KR101492840B1

KR101492840B1 - 터널용 무선중계장치

Info

Publication number: KR101492840B1
Application number: KR20120012684A
Authority: KR
Inventors: 안현준
Original assignee: 주식회사 소스텔
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2015-02-23
Also published as: KR20130091425A

Abstract

본 발명은 터널용 무선중계장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로나 철도 구간에서 터널이나 지하구간 및 산악지형에서의 여러 방송 및 통신권역의 신호를 혼합하여 양질의 수신조건을 확보한 후 전체 지하 음영구간 내에서 이동통신의 서비스가 원활하게 제공될 수 있는 터널용 무선중계장치에 관한 것이다.

Description

터널용 무선중계장치{Wireless repeater for tunnel}

도로나 철도 건설 시 지금까지는 산악지형을 피해 건설하던 방식이었으나 구간 단축을 목적으로 직선화 시공을 하면서 단위구간의 터널 길이가 길어지고 터널 개소가 많아지는 추세이다.

이와 같은 도로나 철도 구간의 터널 주변에서는 공중파 방송을 청취하거나 양방향 이동통신 서비스를 제공함에 있어 산악 지형이므로 전파의 손실이 발생되어 난청을 초래하게 된다.

아울러 도심 교통개선을 위한 초장대형 대심도 지하도로나 광역도시 간 교통개선을 위한 대심도 광역지하철도의 경우와 같이 초장대형 지하터널이 증가 추세에 있다.

아울러 근래에는 도로나 철도의 직선화로 이동속도가 빨라짐에 따라 이동 구간 내에서 여러 개의 방송 및 통신권역이 혼재되어 있다. 예를 들면, 장대형 대심도 지하도로는 터널 시점부와 종점부 및 중간 진출입 램프의 방송 및 통신권역이 상이하고, 대도시의 광역지하철도는 역사마다 송 및 통신권역이 상이하여 다양한 수신요구가 발생한다.

특히 지하음영구간에 대한 지금까지의 공중파방송 재방송장치나 이동통신 중계장치는 1개의 수신공중선을 설치하여 단위지역의 방송을 서비스 하는 것이었으나 상기와 같이 광역권을 단시간에 이동하는 도로 및 철도에서 다양한 수신요구가 있는 경우 서비스 제공의 한계가 있어 방송 및 이동통신의 수신 및 송신이 원할하지 않은 문제점이 있다.

또한 종래의 광역 수신장치는 어느 한 지역내에 1개소만 설치됨에 따라서 고장이나 정전등고가 같은 유고사항이 발생시에 해당지역내의 통신이 마비될 수 있으나 종래에는 이에 대한 대책이 전무한 실정이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 도로나 철도 노선이 시공되는 터널구간에서 각각의 광역수신장치에서 수신된 신호에 복수의 동일 주파수가 혼재하는 경우 선택적으로 자신에게 할당된 수신 신호의 주파수를 결정할 수 있는 터널용 무선중계장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 특정 장소의 광역수신장치가 고장, 정전 등 유고사항 발생 시 바이패스가 가능하도록 각 광역수신장치의 주파수테이블을 할당하며 유고가 발생한 광역수신장치의 주파수를 인접한 광역수신장치에 재 할당하여 바이패스가 가능한 터널용 무선중계장치를 제공함에 있다. 터널용 무선중계장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명의 제1실시예는 무선신호의 송신이 용이한 도로나 철도구간 내의 영역에 설치되는 공중파의 수신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 수신안테나; 도로나 철도가 설치되는 터널에 설치되는 공중파의 송신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 송신안테나; 터널 내에 연장되어 상기 수신안테나와 송신안테나에서 입출력된 신호가 양방향으로 전달되는 광케이블; 각각 서로 다른 주파수가 할당되어 상기 송신안테나와 수신안테나에서 입출력된 신호의 채널을 결정하여 서로 다른 주파수 신호를 동일대역의 주파수로 변환시켜 합성 및 분기시켜 상기 광케이블에 양방향으로 출력하는 하나 이상의 광역송수신부; 상기 하나 이상의 광역송수신부에서 출력되는 파형을 감지하는 제3광역송수신부; 상기 제3광역송수신부에서 감지된 상기 하나 이상의 광역송수신부의 출력감지신호를 수신하여 정전 또는 고장으로 인한 이상유무를 판단하는 원격제어부를 포함하고, 상기 원격제어부는 상기 하나 이상의 광역송수신부에 각각 서로 다른 주파수를 할당하고, 상기 제3광역송수신부의 감지신호를 수신하여 이상이 발생된 광역송수신부에 할당된 주파수를 인접한 타 광역송수신부로 재할당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2실시예에 있어서, 상기 수신안테나는 공중파신호의 수신과 이동통신신호의 송수신이 가능한 도너안테나(Donor Antenna)로서, 하나 이상이 터널 이외의 지역에서 무선신호의 송신이 용이한 영역에 설치되어 수신된 신호를 상기 하나 이상의 광역송수신부 중 어느 하나에 인가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 상기 송신안테나는 공중파의 송신 및 이동통신 신호의 송수신이 가능한 하나 이상의 리모트안테나(Remote Antenna)로서, 터널구간 내에서 상기 하나 이상의 광역송수신부중 어느 하나에 연결되어 터널내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 하나 이상의 광역송수신부는 상기 수신안테나에서 수신된 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭시켜 상기 광케이블의 양방향으로 출력하는 제1광역송수신부; 상기 광케이블을 통하여 인가되는 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나에 출력하거나, 상기 송신안테나에서 입력된 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 광케이블에 출력하는 제2광역송수신부; 및 상기 수신안테나 또는 타 광역송신부에서 출력된 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나와 광케이블에 각각 출력하는 제3광역송수신부를 포함한다.

본 발명의 제5실시예에 있어서, 상기 제1광역송수신부는 수신신호를 상기 광케이블로 전송하기 위하여 주파수를 공용하는 제1공용기; 수신 신호를 저잡음 증폭시키고, 송출신호를 고출력으로 전력증폭하는 제1증폭수단; 상기 원격제어부에 의해 할당된 주파수에 따라서 수신신호의 채널을 선택 및 증폭하여 출력하는 제1채널선택수단; 상기 채널선택수단에서 인가되는 중간주파수를 반송파로 변환시키는 제1주파수변환수단; 상기 주파수변환수단에서 출력된 신호중 서로 다른 대역의 신호를 혼합 후 노이즈를 제거하고, 혼합된 신호를 원래의 신호로 분리하여 상기 광케이블에 양방향으로 분기시켜 출력하는 제1신호변환수단; 및 상기 원격제어부의 제어에 의해 상기 광케이블과 신호변환수단의 출력측을 전기적으로 연결 또는 차단시키는 제1절체수단을 포함한다.

본 발명의 제6실시예에 있어서, 상기 제2광역송수신부는 상기 광케이블과 신호의 입출력이 가능하도록 선로를 연결 또는 차단시키는 제2절체수단; 상기 제2절체수단을 통해 연결되는 상기 광케이블로부터 입력되는 수신신호를 상기 원격제어부에 의해 할당된 주파수 대역을 갖는 신호로 변환 및 증폭시켜 출력하는 제2신호변환수단; 상기 제2신호변환수단에서 출력된 중간주파수의 신호를 반송파 신호로 변환시키는 제2주파수변환수단; 상기 제2주파수변환수단에서 출력된 신호를 증폭시키는 제2증폭수단; 상기 제2증폭수단에서 증폭된 신호를 상기 송신안테나의 송출방향과 일치시켜 상기 송신안테나에 출력하는 공용기를 포함한다.

본 발명의 제7실시예에 있어서, 상기 제3광역송수신부는 상기 수신안테나에 수신된 신호를 상기 광케이블에 일치되는 방향을 갖도록 신호를 공용하는 제3공용기; 상기 공용기에서 출력된 수신신호를 증폭시키는 제3증폭수단; 상기 제3증폭수단에서 증폭된 신호의 채널을 할당된 주파수에 따라서 선택된 채널로 변환시키는 제2채널선택수단; 상기 제2채널선택수단에서 출력된 선택 채널의 신호를 중간주파수로 변환시켜 출력하는 제3주파수변환수단; 상기 주파수변환수단에서 출력된 서로 다른 신호를 동일 주파수 대역의 신호로 혼합하여 노이즈를 제거하고, 혼합된 신호를 양방향으로 분기시켜 출력하는 제3신호변환수단; 상기 원격제어부의 제어에 의해 상기 신호변환수단과 광케이블의 신호의 입출력이 가능하도록 선로를 연결 또는 차단하는 제3절체수단; 상기 신호변환수단에서 출력된 중간주파수 신호를 반송파로 변환시키는 제4주파수변환수단; 상기 제4주파수변환수단에서 변환된 신호를 증폭하는 제4증폭수단; 및 상기 제4증폭수단에서 출력된 신호를 상기 송신안테나의 방향과 일치시켜 출력하는 제4공용기를 포함한다.

본 발명의 제8실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2채널선택수단은 상기 원격제어부에서 할당된 주파수에 필요한 채널의 개별필터계수(FIR Filter)를 생성하고, 설정된 기준치와 입력신호를 일치시켜 최종 필터계수로 합성한 후에 개별 필터계수로 적용하여 선택된 채널로 필터링 및 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9실시예에 있어서, 상기 제1 내지 제3광역송수신부는 서로 다른 주파수를 갖는 다수의 신호를 동시에 처리하기 위하여 동일 샘플링클럭을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 복수의 동일주파수가 혼재되는 각각의 광역수신장치의 수신신호에서 선택적으로 수신신호의 주파수를 결정할 수 있어 동일주파수신호의 합성시에 위상차가 발생되지 않아서 다 수개의 방송권역이나 통신신호와 같이 여러개의 신호가 혼재되는 도로나 철도 구간내에서의 양질의 통신서비스가 가능한 효과가 있다.

또한 본 발명은 선택된 주파수신호를 디지탈로 변환하여 합성한 후 동, 서측으로 분기하여 전구간에 걸쳐 한가닥의 광케이블만을 사용할 수 있고, 특정장소의 광역수신장치가 고장이나 정전과 같은 유고사항 발생시에 선택된 주파수를 인접한 광역수신장치에 재할당하여 바이패스가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치의 개요를 설명하기 위한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제1광역송수신부를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제2광역송수신부를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제3광역송수신부를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 채널선택수단을 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 신호변환수단의 주파수 배치를 도시한 그래프,
도 7 a와 도 7b는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 신호변환수단의 동작을 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치의 멀티플렉싱과정을 도시한 블럭도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치를 설명하기 위한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치는 무선신호의 송신이 용이한 도로나 터널 이외의 영역에 설치되는 수신안테나(40)와, 도로나 철도의 터널구간에 설치되는 송신안테나(50)와, 도로나 철도의 터널구간(이하에서는 터널구간으로 총칭한다.)내에 연장되어 상기 수신안테나(40)와 송신안테나(50)에서 송수신된 신호를 전달하는 광케이블과, 상기 송신안테나(50)와 수신안테나(40)에서 송수신된 신호를 증폭 및 변환하는 하나 이상의 광역송수신부(30)와, 상기 하나 이상의 광역송수신부(30)의 파형을 감지하는 제3광역송수신부(33)와, 상기 제3광역송수신부(33)에서 감지된 상기 하나 이상의 광역송수신부(30)의 파형을 통하여 이상유무를 확인하여 원격제어하는 원격제어부(10)를 포함한다.

상기 광케이블은 상기 터널구간에서 일측방향으로 연장되어 상기 수신안테나(40)와 송신안테나(50), 하나 이상의 광역송수신부에서 인가되는 각각의 신호를 전달한다.

상기 수신안테나(40)는 하나 이상이 터널구간 이외의 지역에서 무선신호의 송신이 용이한 영역에서 설치된다. 바람직하게로는 상기 수신안테나(40)는 공중파 신호의 수신과 이동통신신호의 송수신이 가능한 하나 이상의 도너 안테나(Donor Antenna)인것이 바람직하다. 따라서 상기 송신안테나(50)는 수신된 공중파신호 또는 이동통신신호를 상기 하나 이상의 광역송수신부중 어느 하나에 인가한다.

상기 송신안테나(50)는 터널구간내에서 상기 하나 이상의 광역송수신부(30)중 어느 하나에 연결되며, 바람직하게로는 공중파의 송신 및/또는 이동통신 신호의 송수신이 가능한 하나 이상의 리모트안테나(Remote Antenna) 인 것이 바람직하다. 상기 송신안테나(50)는 연결된 상기 광역송수신부(30) 중 어느 하나로부터 송신신호가 인가되면 터널내에 무선신호를 송신한다.

상기 제3광역송수신부(33)는 상기 광케이블을 통하여 인가되는 상기 하나 이상의 광역송수신부(30)의 출력신호의 파형을 감지하여 이상유무의 감지신호를 상기 원격제어부(10)에 인가한다.

상기 원격제어부(10)는 상기 제3광역송수신부(33)의 감지신호를 수신하여 상기 하나 이상의 광역송수신부(30) 중 어느 하나가 정전 또는 고장이 발생되면, 해당 광역송수신부를 바이패스하도록 광케이블과 상기 광역송수신부간의 선로를 절체시킨다. 또한 상기 원격제어부(10)는 상기 제1광역송수신부(31) 내지 제3광역송수신부(33)에게 각각 서로 다른 주파수를 할당한다. 그리고 상기 원격제어부(10)는 상기 제3광역송수신부(33)에서 이상이 감지된 제1 내지 제3광역송수신부(31~33)중 어느 하나에 할당된 주파수를 인접한 타 광역송수신부에 재할당하여 상기 하나 이상의 광역송수신부중 어느 하나의 고장으로 인한 통신서비스의 이상을 방지할 수 있다.

상기 하나 이상의 광역송수신부(30)는 상기 수신안테나(40)에서 수신된 신호를 증폭 및 변환시켜 상기 광케이블의 양방향으로 출력하는 제1광역송수신부(31)와, 상기 광케이블을 통하여 인가되는 신호를 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나(50)에 출력하는 제2광역송수신부(32)와, 상기 수신안테나(40)에서 수신된 신호를 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나(50)에 인가하는 제3광역송수신부(33)를 포함한다.

여기서 상기 제1광역송수신부(31)는 상기 수신안테나(40)에서 수신된 신호를 상기 광케이블에 출력하고, 상기 제2광역송수신부(32)는 상기 제1광역송수신부(31)에서 인가되어 상기 광케이블을 통해 전달되는 신호를 증폭 및 변환시켜 터널구간내에 설치된 상기 송신안테나(50)에 인가한다. 또한 상기 제3광역송수신부(33)는 상기 수신안테나(40)에서 수신된 무선신호를 변환 및 증폭시켜 상기 광케이블에 전달 및/또는 상기 송신안테나(50)에 인가한다. 그 상세구성은 하기의 도 2 내지 도 4를 참조하여 후술한다.

도 2는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제1광역송수신부를 도시한 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에서 상기 제1광역송수신부(31)는 상기 수신안테나(40)로부터 수신된 양방향 공중파 방송신호 및/또는 이동통신 신호의 송수신 주파수를 하나의 송수신안테나(40)로 전송하기 위하여 주파수를 공용하는 제1공용기(311)와, 상기 수신안테나(40)에서 수신되어 인가되는 다운링크 신호를 저잡음 증폭시키고, 송출되는 이동통신신호를 고출력으로 전력증폭하는 제1증폭수단(312)과, 할당된 수신신호의 주파수를 선택적으로 결정하는 제1채널선택수단(313)과, 상기 수신안테나(40)에서 수신된 신호의 주파수를 반송파로 변환시키는 제1주파수변환수단(314)과, 상기 제1주파수변환수단(314)에서 변환된 주파수, 서로 다른 대역의 신호를 혼합하여 전송하거나 혼합된 신호를 분리하여 양방향으로 분기시켜 출력하는 제1신호변환수단(315)과, 고장이나 정전시에 절체되어 상기 광역송수신부의 입출력신호를 바이패스시키는 제1절체수단(316)을 포함한다.

상기 제1공용기(311)는 상기 수신안테나(40)로부터 수신된 공중파신호와 송수신되는 이동통신신호의 주파수를 공용화시킨다. 즉, 상기 제1공용기(311)는 상기 수신안테나(40)로부터 수신된 신호를 상기 광케이블의 일측과 타측(예를 들면, 동측과 서측) 방향으로 공용하기 위하여 각 주파수 대역의 신호를 손실없이 합쳐준다.

상기 제1증폭수단(313a, 312b)은 상기 수신안테나에서 수신된 신호를 저잡음증폭하고, 상기 제1채널선택수단(312)에 인가된 신호를 증폭하여 상기 수신안테나에 인가한다.

상기 제1채널선택수단(313)은 양질의 주파수채널만을 선택하여 결정하는 것으로서 그 상세구성은 도 5에 도시된 바를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 채널선택수단을 도시한 블럭도이다.

도 5를 참조하면, 상기 제1채널선택수단(313)은 상기 제1증폭수단(312)에서 중폭된 신호를 발진시키는 발진기와, 상기 제1증폭수단(312)에서 증폭된 신호와 상기 발진기의 발진신호가 혼합되는 제1믹서(313a)와, 상기 제1믹서(313a)의 출력을 증폭하는 제1앰프(313b)와, 상기 제1앰프(313b)의 아날로그 출력신호를 디지탈신호로 변환시키는 AD컨버터(313c)와, 상기 AD컨버터(313c)의 출력신호를 결정된 채널로서 필터링하는 디지탈필터(313d)와, 상기 디지탈필터(313d)에서 출력된 디지탈신호를 아날로그신호로 컨버팅하는 DA컨버터(313e)와, 상기 DA컨버터(313e) 출력신호를 증폭시키는 제2앰프(313f)와, 상기 제2앰프(313f)에서 출력된 신호를 상기 발진기의 발진신호와 혼합하여 상기 제1주파수변환수단(314)에 출력하는 제2믹서(313g)를 포함한다.

상기 제1믹서(313a)는 상기 발진기에서 발진된 신호로서 상기 제1증폭수단(312)에서 출력된 신호의 주파수가 생성시킨다. 이때 상기 발진기는 상기 디지탈필터(313d)에서 선택된 채널에 일치되는 주파수대역에 포함되는 주파수발진신호를 인가한다.

상기 AD컨버터(313c)는 상기 제1믹서(313a)에서 발진된 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시켜 상기 디지탈필터(313d)에 인가한다.

상기 디지탈필터(313d)는 상기 AD컨버터(313c)에서 인가되는 신호중에서 설정된 채널의 신호만을 통과시키고 나머지는 필터링하여 상기 DA컨버터(313e)에 인가한다. 즉, 본 발명은 도로나 철도에서 여러 개의 방송 및 통신권역에 포함되는 터널구간에 수신안테나(40)와 송신안테나(50)를 다 수 설치하고, 설정된 채널로서 필터링하여 여러 개의 무선신호를 혼합하여 양질의 수신조건을 확보하는 것이다.

이와 같은 양질의 수신조건은 복수의 동일 주파수가 혼재하는 경우 합성되는 과정에서 위상각에 따라 상쇄 간섭되어 감소 또는 증가하므로 광케이블을 통해 송신안테나(50)로 송출시에 채널간 위상차가 발생할 수 있으므로 상기 제1채널선택수단(313)에 의하여 선택적으로 자신에게 할당된 수신신호의 주파수를 결정하여 증폭시키고, 상기 제1신호변환수단(315)에서의 멀티플렉싱과정을 통하여 위상차를 상쇄시킬 수 있도록 한다.

또한 상기 디지탈필터(313d)는 필요한 채널의 개별 필터계수(FIR Filter)를 생성하고, 기준치에 일치시켜 최종 필터계수로 합성한 후에 개별 필터계수로 적용하기 우위하여 입력신호의 주파수 및 전계강도를 실시간 측정하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 DA컨버터(313e)는 상기 디지탈필터(313d)에서 선택된 채널의 신호를 아날로그신호로 변환시켜 상기 제2앰프(313f)로 출력한다.

상기 제2앰프(313f)는 상기 제DA컨버터(313e)에서 출력된 아날로그신호를 상기 제2믹서(313g)로 출력하고, 상기 제2믹서(313g)는 상기 제1주파수변환수단(314)에 인가한다.

여기서 상기 제1채널선택수단(313)은 상기 원격제어부(10)를 통하여 할당된 주파수에 따라서 선택 채널이 결정된다.

상기 제1주파수변환수단(314)은 상기 제1신호변환수단(315)에 인가되는 반송파를 중간주파수로 변환시킨다. 즉, 상기 제1주파수변환수단(314)은 상기 제1신호변환수단(315)의 멀티플렉싱에 적합하도록 상기 제1채널선택수단(313)에서 증폭출력된 반송파를 중간주파수(IF)로 변환시켜 상기 제1신호변환수단(315)에 인가한다.

상기 제1신호변환수단(315)은 상기 수신안테나(40)에서 수신되는 각 신호(예를 들면, AM, FM, DMB, TRS)등 여러 대역의 신호를 동시에 처리하도록 서로 다른 대역의 신호를 혼합하여 전송하고, 디지탈아날로그 컨버팅하기 이전에 혼합된 신호를 분리하여 상기 광케이블의 양방향으로 출력한다. 이와 같은 제1신호변환수단(315)은 그 예를 설명하기 위하여 도 6과, 도 7a와 도 7b를 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 신호변환수단의 동작설명을 위한 그래프, 도 7 a와 도 7b는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 신호변환수단의 동작을 도시한 블럭도이다.

상기 제1신호변환수단(315)은 상기 수신안테나(40)에서 수신된 다수의 신호(예를 들면, AM, FM, DMB, TRS)가 수신되면 동시에 처리할 수 있도록 동일 샘플링 클럭을 사용한다. 만약, 서로 다른 샘플링 클럭을 사용하는 경우에는 상호 혼변조로 인하여 노이즈가 증가하기 때문에 동일 샘플링 클럭을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제1신호변환수단(315)은 다 수의 신호(예를 들면, AM, FM, DMB, TRS)중에서 AM신호와 DMB신호를 혼합한다. 여기서 혼합과정은 도 7b에 도시된 바와 같다. 상기 제1신호변환부에서 상기 AM신호와 DMB신호는 각각 아날로그 디지탈 컨버터(ADC)를 거쳐 로우패스필터(LPF)와 하이패스필터(HPF)를 통하여 설정된 대역 이외의 노이즈가 제거된 신호를 합성된다.

아울러 상기 제1신호변환수단(315)는 상기 합성된 신호를 도 7a에 도시된 바와 같이 각각 로우패스필터(LPF)와 하이패스필터(HPF)를 거쳐 노이즈를 제거한 뒤에 아날로그디지탈컨버터(ADC)를 통하여 디지탈신호로 변환 및 분기되어 상기 광케이블의 동측과 서측(+, -)으로 출력된다.

상기 제1신호변환수단(315)은 터널구간 내에서 서로 다른 대역의 신호가 합성 및 분기되는 과정을 통하여 위상차가 발생됨을 방지하기 위하여 터널내에 연장되도록 설치되는 상기 광케이블에서 순방향 및 역방향의 신호와 상기 수신안테나(40)의 수신신호와 상기 송신안테나(50)의 송신신호간의 위상차를 상쇄하기 위한 멀티플렉싱과정을 진행한다.

즉, 본 발명은 터널구간내에 연장되는 광케이블에 하나 이상의 수신안테나(40)와 송신안테나(50)가 각각 연결되고 있기에 동일한 신호라 할지라도 광케이블에 출력된 신호의 방향과 시간에 따라서 서로 다른 위상을 갖는 신호가 혼재될 수 있다. 따라서 상기 제1신호변환수단(315)은 위와 같은 위상차를 상쇄시키기 위하여 다음과 같은 멀티플렉싱과정을 진행한다. 이는 도 8에 도시된 바와 같다.

도 8은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치의 멀티플렉싱과정을 도시한 블럭도이다.

도 8을 참조하면, 상기 제1신호변환수단(315)은 아날로그디지탈컨버터(ADC)를 통하여 변환된 신호를 디지탈아날로그컨버터(DAC)로 출력되는 양방향의 신호, 즉 수신안테나(40)에서 수신된 신호를 송신안테나(50)로 송출하고, 그 반대 방향의 신호의 송출은 상기 광케이블을 통하여 전달되는 양방향의 신호와 혼합 및 분기과정을 통하여 동일 대역 신호들의 위상차를 상쇄 및 감쇄시킬 수 있다.

먼저, 상기 제1신호변환수단(315)은 수신안테나(40)로부터 수신된 신호가 변환된 디지탈신호(ADC)와 광케이블에서 인가되는 순방향의 수신신호(FD)와 광케이블에서 역방향으로 인가되는 역방향의 수신신호(RD)를 혼합(∑1)하여 아날로그 신호로 변환(DAC)시켜 출력한다.

또한 상기 제1신호변환수단(315)은 수신안테나(40)로부터 수신된 신호(DI)와 광케이블의 순방향 수신신호(FD)를 합성(∑2)하여 순방향으로 광케이블에 출력한다.

그리고 상기 제1신호변환수단(315)은 수신안테나(40)로부터 수신된 수신신호(DI)와 역방향의 수신신호(RD)를 혼합(∑3)하여 상기 광케이블에 역방향으로 출력된다.

상기 제1신호변환수단(315)은 터널구간내에서 송신되는 송신신호(UI)와 광케이블에서 인가되는 역방향의 송신신호(RU)와 순방향의 송신신호(FU)를 합성하여 아날로그 신호로 변환(DAC)(541)시켜 출력한다.

또한 상기 제1신호변환수단(315)은 송신신호와 광케이블에서 순방향으로 인가되는 순방향 송신신호를 합성(∑5)하여 상기 광케이블에 순방향의 신호를 출력한다.

또한 상기 제1신호변환수단(315)은 송신신호와 광케이블을 통해 인가되는 역방향 송신신호를 합성(∑6)하여 역방향으로 상기 광케이블에 출력한다.

이와 같이 상기 제1광역송수신부(31)에서 상기 광케이블에 출력된 신호는 상기 광케이블의 양방향으로 출력되어 상기 광케이블에 연결되는 제2광역송수신부(32)와 제3광역송수신부(33)에 각각 연결되는 송신안테나(50)를 통하여 터널구간내에 송출된다. 또는 그 반대의 과정을 거쳐 반대 방향의 신호를 송출할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제2광역송수신부를 도시한 블럭도이다.

도 3을 참조하면, 상기 제2광역송수신부(32)는 상기 광케이블에 연결 및 차단하도록 절체하는 제2절체수단(321)과, 상기 광케이블을 통해 상기 제1광역송수신부(31)에서 분기되어 출력된 신호를 변환시키는 제2신호변환수단(322)과, 상기 제2신호변환수단(322)에서 변환된 중간주파수를 반송파로 변환시키는 제2주파수변환수단(323)과, 상기 제2주파수변환수단(323)에서 출력된 신호를 증폭시키는 제2증폭수단(324)과, 상기 제2증폭수단(324)에서 증폭된 무선신호를 상기 송신안테나(50)의 송출방향과 일치시키는 제2공용기(325)를 포함한다.

상기 제2신호변환수단(322)은 상기 광케이블을 통하여 인가되는 신호를 합성과 분기과정을 통하여 불필요한 노이즈를 제거하여 상기 제2주파수변환수단(323)에 인가한다.

상기 제2주파수변환수단(323)은 상기 제2신호변환수단(322)에서 출력된 중간주파수를 반송파로 변환시켜 상기 제2증폭수단(324)에 인가한다.

상기 제2증폭수단(324)은 상기 송신안테나(50)에서 수신된 신호(Downlink)를 증폭하고, 반대로 상기 제2주파수변환수단(323)에서 인가되는 신호(Uplink)를 증폭하여 상기 제2공용기(325)에 인가한다.

상기 제2공용기(325)는 상기 송신안테나(50)의 송출방향과 일치하도록 변환시켜 상기 송신안테나(50)에 인가한다.

즉, 상기 제2광역송수신부(32)는 상기 제1광역송수신부(31)에 터널내의 방송권역에 적합한 채널로 결정한 주파수대역의 신호를 송신안테나(50)를 통하여 송출할 수 있다.

또한 상기 제3광역송수신부(33)는 상기 제1광역송수신부(31)와 제2광역송수신부(32)가 일체로 형성된 구성을 포함하며 이는 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 터널용 무선중계장치에서 제3광역송수신부를 도시한 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 상기 제3광역송수신부(33)는 수신안테나(40)와, 상기 수신안테나(40)에 즉, 상기 제3광역송수신부(33)는 상기 수신안테나(40)에 연결되는 제3공용기(331)와, 상기 제3공용기(331)에서 출력된 신호를 증폭시키는 제3증폭수단(332)과, 상기 제3증폭수단(332)에서 증폭된 신호의 채널을 설정된 채널로 변환시키는 제2채널선택수단(333)과, 상기 제2채널선택수단(333)에서 출력된 선택 채널의 신호의 반송파를 중간주파수로 변환시켜 출력하는 제3주파수변환수단(334)과, 상기 제3주파수변환수단(334)에서 출력된 신호를 합성 및 분기시켜 불필요한 노이즈를 제거하여 양방향으로 분기시켜 출력하는 제3신호변환수단(335)과, 상기 제3신호변환수단(335)과 광케이블을 연결 또는 차단하는 제3절체수단(336)과, 상기 제3신호변환수단(335)에서 출력된 중간주파수 신호를 반송파로 변환시키는 제4주파수변환수단(337)과, 상기 제4주파수변환수단(337)에서 변환된 신호를 증폭하는 제4증폭수단과, 상기 제4증폭수단과 상기 송신안테나(50)의 방향을 일치시키는 제4공용기(339)를 포함한다.

여기서 상기 제1 내지 제3광역송수신부(31~33)에 각각 연결되는 수신안테나(40)와 송신안테나(50)는 서로 다른 안테나로서 설명의 편의를 위하여 동일부호와 동일명칭을 부여하였다.

또한 상기 제3광역송수신부(33)에 포함된 각각의 구성은 제1광역송수신부(31)와 제2광역송수신부(32)에 각각 포함되는 구성과 동일한 역할을 수행하기에 그 설명은 생략한다.

본 발명은 상기와 같이 터널내에 광케이블을 설치하고, 송신안테나(50)와 수신안테나(40)를 각각 설치하여 양방향의 신호를 터널구간내의 방송권역에 송출 및 수신할 수 있다. 아울러 상기 제1 또는 제3광역송수신부(33)는 터널구간내 또는 터널구간외 지역에서 상기 수신안테나(40)에서 수신된 신호를 설정된 채널로서 혼합 및 분기시켜서 불필요한 노이즈를 제거하고, 위상차를 상쇄시킬 수 있기에 터널구간내에 하나의 광케이블을 설치하여 터널내에서 양질의 공중파 및 이동통신 서비스를 제공할 수 있다.

10 : 원격제어부 20 : 파형감시부
30 : 광역송수신부 31 : 제1광역송수신부
32 : 제2광역송수신부 33 : 제3광역송수신부
40 : 수신안테나 50 : 송신안테나

Claims

무선신호의 송신이 용이한 도로나 철도구간 내의 영역에 설치되는 공중파의 수신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 수신안테나;
도로나 철도가 설치되는 터널에 설치되는 공중파의 송신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 송신안테나;
터널 내에 연장되어 상기 수신안테나와 송신안테나에서 입출력된 신호가 양방향으로 전달되는 광케이블;
각각 서로 다른 주파수가 할당되어 상기 송신안테나와 수신안테나에서 입출력된 신호의 채널을 결정하여 서로 다른 주파수 신호를 동일대역의 주파수로 변환시켜 합성 및 분기시켜 상기 광케이블에 양방향으로 출력하는 하나 이상의 광역송수신부;
상기 하나 이상의 광역송수신부에서 출력되는 파형을 감지하는 제3광역송수신부; 및
상기 제3광역송수신부에서 감지된 상기 하나 이상의 광역송수신부의 출력감지신호를 수신하여 정전 또는 고장으로 인한 이상유무를 판단하는 원격제어부;를 포함하며,
상기 원격제어부는 상기 하나 이상의 광역송수신부에 각각 서로 다른 주파수를 할당하고, 상기 제3광역송수신부의 감지신호를 수신하여 이상이 발생된 광역송수신부에 할당된 주파수를 인접한 타 광역송수신부로 재할당하는 것을 특징으로 하는 터널용 무선중계장치.
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무선신호의 송신이 용이한 도로나 철도구간 내의 영역에 설치되는 공중파의 수신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 수신안테나;
도로나 철도가 설치되는 터널에 설치되는 공중파의 송신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 송신안테나;
터널 내에 연장되어 상기 수신안테나와 송신안테나에서 입출력된 신호가 양방향으로 전달되는 광케이블;
각각 서로 다른 주파수가 할당되어 상기 송신안테나와 수신안테나에서 입출력된 신호의 채널을 결정하여 서로 다른 주파수 신호를 동일대역의 주파수로 변환시켜 합성 및 분기시켜 상기 광케이블에 양방향으로 출력하는 하나 이상의 광역송수신부를 포함하며,
상기 수신안테나는 공중파신호의 수신과 이동통신신호의 송수신이 가능한 도너안테나(Donor Antenna)로서, 하나 이상이 터널 이외의 지역에서 무선신호의 송신이 용이한 영역에 설치되어 수신된 신호를 상기 하나 이상의 광역송수신부 중 어느 하나에 인가하는 것을 특징으로 하는 터널용 무선중계장치.
무선신호의 송신이 용이한 도로나 철도구간 내의 영역에 설치되는 공중파의 수신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 수신안테나;
도로나 철도가 설치되는 터널에 설치되는 공중파의 송신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 송신안테나;
터널 내에 연장되어 상기 수신안테나와 송신안테나에서 입출력된 신호가 양방향으로 전달되는 광케이블;
각각 서로 다른 주파수가 할당되어 상기 송신안테나와 수신안테나에서 입출력된 신호의 채널을 결정하여 서로 다른 주파수 신호를 동일대역의 주파수로 변환시켜 합성 및 분기시켜 상기 광케이블에 양방향으로 출력하는 하나 이상의 광역송수신부를 포함하며,
상기 송신안테나는 공중파의 송신 및 이동통신 신호의 송수신이 가능한 하나 이상의 리모트안테나(Remote Antenna)로서, 터널구간 내에서 상기 하나 이상의 광역송수신부중 어느 하나에 연결되어 터널내에 설치되는 것을 특징으로 하는 터널용 무선중계장치.
무선신호의 송신이 용이한 도로나 철도구간 내의 영역에 설치되는 공중파의 수신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 수신안테나;
도로나 철도가 설치되는 터널에 설치되는 공중파의 송신 및 이동통신신호를 송수신하는 하나 이상의 송신안테나;
터널 내에 연장되어 상기 수신안테나와 송신안테나에서 입출력된 신호가 양방향으로 전달되는 광케이블;
각각 서로 다른 주파수가 할당되어 상기 송신안테나와 수신안테나에서 입출력된 신호의 채널을 결정하여 서로 다른 주파수 신호를 동일대역의 주파수로 변환시켜 합성 및 분기시켜 상기 광케이블에 양방향으로 출력하는 하나 이상의 광역송수신부를 포함하며,
상기 하나 이상의 광역송수신부는,
상기 수신안테나에서 수신된 신호를 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭시켜 상기 광케이블의 양방향으로 출력하는 제1광역송수신부;
상기 광케이블을 통하여 인가되는 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나에 출력하거나, 상기 송신안테나에서 입력된 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 광케이블에 출력하는 제2광역송수신부; 및
상기 수신안테나 또는 타 광역송신부에서 출력된 신호를 상기 원격제어부에서 할당된 주파수로 변환 및 증폭하여 상기 송신안테나와 광케이블에 각각 출력하는 제3광역송수신부를 포함하는 터널용 무선중계장치.
제6항에 있어서, 상기 제1광역송수신부는
수신신호를 상기 광케이블로 전송하기 위하여 주파수를 공용하는 제1공용기;
수신 신호를 저잡음 증폭시키고, 송출신호를 고출력으로 전력증폭하는 제1증폭수단;
상기 원격제어부에 의해 할당된 주파수에 따라서 수신신호의 채널을 선택 및 증폭하여 출력하는 제1채널선택수단;
상기 제1채널선택수단에서 인가되는 중간주파수를 반송파로 변환시키는 제1주파수변환수단;
상기 제1주파수변환수단에서 출력된 신호중 서로 다른 대역의 신호를 혼합 후 노이즈를 제거하고, 혼합된 신호를 원래의 신호로 분리하여 상기 광케이블에 양방향으로 분기시켜 출력하는 제1신호변환수단; 및
상기 원격제어부의 제어에 의해 상기 광케이블과 제1신호변환수단의 출력측을 전기적으로 연결 또는 차단시키는 제1절체수단을 포함하는 터널용 무선중계장치.
제6항에 있어서, 상기 제2광역송수신부는
상기 광케이블과 신호의 입출력이 가능하도록 선로를 연결 또는 차단시키는 제2절체수단;
상기 제2절체수단을 통해 연결되는 상기 광케이블로부터 입력되는 수신신호를 상기 원격제어부에 의해 할당된 주파수 대역을 갖는 신호로 변환 및 증폭시켜 출력하는 제2신호변환수단;
상기 제2신호변환수단에서 출력된 중간주파수의 신호를 반송파 신호로 변환시키는 제2주파수변환수단;
상기 제2주파수변환수단에서 출력된 신호를 증폭시키는 제2증폭수단;
상기 제2증폭수단에서 증폭된 신호를 상기 송신안테나의 송출방향과 일치시켜 상기 송신안테나에 출력하는 공용기를 포함하는 터널용 무선중계장치.
제6항에 있어서, 상기 제3광역송수신부는
상기 수신안테나에 수신된 신호를 상기 광케이블에 일치되는 방향을 갖도록 신호를 공용하는 제3공용기;
상기 제3공용기에서 출력된 수신신호를 증폭시키는 제3증폭수단;
상기 제3증폭수단에서 증폭된 신호의 채널을 할당된 주파수에 따라서 선택된 채널로 변환시키는 제2채널선택수단;
상기 제2채널선택수단에서 출력된 선택 채널의 신호를 중간주파수로 변환시켜 출력하는 제3주파수변환수단;
상기 제3주파수변환수단에서 출력된 서로 다른 신호를 동일 주파수 대역의 신호로 혼합하여 노이즈를 제거하고, 혼합된 신호를 양방향으로 분기시켜 출력하는 제3신호변환수단;
상기 원격제어부의 제어에 의해 상기 제3신호변환수단과 광케이블의 신호의 입출력이 가능하도록 선로를 연결 또는 차단하는 제3절체수단;
상기 제3신호변환수단에서 출력된 중간주파수 신호를 반송파로 변환시키는 제4주파수변환수단;
상기 제4주파수변환수단에서 변환된 신호를 증폭하는 제4증폭수단; 및
상기 제4증폭수단에서 출력된 신호를 상기 송신안테나의 방향과 일치시켜 출력하는 제4공용기를 포함하는 터널용 무선중계장치.
제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2채널선택수단은
상기 원격제어부에서 할당된 주파수에 필요한 채널의 개별필터계수(FIR Filter)를 생성하고, 설정된 기준치와 입력신호를 일치시켜 최종 필터계수로 합성한 후에 개별 필터계수로 적용하여 선택된 채널로 필터링 및 증폭하여 출력하는 것을 특징으로 하는 터널용 무선중계장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 내지 제3광역송수신부는
서로 다른 주파수를 갖는 다수의 신호를 동시에 처리하기 위하여 동일 샘플링클럭을 갖는 것을 특징으로 하는 터널용 무선중계장치.