KR19980081358A - 신호 분배를 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 최소한 하나의 빌딩(1) 내에서, 주어진 주파수 대역에서 수신된 신호를 가입자에 분배하기 위한 방법으로서, 다른 주파수 대역으로 신호의 변환(9)을 수행하고, 공통 안테나(11,20)와 가입자 안테나(12) 사이에서, 상기 변환된 신호를 한 점에서 다중 점의 무선 송신을 수행하고, 상기 송신은 빌딩(1) 밖에서 수행되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법에 관한 것이다.

본 발명의 응용은, 위성 안테나에 의해 수신된 신호를 가입자를 향해 송신하는 것이다.

Description

신호 분배를 위한 방법 및 시스템

본 발명은 신호 분배를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 근처에 위치한 가입자에 대하여 비디오 서비스의 분배에 관한 것이다. 가정용을 위한, 위성 링크로부터의 디지털 또는 아날로그 서비스의 사용은 줄곧 증가하고 있다. 이들은 한 점에서 다중 점으로의 링크(point-to-mutipoint links)이고, 신호는 가입자의 개별적인 안테나에 의해 수신된 후 공동 주택 또는 주택의 방(들)으로 진행되거나, 또는 일반적으로 건축물(property)의 지붕 위에 위치한 공동의 안테나에 의해 수신된다. 후자의 경우, 신호는 일반적으로, 복수의 가입자를 공동의 안테나에 접속시키는 동축케이블에 기초한 분배 네트워크를 통해 공동 설비의 가입자의 공동 주택에 분배된다. 가입자라는 용어는 본 명세서에서 서비스 사용자의 넓은 의미로 사용된다.

통상적으로 2 기가헤르쯔(GHz) 정도인 위성 시스템의 대역폭은, UHF-VHF 대역내의 공동 안테나로부터 지상 또는 케이블 텔레비전을 수신하기 위하여, 소유지 내에 이미 설치된 동축케이블 분배 네트워크와는 호환되지 않는다. 이러한 문제점에 대한, 이미 존재하는 네트워크를 사용하는 공지된 해결책은, 위성 트랜스폰더로부터 수신된 각 디지털 신호를 더 좁은 대역의 신호로 이동변조(transmodulate)시키는 것이다. 이러한 디지털 변조는 예컨대 64개 상태의 배열을 사용하는 직교 진폭 변조(QAM-64)이다. 도 1은 이러한 종류의 공지된 종래 기술의 해결책을 나타낸다. 조립체(1)는 공동 주택(2)으로 구성된 건축물을 나타낸다. 건축물의 옥상에 설치된 공동 위성 안테나(3)는 수신 장치(4)에 접속되고, 수신 장치(4)는, 건축물의 복수의 공동 주택을 이전의 UHF/VHF 공동 수신안테나에 연결시키는 동축케이블(5)을 통해 분배 네트워크로 전송된다. 위성 안테나에 의해 수신된 위성 신호는 수신 장치와 분배 네트워크를 경유하여 복수의 가입자에 전송된다.

도 2는 수신 장치(4)를 보다 더 상세하게 도시한다. 수신 장치는 위성 안테나로부터 생성되는 신호를 수신하고, 이 신호를 처리 후, 분배 네트워크(5)로 전송한다. 이 것은 N 개 그룹의 회로를 병렬 접속시킴으로써 구성되는데, 각 그룹은 위성 수신 회로(6), 변조 회로(7) 및 더 높은 주파수로 변환하기 위한 회로(8)로 구성된다. N은 위성 트랜스폰더의 수에 대응하고, 위성 트랜스폰더의 디지털 신호는 안테나에 의해 검출되며, 각 트랜스폰더는 특정 주파수 대역을 나타낸다. 한 건축물을 위하여 이동 변조될, 50 개 이상의 신호가 존재할 수 있는데, 이들 각각은 특정 트랜스폰더로부터 생성된다.

위성 수신 회로(6)는, 이러한 트랜스폰더 채널에 대응하는 압축된 디지털 데이터 스트림을 전달하도록, 트랜스폰더 주파수를 선택하기 위한 튜너, 복조기, 및 에러 정정 회로를 포함한다. 변조기 회로(7)는 디지털 데이터를 수신하기 위한 회로로부터 생성된 신호의 이동변조를 수행하는데, 예컨대 35 MHz의 주파수에서 중간 주파수 신호를 변조시키고, 이러한 이동변조된 신호는, 이러한 주파수를 UHF/VHF 대역으로 변환시키도록, 더 높은 주파수로의 변환을 위한 회로(8)로 전달된다. 각각의 회로 그룹, 또는 분배 케이블에 접속된 N개의 경로는, UHF/VHF 대역 내에서 다른 채널에 대응하는 다른 주파수의 한 신호를 전달한다. 가입자에 의해 수신된 신호는, 마치 케이블 수신으로 처리하는 것처럼, 종래의 변조기에 의해 이와 같이 처리될 수 있다.

이러한 해결책은 복잡한 회로의 사용을 필요로 하는데, 위성 트랜스폰더로부터 생성된 각 신호는, UHF/VHF 다운 케이블을 통한 분배를 위해 개별적으로 이동변조되어야만 한다. 이에 반해서, 모든 신호가 위성으로부터 수신되게 하거나, 또는 위성이 분배 네트워크 상에서 유효하게 하는 것은 급속히 엄청나게 비싸진다. 예컨대 안내 프로그램에 관련된 정보는, 상기 프로그램이 전달되는 하나 또는 그 이상의 채널이 이동변조를 위해 선택되지 않는다면, 전달되지 않을 것이다. 따라서, 분배 네트워크에 전달하기 전에, 상기 채널에 관련되는 서술 데이터의 갱신과 같은, 정보의 특정 항목을 처리할 필요성은, 필요한 것으로 입증되며, 회로의 설계에서 부가적인 제한을 생성한다.

물론, 이러한 문제를 해결하기 위하여, 현존 케이블 네트워크를, 2 GHz 정도의 필요 대역폭을 갖는 새로운 동축케이블 네트워크로 교차하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 매우 값비싸고, 설치 도중에 상당한 성가신 일을 야기한다.

건축물 내에서 가입자를 공동 안테나에 연결시키는 UHF/VHF형 케이블 링크는, 주로 이들 링크를 단방향으로 구성하는 리피터(repeater)를 사용한다. 이들 리피터는, 가입자 사이에서 신호를 분배함으로써 생성된 손실 때문에, 신호를 증폭하기 위하여 필요하게 된다. 따라서, 위성 신호의 이동변조와 같은 해결책이 사용될 때, 설치된 UHF/VHF 신호를 위한 다운 케이블의 네트워크에 의해 복귀 채널이 가능하지 않게 된다.

예컨대, 무선 LAN(Local Area Network : 근거리 통신망)으로 알려진 LAN 전송 시스템과 같은, 무선 링크를 통해 디지털 데이터 전송하는 것도 공지되어 있다. 이러한 방법으로 LAN에 접속된 워크스테이션 사이에서 데이터는 약 2.5 GHz의 주파수로 송신된다. 그러나, 이들 링크는 거리에서 50으로부터 100m 가량까지의 거리로 제한된다. 이들은 벽으로부터의 반사 등에 기인한 다중-경로의 간섭을 받게 되고, 또한 이들은 분할 벽(partition walls) 및 다른 장애에 기인하여 감쇄를 겪게 되어, 장치를 다루기 힘들게 하거나 또는 링크를 신뢰할 수 없게 한다.

본 발명의 목적은, 상술한 결점을 극복하는 것이다.

본 발명의 목적은, 최소한 한 빌딩 내에서 주어진 주파수 대역에서 수신된 신호를 가입자에 분배하기 위한 방법으로서, 디지털 신호의 다른 주파수 대역으로의 변환을 수행하고, 공동의 안테나와 가입자 안테나 사이에서 상기 변환된 신호의 한 점에서 다중 점으로의 무선 송신을 수행하고, 상기 송신은 빌딩 밖에서 수행되는 것을 특징으로 하는 신호를 가입자에 분배하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 최소한 한 빌딩 내에서 위성 안테나에 의해 수신된 신호를 분배하기 위한 시스템으로서, 공동의 안테나와 가입자 안테나는 빌딩밖에 위치하고, 위성 안테나 및 LNB 블록으로부터 수신된 신호를 최소한 한 번 주파수 변환을 수행하는 주파수 교차(transposition) 회로와, 공동의 안테나에 공급하기 위해 이와 같이 변환된 신호의 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호를 분배하기 위한 시스템을 제공하는 것이다.

따라서, 건축물의 옥상에서 안테나에 의해 수신된 신호는 무선 링크를 통해 가입자 단자에 분배된다. 이것은 수신된 전체 위성 대역을 더 높은 주파수 대역으로의 주파수 교차를 통해, 또한 가입자 건물 내에서 매우 적은 크기의 수신안테나 사용을 통해, 수행된다.

본 발명의 주요 장점은, 위성 신호의 공동 주택에 대한 분배를 위한 낮은 경비의 해결책을 제공한다는 것이다. 분배 장치는 단순하다, 즉 전선의 링크가 필요 없고, 또한 매우 분산적이고 값이 싸다. 상기 장치는 가입자에게 거의 짐이 되지 않고, 안테나는 예컨대 수 센티메터와 같이 매우 적은 크기이다. 본 발명의 장점은 또한, 건축물의 현존 케이블을 교체할 필요 없이, 복귀 링크를 생성한다는 것이다.

본 발명의 다른 특성 및 장점은, 제한하지 않는 예로서 제공되고, 첨부된 도면과 관련되어 제공된, 다음의 설명에서 자명해질 것이다.

도 1은 종래 기술에 따라 건축물 내에서 위성 신호의 전달을 도시하는 도면.

도 2는 종래 기술에 따라 위성 신호를 케이블 네트워크에 전달하는 처리 장치를 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따라 건축물 내에서 위성 신호의 분배를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따라 위성 신호를 가입자에 분배하기 위한 처리 장치를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명에 따라 가입자 건물에서 위성 신호를 수신하기 위한 장치를 도시하는 도면.

도면 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 조립체(빌딩) 2 : 공동 주택

3 : 공동 위성 안테나 4 : 수신 장치

5 : 동축케이블 6 : 수신회로

7 : 변조 회로 8 : 주파수 변환 회로

9 : 주파수 교차 회로 11 : 송신 안테나

12 : 수신 안테나 13 : 저 잡음 변환기(LNB) 블록

14 : 믹서 15 : 발진기

도 3은 건축물 옥상의 공동 수신 안테나에 의해 수신된 위성 신호 분배의 구성도를 개략적으로 도시한다.

도 1의 것과 동일한 소자를 위하여 동일한 번호가 사용되었다. 안테나(3)에 의해 수신된 신호는, 출력이 송신 안테나(11)에 링크되는 주파수 교차 회로(9)에 전달된다. 이들 신호는, 예컨대 공동 주택의 높이로 건축물의 전면에 설치된 수신 위성 안테나(12)에 의해 각 공동 주택(2)에서 추출된다.

주파수 교차 회로(9)는 안테나(3)로부터 생성된 위성 신호를 수신하고, 이후에 상세하게 설명되는 방법으로 이들을 위성 중간 주파수 대역에서 40.5 GHz 내지 42.5 GHz 대역으로 변환시킨다. 이들 신호는, 복수의 가입자(12)의 수신 안테나에 의해 추출되도록, 송신 안테나(11)로 전달된다. 매우 짧은 통신 거리 때문에, 주파수 교차 회로에 의해 전달되는 송신 출력은, 통상적으로 송신될 트랜스폰더 신호당 1 mW인 매우 적은 값으로 이루어질 수 있다.

설정 예에 있어서, 송신 안테나 및 다수의 수신 안테나는 송신 안테나와 복수의 수신 안테나는 건축물의 전면을 따라 고정되는데, 상기 송신 안테나는 건축물의 바닥을 향해 아래로 향하고, 수신 안테나는 위로 향한다. 요구되는 조건은, 송신 및 수신 안테나의 방사 패턴(이들 각각의 이득)의 함수로서, 안테나(12)에 의해 수신된 신호의 전력 밀도는, 이들 안테나에 링크된 수신기의 감도 임계값과 호환되어야만 한다는 점이다.

전달 주파수는, 정확히 유효 주파수 영역이 대략 2 GHz의 주파수 대역을 점유할 수 있도록 하는, 예컨대 대략 24 GHz, 40 GHz 또는 60 GHz가 되어야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 분배 시스템에 의해 사용되는 주파수 교차 회로의 상세한 설명을 제공한다.

위성 안테나(3)에 의해 위성으로부터 수신된 신호는 저-잡음 변환기(low-noise blockdown converter : LNB) 블록(13)(일반적으로 안테나의 통합부분)을 통해 변환된다. 이들 신호는 이후 주파수 교차 회로(9)(도 4에서는 도시 안됨)의 입력단에 전달되는데, 상기 입력은 믹서(14)의 제 1 입력이고, 상기 믹서의 제 2 입력은 로컬 발진기(15)로부터 제공된다. 믹서의 출력은 대역 필터(16)를 통해 제 2 믹서(17)의 제 1 입력에 링크되는데, 상기 제 2 믹서의 제 2 입력은 제 2 로컬 발진기(18)로부터 공급된다. 상기 믹서의 출력은 전력 증폭기(19)에 연결되고, 상기 증폭기는 증폭된 신호를 송신 안테나(20)에 전달한다. 전력 증폭기(19)의 출력은 주파수 교차 회로(9)의 출력이다, 따라서 상기 회로(9)는 설명된 회로(14 내지 19)를 함께 그룹 지운다.

예컨대 10.7 내지 12.7 GHz 주파수 대역에서, 안테나에 의해 수신된 신호는, 첫 번째로 저-잡음 변환기 블록(13)에 의해 950 내지 2150 MHz의 중간 주파수 대역으로 변환된다. 상기 신호는 두 번째로 믹서(14)에 의해 12 GHz 정도의 주파수로 변환되고, 로컬 발진기(15)는 이를 제 2 입력에서 11 GHz 주파수의 신호로 전달한다. 중간 주파수에서 이와 같이 얻어진 신호는 다음에, 영상 주파수를 제거하는 필터(16)에 의해 필터링되고, 이후 제 2의 믹서(17)로 전달된다. 상기 믹서는 제 2의 입력에서, 로컬 발진기(18)로부터의 27.5 GHz의 주파수 신호를 수신하고, 인입 신호를 40.5-42.5 GHz 주파수 대역으로 변환시킨다. 이러한 신호는, 건축물 내의 모든 가입자에 의해 추출될 충분한 출력을 안테나(20)에 공급하도록, 증폭기(19)에 의해 증폭된다. 트랜스폰더 채널당 요구되는 출력의 낮은 레벨 때문에, 위성 트랜스폰더에 의해 전달되고, 위성 안테나(3)에 의해 추출된 모든 신호를 증폭하는데, 하나의 40 GHz증폭기이면 충분하다.

전달 안테나(20)의 크기는, 높은 송신 주파수 때문에 통상적으로 3 Cm의 직경으로 매우 적으며, 가입자 안테나도 마찬가지이다. 안테나의 방사 패턴은, 건축물의 전면을 담당하고, 다른 건축물의 분배 시스템과의 간섭을 최소화하도록 선택된다. 패턴의 형태는, 예컨대 건축물의 폭을 따라 한 축 상에서 60 내지 90° 및 다른 축에 대해 5 내지 20°의 안테나 빔 폭을 제공하도록, 선택된다.

대기에서 전달되는 전력은, 약정 값 이하의 전력에 대한 주파수 사용을 제한하는, 무선 스펙트럼에서의 주파수 사용에 대한 표준 및 규정이 존재할 때, 주파수 선택을 허용하도록, 소정의 값에 제한되어야만 한다.

도 5는 가입자 건물에서 수신 회로의 도면을 도시한다.

공동 송신 안테나(20)에 의해 전달된 신호는, 가입자 안테나(12)에 의해 수신된 후, 서브-고조파(sub-harmonic) 믹서(21)의 제 1 입력에 전달되는데, 상기 믹서의 제 2 입력은 로컬 발진기(22)로부터 제공된다. 그후 변환된 신호는 저-잡음 변환기 블록(23)에 전달된 후, 텔레비전(25)에 신호-제공하는 표준 위성 수신기(24)에 전달된다.

건축물의 옥상을 향하는 가입자 안테나는 40 GHz 주파수 대역에서 신호를 추출한다. 이들 신호는, 배율기 및 믹서인 서브-고조파 믹서(21)에 의해 수신된다. 따라서, 제 2 입력에서 수신되고, 로컬 발진기로부터 14.9 GHz로 발생된 신호는, 제 1 입력에서 수신된 인입 신호와 혼합되기 전에, 먼저 2로 곱해진 주파수를 갖는다. 이러한 형태의 믹서를 사용함으로써, 더 낮은 주파수, 따라서 더 낮은 원가의 로컬 발진기를 사용할 수 있다. 믹서로부터의 출력 신호는 이와 같이 11 GHz 정도의 위성 주파수 대역으로 변환되고, 이러한 신호는 위성 안테나 이후에 사용된 형태의 표준 저-잡음 변환기 블록(LNB)(23)에 전달된다. 그후, 신호는 표준 위성 수신기(또는 위성 변조기)(24)에 의해 처리된다.

이러한 설비는 복귀 링크를 생성하도록 쉽게 추가될 수 있고, 가입자에 대한 서비스 설비에서 대화성(interactivity)은 중요한 특성이다. 따라서, 40 GHz 대역으로의 주파수 변환과 안테나(12) 이후에 위치한 듀플렉서를 통해 신호의 송신을 수행하는, 가입자 측에서의 송신 경로는, 각 가입자에 의해 데이터가 디스패치(dispatch)될 수 있도록 할 수 있다. 이들 데이터는 공동 안테나(20)에 의해 추출되고, 이후 듀플렉서를 통한 것과 마찬가지로, 위성 대역으로의 주파수 변환을 수행하는 수신 회로와, 안테나(3) 이후에 위치한 제 2 듀플렉서를 구동하는 송신 회로를 통해, 이들 데이터를 위성으로 다시 보내는 것을 가능케 한다.

유사하게, 양극성에서 2 GHz의 대역폭으로 송신할 수 있는, 위성 송신 용량과 호환성을 완성시키기 위하여, 설명한 수신 채널은, 다른 극성에서 위성 신호를 수신하도록, 분할될 수 있다. 따라서 안테나(20 및 12)는 이중-극성 안테나이고, 가입자 안테나의 극성 스위치는 예컨대 공지된 방법으로 가입자 수신기에 의해 제어된다.

설명된 장치는 위성 신호의 수신에 관련된다. 본 발명은 또한, 서비스될 건축물이 케이블 분배를 위해 적용된 네트워크가 장착되지 않은 경우, 신호 분배가 도시 케이블 네트워크(urban cabled network)를 사용할 때, 채용될 수 있다. 건축물의 바닥에서 케이블의 입력부는 도 4에서 설명된 형태의 장치에 링크되고, 여기에서 이들 신호를 적용하기 위한 필요한 인터페이스로, 위성 안테나의 LNB 블록으로부터 생성된 신호는 케이블로부터 생성된 신호로 대체된다. 따라서, UHF 링크는 예컨대 업 형태(up type)로 구성되고, 송신 안테나(20)는 건축물의 바닥에 위치한다.

본 발명은 또한, 예컨대 LAN을 통해 빌딩의 한 층으로부터 다른 층으로 데이터를 전달하는데 사용될 수도 있다. 무선 송신의 LAN은 대략 20 메타 정도로 거리에서 제한되고, 설명된 처리 및 장치는, 현존 장치에서 주로 발생하는 종류의 감쇄 또는 간섭 문제를 회피하면서, 네트워크를 통해 흐르는 데이터를 먼 거리에서 전달 및 교환하기 위해 사용될 수 있다.

명백하게, 본 발명은 단일의 위성으로부터 생성된 신호의 수신에 제한되지 않는다. 다른 극성을 갖는 위성으로부터, 또는 다른 위성으로부터 생성된 신호는, 제 2의 고 주파수 변환 체인을 사용하는 동일한 방법으로 처리되고, 모든 신호는 동일한 안테나(20)에 의해 가입자에 송신된다.

Claims (9)

1. 최소한 하나의 빌딩(1) 내에서, 주어진 주파수 대역에서 수신된 신호를 가입자에 분배하기 위한 방법에 있어서,

   다른 주파수 대역으로 신호의 변환(9)을 수행하고, 공통 안테나(11,20)와 가입자 안테나(12) 사이에서, 상기 변환된 신호를 한 점에서 다중 점의 무선 송신을 수행하고, 상기 송신은 빌딩(1) 밖에서 수행되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
2. 제 1항에 있어서, 분배될 신호는, 건축물의 옥상에 설치되어 위성 신호를 수신하는 위성 안테나(3)로부터 생성되고,

   상기 신호는, 신호의 송신을 위하여, 위성 신호의 주파수 대역보다 더 높은 주파수 대역으로 변환되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
3. 제 1항에 있어서, 송신될 상기 신호는 근거리 통신망(local area network)으로부터 생성되고,

   상기 신호는 빌딩의 한 층으로부터 다른 층으로 송신되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
4. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 송신은, 송신 및 수신 모드에서 동작할 수 있는 안테나를 사용함으로써 양방향성인 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
5. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 신호는 직교 극성(orthogonal polarization)으로 송신되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송신 주파수는 24 GHz, 40 GHz 또는 60 GHz의 주파수 주위에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가입자에 신호의 분배 방법.
7. 최소한 하나의 빌딩(1) 내에서 위성 안테나에 의해 수신된 신호를 분배하기 위한 시스템에 있어서,

   공동 안테나(20)와 가입자 안테나(12)는 상기 빌딩밖에 위치하고,

   위성 안테나로부터, 또한 LNB(low-noise blockdown converter) 블록(3, 13)으로부터 수신된 신호의 최소한 한 번 주파수 변환(14, 15; 17,18)을 수행하는 주파수 교차(transposition) 회로(9)와, 공동의 안테나(20)에 공급하기 위한, 이와 같이 변환된 신호의 증폭기(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분배 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 송신 안테나(20)와 상기 수신 안테나(12)는 이중 극성 안테나인 것을 특징으로 하는 신호 분배 시스템.
9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 상기 안테나에 의해 전달되는 상기 송신 전력은 소정의 값으로 제한되는 것을 특징으로 하는 신호 분배 시스템.