리부(116)는, 제어부(120)로부터 전달되는 제2신호에 대하여 필터링처리 및 믹싱처리를 수행하여 다중대역 제2신호를 생성하고, 다중대역 송수신부(118)를 통하여 생성된 다중대역 제2신호를 제2사용자단말(212)에 전달한다.
이를 위하여, 제2신호 처리부(116)는, 다수의 밴드패스필터(band pass filter: BPF) 및 다수의 혼합기(mixer)를 포함한다.
또한, 제2신호 처리부(116)는 제어부(120)의 컨트롤 보드(control board)상에서 확장이 가능하며 R.8~10 이상의 버전(version)과도 호환될 수 있으며, 제2신호 처리부(116)로부터 출력되는 제2신호는 기본적으로 800MHz의 주파수를 갖고, 규격은 R(릴리즈)8~10과 호환되도록 할 수 있다.
제3신호 처리부(117)는, 다중대역 제3신호를 연동/처리하는데, 위치정보 송수신부(119)로부터 전달되는 위치정보용 제2위성신호를 제어부(120)로 전달하고, 제어부(120)로부터 전달되는 다중대역 제3신호를 위치정보 송수신부(119)로 전달할 수 있다.
여기서, 제2위성신호는 절대위치 및 절대시각과 같은 위치정보를 포함할 수 있으며, 제3신호 처리부(117)는, 휴대용 스마트 기지국(100)의 좌표를 산출하기 위하여, 위성 송수신부(111), 제1신호 처리부(115), 제2신호 처리부(116)와 연동하여 정확한 좌표 및 시각을 동기하는 역할을 한다.
예를 들어, 제3신호 처리부(117)는, 4개의 위치정보 수신과 400개의 채널(channel)을 지원할 수 있으며, 추적감도는 162dBm 이상을 유지할 수 있다.
다중대역 송수신부(118)는, 제1 및 제2사용자단말(210, 212)과 다중대역 제1 신호 및 다중대역 제2신호를 송수신 할 수 있다.
여기서, 다중대역 제1신호는 2.4 GHz의 주파수를 갖는 와이파이(WiFi)와 같은 무선인터넷 신호일 수 있으며, 다중대역 제2신호는 LTE 신호와 같은 음성 및 문자를 전달하는 이동통신 신호일 수 있으며, 다중대역 송수신부(118)는 다중대역 제1신호 및 다중대역 제2신호의 송수신을 위하여 RP SMA(reverse polarity sub-miniature version A) 안테나(105)를 포함할 수 있다.
그리고, 다중대역 송수신부(118)로부터 출력되는 다중대역 제1신호는 5dBi 이상을 가질 수 있으며, RP SMA 안테나(105)는 최소 5dBi로 증폭할 수 있다.
위치정보 송수신부(119)는, 제2위성(232)으로부터 제2위성신호를 수신하고, 제1 및 제2사용자단말(210, 212)로 다중대역 제3신호를 송신할 수 있다.
여기서, 제2위성신호는 위치정보일 수 있으며, 다중대역 제3신호는 Quad band(4개대역) GNSS(global navigation satellite system) 신호와 같은 좌표데이터를 포함하는 위치정보신호일 수 있으며, 위치정보 송수신부(119)는 제2위성신호 및 다중대역 제3신호의 송수신을 위하여 멀티 SMA 안테나(106)를 포함할 수 있다.
이때, 다중대역 송수신부(118)가 송수신하는 다중대역 제1신호 및 다중대역 제2신호와 위치정보 송수신부(119)가 송수신하는 다중대역 제3신호의 간섭을 줄이기 위하여, 다중대역 송수신부(118)의 RP SMA 안테나(105)와 위치정보 송수신부(119)의 멀티 SMA 안테나(106)는 서로 반대 각도(직교하는 각도)로 배치될 수 있다.
제어부(120)는, 제1 내지 제3신호 처리부(115, 116, 117)로 입력되거나 제1 내지 제3신호 처리부(115, 116, 117)로부터 출력되는 제1 및 제2신호, 제2위성신호, 다중대역 제1신호, 다중대역 제2신호 및 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행할 수 있다.
여기서, 제어부(120)는, 제1신호 처리부(115)의 다중대역 제1신호를 처리하여 다중대역 송수신부(118)로 전달하고, 다중대역 송수신부(118)의 다중대역 제1신호를 처리하여 제1신호 처리부(115)로 전달하고, 제2신호 처리부(116)의 제2신호를 처리하여 제2신호 처리부(116)로 전달하고, 다중대역 송수신부(118)의 다중대역 제2신호를 처리하여 제2신호 처리부(116)로 전달한다.
그리고, 제어부(120)는, 위치정보 송수신부(119)를 통하여 제2위성(232)으로부터 전달되는 제2위성신호에 대하여 로그처리를 수행하여 다중대역 제3신호를 생성하고, 생성된 다중대역 제3신호를 위치정보 송수신부(119)를 통하여 제1 및 제2사용자단말(210, 212)로 전달한다.
또한, 제어부(120)는, 제1 내지 제3신호 처리부(115, 116, 117)의 주파수 상호간섭과 신호 왜곡을 방지하기 위하여, 복수의 밴드패스필터(BPF), 혼합기(mixer), 증폭단을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국의 프로세스를 나타내는 플랫폼(커널)을 도시한 도면으로 도 1 내지 도 4를 함께 참조하여 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 스마트 기지국(100)에서는, 제1위성신호가 수신되고 하드웨어를 통해 수신한 제1위성신호가 저잡음 증폭되고 하향 변환 된 후 무선인터넷 신호인 다중대역 제1신호가 생성되는 제1프로세스와, 제1위성신호가 수신되지 않고 이동통신 신호인 다중대역 제2신호가 생성되는 제2프로세스와, 별도의 드라이버로 형성된 디바이스를 통하여 지원되는 지피에스(GPS), 갈릴레오(GLO), 글로나스(GLO), 북두(BEI) 중 하나인 제2위성신호가 수신되고 좌표데이터인 다중대역 제3신호가 생성되는 제3프로세스가 수행될 수 있다.
예를 들어, 제어부(120)는, 제3신호 처리부(117)로부터 전달되는 위치정보인 제2위성신호에 대하여 플랫폼(커널)의 하드웨어 및 다중대역 디바이스 드라이버에서 로그처리를 수행하여 좌표데이터인 다중대역 제3신호를 생성하고, 생성된 다중대역 제3신호를 위치정보 송수신부(119)를 통하여 제1 및 제2사용자단말(210, 212)로 전달할 수 있다.
그리고, 제1신호 처리부(115), 제2신호 처리부(116), 제3신호 처리부(117)는 하나의 플랫폼의 다중대역 처리부(다중대역 디바이스 드라이브)에 의하여 구동될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국을 위한 고속 저궤도 위성의 최대지연시간을 도시한 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 고속인터넷을 제공하는 저궤도 위성은 고도각에 따라 상이한 최대지연시간을 갖는데, 이러한 최대지연시간은 위성인터넷의 버퍼링 시간에 대응된다.
특히, 다수의 저궤도 위성이 궤도 상에 존재하므로, 휴대용 스마트 기지국(100)은 통신지연이나 끊김 등을 고려하여 다수의 저궤도 위성을 등록할 수 있으며, 이때 최대지연시간을 고려하여 다수의 저궤도 위성의 우선순위를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 휴대용 스마트 기지국(100)은, 위성신호를 기반으로 와이파이와 같은 무선인터넷과 LTE와 같은 이동통신을 포함하는 다중대역 무선통신을 제공하며, 동시에 4개 대역의 위치정보도 제공함으로써, 통신 인프라가 없는 지역이나 재난이 발생한 지역에서 비상통신망과 기지국으로 활용될 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 위성신호 기반 다중대역 무선통신 및 위치정보를 제공하는 휴대용 스마트 기지국(100)을 이용하면 기존의 기지국 설치에 들어가는 천문학적 비용과 시간을 절감할 수 있으며, 재난 등의 비상 시에 재난 통신망으로 활용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 제1위성과 제1위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와;
    상기 위성 송수신부의 상기 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행하는 저잡음 하향 증폭부와;
    상기 제1위성신호에 대한 증폭을 수행하여 상기 위성 송수신부에 전달하는 상향 증폭부와;
    상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 상기 제1신호의 주파수를 상향 변환하여 생성된 상기 제1위성신호를 상기 상향 증폭부에 전달하는 신호 생성부와;
    상기 신호 생성부의 상기 제1신호를 처리하여 다중대역 제1신호를 생성하는 제1신호 처리부와;
    다수의 사용자단말과 상기 제1신호 처리부의 상기 다중대역 제1신호와 다중대역 제2신호를 송수신하는 다중대역 송수신부와;
    상기 다중대역 송수신부의 상기 다중대역 제2신호를 연동/처리하는 제2신호 처리부와;
    제2위성으로부터 제2위성신호를 수신하고, 상기 다수의 사용자단말로 상기 제2위성신호에 대응되는 다중대역 제3신호를 송신하는 위치정보 송수신부와;
    상기 다중대역 제3신호를 연동/처리하는 제3신호 처리부와;
    상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부의 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제2위성신호, 상기 다중대역 제1신호, 상기 다중대역 제2신호 및 상기 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행하는 제어부
    를 포함하는 휴대용 스마트 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위성 송수신부는, 회전가능한 주 평판 위상 배열 안테나를 포함하는 휴대용 스마트 기지국.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주 평판 위상 배열 안테나, 상기 저잡음 하향 증폭부 및 상기 상향 증폭부는 일체형으로 구성되는 휴대용 스마트 기지국.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다중대역 제1신호는 무선인터넷 신호이고, 상기 다중대역 제2신호는 이동통신 신호이고, 상기 다중대역 제3신호는 좌표데이터를 포함하는 위치정보신호인 휴대용 스마트 기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1신호 처리부 및 상기 제2신호 처리부는 각각 다수의 밴드패스필터와 다수의 혼합기를 포함하는 휴대용 스마트 기지국.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다중대역 송수신부는 RP SMA 안테나를 포함하고,
    상기 위치정보 송수신부는 멀티 SMA 안테나를 포함하고,
    상기 RP SMA 안테나와 상기 멀티 SMA 안테나는 서로 반대 각도로 배치되는 휴대용 스마트 기지국.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1위성신호는 하향 17.8~18.6 GHz, 상향 27.5~28.35 GHz의 Ka 밴드 대역 신호이고,
    상기 제2위성신호는 절대위치 및 절대시각의 위치정보인 휴대용 스마트 기지국.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3신호 처리부는, 상기 위성 송수신부, 상기 제1신호 처리부 및 상기 제2신호 처리부와 연동하여 좌표 및 시각을 동기하는 휴대용 스마트 기지국.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부를 구동하는 하나의 플랫폼의 다중대역 처리부를 더 포함하는 휴대용 스마트 기지국.
  10. 위성 송수신부, 저잡음 하향 증폭부, 상향 증폭부, 신호 생성부, 제1신호 처리부, 다중대역 송수신부, 제2신호 처리부, 위치정보 송수신부, 제3신호 처리부 및 제어부를 포함하는 휴대용 스마트 기지국의 무선인터넷, 이동통신 및 위치정보 제공방법에 있어서,
    상기 위성 송수신부가 제1위성과 제1위성신호를 송수신하는 단계와;
    상기 저잡음 하향 증폭기가 상기 위성 송수신부의 상기 제1위성신호에 대한 저잡음 증폭을 수행하는 단계와;
    상기 상향 증폭부가 상기 신호 생성부의 상기 제1위성신호에 대한 증폭을 수행하는 단계와;
    상기 신호 생성부가, 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 제1위성신호의 주파수를 하향 변환하여 제1신호를 생성하고, 상기 제1신호 처리부의 상기 제1신호의 주파수를 상향 변환하여 상기 제1위성신호를 생성하는 단계와;
    상기 제1신호 처리부가 상기 신호 생성부의 상기 제1신호를 처리하여 다중대역 제1신호를 생성하는 단계와;
    상기 다중대역 송수신부가 다수의 사용자단말과 상기 제1신호 처리부의 상기 다중대역 제1신호와 상기 제2신호 처리부의 다중대역 제2신호를 송수신하는 단계와;
    상기 제2신호 처리부가 상기 다중대역 송수신부의 상기 다중대역 제2신호를 연동/처리하는 단계와;
    상기 위치정보 송수신부가, 제2위성으로부터 제2위성신호를 수신하고, 상기 다수의 사용자단말로 상기 제2위성신호에 대응되는 다중대역 제3신호를 송신하는 단계와;
    상기 제3신호 처리부가 상기 다중대역 제3신호를 연동/처리하는 단계와;
    상기 제어부가, 상기 제1신호 처리부, 상기 제2신호 처리부 및 상기 제3신호 처리부의 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제2위성신호, 상기 다중대역 제1신호, 상기 다중대역 제2신호 및 상기 다중대역 제3신호에 대하여 분배처리 및 스위칭(선택)처리를 수행하는 단계
    를 포함하는 휴대용 스마트 기지국의 무선인터넷, 이동통신 및 위치정보 제공방법.
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