KR100616038B1 - 데스크탑안테나를이용한저전력무선망 - Google Patents

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Abstract

컴퓨터(50) 및/또는 계산기(36, 38)와 같은 전자 장치의 망은 저전력 통신을 사용하여 분산 안테나 시스템(40)을 통해서 무선 신호들을 전송한다. 분산 안테나 시스템은 천장 또는 바닥 타일(62) 또는 모듈식 사무실 구성 요소들(44 및 46) 또는 학생 책상과 관련하여 형성될 수 있다. 분산 안테나 시스템(40)은 송수신 장치간의 실제 거리를 공칭 거리로 감소시킨다.

Description

데스크탑 안테나를 이용한 저전력 무선망{LOW POWER WIRELESS NETWORK USING DESKTOP ANTENNA}
본 발명은 일반적으로 이동식 계산 전자 장치에 관한 것으로, 특히, 이동식 계산 전자 장치들 간의 무선 통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
전자 계산기 및 휴대용 컴퓨터와 같은 이동식 계산 전자 장치들은 최근에 크게 발전되어 왔다. 산술 계산에 부가하여, 오늘날의 계산기들은 종종 프로그래밍 및 그래픽 기능을 제공한다. 그래픽 계산기는 영숫자 문자에 부가하여 그래픽을 디스플레이할 수 있는 스크린을 포함한다. 한편, 휴대용 컴퓨터는, 데스크탑 컴퓨터와 동일한 레벨의 처리 능력을 가지면서도, 컴퓨터의 무게가 감소됨에 따라 보다 큰 이동성을 갖게 되었다.
어떤 경우, 그래픽 계산기 및 휴대용 컴퓨터는 와이어 접속을 통해 서로 통신을 할 수 있게 되었다. 이런 종류의 계산기의 예로서 미국 텍사스주 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼트사에 의해 개발된 TI-92 계산기가 있다. 예를 들면, 문제 셋트가 교사의 계산기로부터 학생의 계산기에 다운로드(download)되는 교실 환경에서 와이어 접속이 사용될 수 있다. 한번 다운로드되면, 학생들은 계산기를 사용하여 문제를 풀 수 있다. 교사는 실시간 내에 학생들의 답안을 검사하여 어떤 학생이 상기 문제를 푸는데 어려움이 있는지를 판단할 수 있다.
휴대용 컴퓨터 또한 컴퓨터망을 통해서 통신을 할 수가 있다. 최근, 무선망이 컴퓨터에 사용 가능하게 되었다. 무선망의 큰 장점은 컴퓨터의 이동성을 잃지 않고 지정된 영역 내에서 휴대용 컴퓨터와의 망 접속을 유지할 수 있는 능력이다. 그래픽 계산기를 위한 무선망이 "Active Wireless Network For Calculators"라는 명칭의 1996년 8월 30일자 출원된 Siep외 다수에 의한 미국 특허 출원 제 08,706,123호, "Passive Wireless Network For Calculators"라는 명칭의 1996년 8월 30일자 출원된 Siep외 다수에 의한 미국 특허 출원 제 08,707,165호, "Method of Implementing a Network in a Classroom"이라는 명칭의 1996년 8월 30일자 출원된 미국 특허 출원 제 08/697,808호, 및 "Method and Apparatus for Low Power Communication Between Mobile Computing Devices"라는 명칭의 1996년 11월 26일자 출원된 미국 특허 출원 제08/697,808호에 제안되어 있고, 이들 모두는 여기서 참조로서 사용하였다.
교실과 같은 비상업적인 환경에서의 망의 장점에도 불구하고, 광범위한 사용이 허락되지 않았다. 계산기들 간의 와이어 접속을 학생들에게는 금지하고 있다. 교실 또는 강의실에서의 무선 통신은 몇 가지의 문제를 갖는다. 먼저, 교사와 학생들 사이의 효과적인 통신을 위해서, 학생 장치들은 교사의 계산기에 도달될 신호를 전송하도록 충분한 배터리 전력을 갖고 있어야만 한다. 불행하게도, 일반적인 크기의 교실에서 교사의 책상에 도달하기에 충분한 전송 전력을 갖는 학생 장치를 고안하면 작은 계산기 배터리를 엄청난 속도로 고갈시킬 것이다. 이는 비교적 작은 배터리를 갖는 계산기들이 갖는 특유한 문제점이며, 무선 통신 없이는 약 여덟달 동안 지속될 것이다. 무선 통신의 부가는 배터리의 수명을 정상적인 사용시에 한달 미만으로 감소시킬 것이다. 두 번째로, 장치들은 FCC(Federal Communication Commission; 연방 통신 조약)에 의해 무면허로서 고안된 주파수 대역에서 동작하는 것이 바람직하다. 무면허 주파수 대역(ISM-Industrial, Scientific 및 Medical -band)에서 동작하는 장치들 간의 간섭을 방지하기 위해서, FCC는 장치들이 0.7 ㎽ 또는 그 보다 큰 전력에서 브로드캐스팅을 하면, 사용되어야 하는 확산 스펙트럼 변조 체계 상에서 엄격한 가이드 라인을 갖는다. 오늘날 무선 전송 장치들은 이 30 M까지의 거리에 걸쳐서 정확하게 통신을 하도록 이 레벨을 초과해야만 해서, 이들은 시스템의 복잡성, 비용 및 전력 소모를 증가시키는 FCC에 의해서 허가된 확산 스펙트럼 변조 체계를 사용해야만 한다.
따라서, 이동식 계산 장치들 간의 통신을 위한 저비용, 저전력, 방법 및 장치가 요구된다.
본 발명의 무선 통신 시스템은 무선 통신에 의해 데이타를 수신하고 전송하기 위한 회로를 갖는 복수의 이동식 계산 전자 장치 및 분산 안테나 시스템을 포함한다. 분산 안테나 시스템은 무선 통신 신호들에 저손실 전파 경로를 제공하도록 이동식 계산 전자 장치들에 가깝게 연장되는 하나 이상의 세그먼트들을 갖는다.
본 발명의 제1 실시예에서, 안테나 세그먼트들은 데스크 및/또는 다른 설치물 상에 형성된다.
본 발명의 제2 실시예에서, 안테나 세그먼트들은 사무실 환경에서 통상적으로 사용되는 종류의 천장 또는 바닥 타일 상에 형성된다.
본 발명은 종래의 기술에 비해 중요한 장점을 제공한다. 분산 안테나 시스템에 의해 제공되는 전력 필요 조건 감소는 무선 전송을 이용하여 통신하기 위한 휴대용 컴퓨터 또는 다른 이동식 계산 전차 장치에 의해 사용되는 전력을 감소시킨다. 또한, 분산 안테나 시스템은 통신을 저지할 수 있는 휴대용 컴퓨터 및 수신 장치간의 방해 효과를 제거한다. 분산 안테나 시스템의 다른 장점은, 접속점과 이동식 계산 전자 장치 간의 물리적 거리와 관계없이, 이동식 계산 전자 장치와 망 접속점 간의 거리가 이동식 계산 전자 장치와 가장 가까운 안테나 세그먼트간의 거리이기 때문에, 컴퓨터망 내의 무선망 접속점의 수가 크게 감소될 수 있다. 교실 상황에서는, 학생 계산기와 교사의 계산기간의 거리가 임의의 거리일 수 있는데, 왜냐하면 계산기들 간의 유효 거리가 계산기와 가장 가까운 안테나 세그먼트간의 거리이기 때문이다. 무선망 시스템에서는, 접속점의 고안 및 비용이 단순한 변조/복조 체계로 인해 크게 감소될 수 있고, 어떤 경우에는, 사용되는 접속점들이 시간 및 주파수 영역의 다중 접속에 의해 야기된 충돌을 감소시키는데 사용될 수 있다.
본 발명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 가장 잘 이해될 것이며, 다양한 도면의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하였다.
도 1a 및 도 1b는 노트북 컴퓨터, 개인용 디지탈 보조 장치(personal digital assistant; PDA), 그래픽 계산기 및 유사한 장치들과 같은 이동식 계산 전자 장치의 망을 이용하여 사용될 수 있는 방의 구조를 도시한 것이다. 도 1a에서, 교실 망 환경(10)은 방 주변에 퍼져 있는 복수의 학생 계산기들(18)과 통신을 하고 있는 교사 계산기(14)와 함께 도시되어 있다. 각 학생 계산기(18)는 교사 계산기(14)로부터 데이타를 수신하고 교사 계산기(14)에 데이타를 전송할 능력을 가지고 있다. 또한, 학생 계산기들은 그들 자신들 사이에서의 통신을 할 수 있다. 이러한 구성을 위한 무선망이 위에서 언급한 Siep외 다수에 의한 미국 특허 출원 제 08/706,123호, 08/707,165호, 08/697,808호 및 08/753,563호에 개시되어 있다.
도 1a에 도시된 바와 같은 환경에서 망 접속된 계산기들을 사용하면 중요한 혜택을 얻는다. 교사 계산기(14)로부터 문제 셋트가 학생들 계산기(18)로 다운로드될 수 있고 답이 자동으로 업로드되어 채점된다. 또한, 학생들이 배우면서 원리를 이해하고 있는지의 여부를 교사에게 알려주도록 학습이 이루어짐에 따라 학생의 응답이 평가될 수 있다. 망 접속된 계산기들, 또는 다른 저가의 이동식 계산 전자 장치들의 가능성은 개선된 교수 및 교수 시간의 보다 효율적인 이용을 제공하는데 있어서 무한하다.
교실 환경에서 이동식 계산 전자 장치의 사용을 제한하는 한가지 요인은 학생과 교사 계산기들 간의(또는 학생 계산기들 간의) 정확한 통신에 필요한 전력이다. 많은 경우, 계산기들은 학생들 각각이 소유하거나 학생들에게 할당될 것이고 교실에서 교실로 학생들과 함께 이동할 것이다. 따라서, 교실 상황에서, 계산기들은 교실 내의 그들의 위치 또는 배치에 대한 제한 없이 통신을 할 수 있어야 한다. 각 학생 계산기는 교실에서 가장 먼 지점(또는 최악의 경우)으로부터 교사 계산기까지의 통신을 하도록 충분한 전력을 갖고 있어야 한다. 단순하게, 모든 계산기들은 가장 큰 적당한 교실 크기와 관련된 전력 레벨로 동작하도록 구성될 것이다. 강의실 크기 교실을 포함하여, 교실 크기가 넓게 주어지면, 통신을 하는데 필요한 전력이 상당할 것이다.
한편, 교실 시나리오에서는 계산기가 작고 가벼우며, 더욱 양호하게는 배터리 수명이 적어도 6개월이 지속되는 것이 매우 바람직하다. 랩탑 컴퓨터는 자주 재충전되고, 계산기의 경우가 아니면, 학생 계산기가 수업 중에 꺼지면, 수업이 어떻게 행해졌는가에 따라 상당한 효과를 가질 것이다.
제2 환경이 도 1b에 도시되어 있다. 이는 무선망이 단독으로 또는 와이어 망과 관련하여 설치되어 있는 사무실 환경(20)이다. 무선망에서는, 적어도 몇 개의 컴퓨터들이 무선 주파수 링크를 통해서 서버(26)에 접속되어 있다(다른 컴퓨터들은 와이어 링크를 이용하여 서버에 접속될 수 있다). 도 1b에 도시된 예에서, 컴퓨터들(22)은 무선 전송을 이용하여 신호를 무선망 접속점(24)에 전송하는 회로를 갖는다. 실제의 무선망에서는, 일반적으로 몇 개의 무선망 접속점이 사무실 공간 내에 배치되어 있어서 와이어 망 접속점들(24) 중의 하나와의 통신이 사무실을 통해 행해질 수 있다. 와이어 망 접속점(24)은 서버(26)에 와이어된다.
전형적으로, 무선 접속을 사용하는 컴퓨터들(22)은 이동식 컴퓨터, 또는 와이어 접속이 불리한 컴퓨터일 수 있다. 다른 컴퓨터(28)는 서버(26)에 하드와이어될 수 있다.
무선망은 많은 장점들을 제공한다. 가장 중요한 것은, 휴대용 컴퓨터를 소지한 사용자가 사무실 복도 및 회의실 주변에서 움직이면서도 망 상에 남아 있을 수 있다. 사용자가 무선망의 범위 내에서 움직일 때, 상이한 무선망 접속점들(24)이 이동하는 컴퓨터와 서버(26) 간의 통신에 대한 책임을 맡는다.
전력 보전이 데스크탑 및 휴대용 컴퓨터(및 다른 이동식 계산 전자 장치들) 둘 다에 있어서 중요하긴 하지만, 휴대용 컴퓨터에 더 중요한데, 왜냐하면 무선 통신 회로가 컴퓨터의 배터리 수명을 상당하게 감소시킬 수 있기 때문이다.
현재의 무선 통신 장치들은 단일 1/4 파 안테나와 같은 단순한 안테나를 사용하여 RF 신호를 동시 통보하는 포인트 레디에이터들이다. 8M가 넘는 옥내 신호의 경우, 경로 손실은 장치들 간의 거리에 비례하여 3.6 제곱까지 상승한다. 즉, 경로 손실은 d3.6에 비례한다. 30M의 거리로 신호를 전송하는 것은 통상적으로 약 1.0mW(밀리와트)의 전력을 필요로 한다. 이 크기의 전력의 필요는 주중에 일반적으로 사용하는 경우 계산기 배터리를 고갈시키고, 휴대용 컴퓨터 배터리의 충전 소모의 속도를 크게 증가시킬 것이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 바와 같은 교실 상황에서 이동식 계산 전자 장치와 기지국간의 통신을 하는데 필요한 전력을 감소시키는 제1 실시예를 설명한다.
도 2a에서, 교실 환경(30)은 교사 책상(32) 및 복수의 학생 책상들(34)을 포함한다. 책상들(30 및 32)은 임의의 방식으로 배열될 수 있다. 교사 계산기(베이스 계산기(36))는 교사 책상(32) 상에 배치되어 있고 학생 계산기들(클라이언트 계산기(38))은 학생 책상들(34) 상에 배치되어 있다. 분산 안테나(40)는 학생 책상들(34) 상으로 연장되는 세그먼트들(42)을 갖는다. 양호한 실시예에서, 베이스 계산기(36)는 안테나(40)에 하드와이어된다. 세그먼트들(42)은 책상들(32 및 34)(통상적으로 데스크탑 아래에 있음)의 외부 표면 상에 노출될 수 있고, 대안적으로는, 재료가 계산기(38)로부터의 무선 주파수 신호들로부터 안테나 세그먼트들(42)을 차폐하지 않는 한, 세그먼트들(42)은 데스크탑을 형성하도록 사용된 재료 내에 삽입될 수 있다.
동작할 때, 분산 안테나 시스템(40)은 안테나 세그먼트들(42)에 가까운 이동식 계산 전자 장치들 간의 통신에 필요한 전력을 크게 감소시킨다. 통상적으로, 교실 상황에서는, 클라이언트 계산기(38)가 학생 책상들(34) 상에서 사용될 것이고 베이스 계산기(36)는 교사 책상(32) 상에 배치될 것이다. 따라서, 계산기들 간의 통신 중에, 전송 계산기(36)는 안테나 세그먼트의 0.5m 내에 있을 것이다. 효과적으로는, 통신 계산기들 간의 거리가 0.5M로 감소된다. 각 학생 계산기(38)가 30M의 거리로부터 통신을 하도록 충분한 전력을 제공하는 것이 요구된다고 가정하면, 분산 안테나(40)는 경로 손실을 44dB 만큼, 즉 25,119의 비율로 감소시킨다.
오늘날의 계산기들은, 무선 통신이 약 30㎃의 전류 드레인을 야기시키기 때문에, (분산 안테나 시스템 없이) 30M에서 100kbps의 통신을 하는 경우 40시간의 통신 시간을 허용하면서, 약 1200㎃의 전력 시간을 공급할 수 있다. 분산 안테나 시스템(40)을 이용하여, 배터리 수명이 증가하여 교실 장치에 바람직한 일반 용도의 6개월 내지 8개월을 허용한다.
에너지를 보전하는 것에 부가하여, 분산 안테나 시스템은 또한 무선 전송을 악화시킬 수 있는 다중 경로 왜곡 문제를 감소시킨다. 일반적인 교실 환경에서, 각 수신 계산기(36 또는 38)는 교실 내의 벽, 천장 및 교실 내의 다른 물체로부터 몇 개의 지연된 반사뿐만 아니라 직신호를 수신할 것이다. 반사된 신호들은 원래의 신호에서 위상 쉬프트 되고, 수신점에서 합성되는 경우, 데이타 에러를 야기시킬 수 있다. 예를 들면, 반사된 신호가 원래의 신호에서 180°벗어나면, 합성된 신호 및 반사 신호는 제거될 것이다(동일한 신호 강도로 가짐).
그러나, 도 2a에 도시된 실시예에서, 각 계산기(38)는 안테나 세그먼트에 가깝게 있고 양호하게는 필드 근처 내에 있다. 안테나 세그먼트(42) 근처의 신호의 강도는 상술한 경로 손실 방정식으로 인해, 반사로부터의 신호보다 몇 배나 더 클 것이다. 따라서, 다중경로 왜곡은 본 실시예에서 자연적으로 제거된다.
계산기들(36 및 38)이 ISM 주파수 대역의 장치용의 FCC 임계값 아래에서 동작할 수 있기 때문에, 이들은 단순한 통신 변조/복조 기술을 이용하여 비용을 감소시키고 에너지 효율을 개선시킨다.
도 2a는 분산 안테나 시스템(40)이 연속 안테나 와이어, 즉 모든 세그먼트들(42)이 와이어 대 와이어 접속에 의해 서로 접속되어 있는 실시예를 도시한다. 도 2b에서, 실시예는 세그먼트들(42)이 사용자 정의 가능 구성에서 결합되어 책상들(32 및 34)을 위치시킬 때 가요성을 허용한다. 예를 들면, 각 책상에 관련된 세그먼트(42a) 는 접속기(43b 및 43c) 간의 단순한 동축 패치 케이블(43a)을 이용하여 바닥 내에 배치된 다른 세그먼트들(42b)과 결합될 수 있다. 바닥 내의 세그먼트들(42b)은 책상의 세그먼트들(42a)로 그리고 이들로부터 신호를 전달할 수 있다. 책상(32 또는 34)은 접속기(43c)로부터 패치 케이블(43a)과의 접속을 끊고 새로운 접속기(43c)에 재 접속함으로써 재배치될 수 있다.
도 3은 모듈식 설치물을 이용한 도 2a-b와 유사한 실시예를 설명한다. 모듈식 설치물 방식은 상업 환경에 있어서 특히 바람직하다. 본 실시예에서, 분산 안테나 시스템(40)은 모듈 벽(44) 및 데스크탑(46)과 같은 모듈식 설치물을 통해 배치되어, 세그먼트들(42)은 모듈이 접속될 때 접속된다. 접촉점(48)은 모듈들이 접속될 때 세그먼트들(42)이 접촉점들(48)을 통해서 접속되도록 배치된다.
동작할 때, 휴대용 컴퓨터(50)와 같은 이동식 계산 전자 장치는 안테나 시스템(40)으로의 와이어 접속을 갖는 무선망 접속점(24)과 같은 무선망 접속점을 통해서 기지국과 통신을 할 수 있다. 도 2와 연관하여 설명한 바와 같이, 전송 장치와 수신 장치간의 실제 거리는 전송 장치와 안테나 세그먼트(42) 간의 거리인데, 왜냐하면 안테나 케이블(40)을 통하는 신호의 전송과 관련된 경로 손실이 없기 때문이다(2.4 ㎓에서, 자유 공간 내의 무선 주파수 경로 손실과 비교할 때 작은 30 M 상에서의 약 8dB의 손실임).
유선과 동일한 데이타 속도(10Mbps보다 큼)로 통신을 하고 최소 배터리 전력을 사용하도록 시스템을 제공하는 것이 바람직하다. 무면허 이동식 데이타 통신을 위한 경제적으로 실용 가능한 스펙트럼이 2.4㎓에서 83 ㎒ 광대역으로 제한된다. 매우 낮은 전송 전력레벨에서 전체 대역을 이용하면 사무실 영역 또는 학교 빌딩에서 주파수 재사용을 가능하게 하면서 10 Mbps보다 큰 속도로 통신이 가능하다. 무선 전송이 매우 낮은 전력에서 발생할 수 있기 때문에, 무선망의 동작은 ISM 주파수 대역에 대해 FCC 임계 레벨 아래의 레벨에서 발생한다. 따라서, FCC 선정된 확산 스펙트럼 변조 체계보다 훨씬 단순한 변조 체계가 사용될 수 있다. 전체 주파수 대역을 사용할 수 있는 덜 복잡한 변조 체계를 구현하면 DSP(디지탈 신호 처리기) 또는 다른 복잡한 회로가 신호의 변조 및 복조를 수행하는 데 필요하지 않기 때문에 시스템의 비용을 감소시킬 수 있고 또한 무선 통신에 의해 소모되는 전력을 더 감소시킬 수 있다. 전체 주파수 대역이 고 데이타 비율을 성취하는 데 사용되면서, 동일한 대역이 인접한 장치에 의해 통신에 사용될 수 있는데, 왜냐하면 인접한 영역으로부터의 감쇠된 저전력 신호가 열적 잡음에 의해 마스킹될 것이기 때문이다.
도 3의 실시예의 에너지 효율의 예로서, 휴대용 컴퓨터의 전형적인 무선 통신 인터페이스가 약 1.5 watt의 전력을 사용한다. 1.5watt 중에서, 0.2watt만이 전송에 사용되고, 나머지 1.3watt는 신호의 변조 및 복조를 제어하기 위한 회로에 의해서 소모된다. 변조 기술의 복잡성을 감소시킴으로써, 변조/복조 회로에 의한 많은 전력 소모가 제거될 수 있다.
망 컴퓨터는 사무실 환경 내에서 자유롭게 이동할 수 있으며, 안테나 세그먼트(42)는 신호를 위한 저손실 전파 경로를 제공한다. 설치물 상에 탑재된 안테나 세그먼트들(42)이 영역을 서비스하는 데 있어서 부족하면(즉, 안테나 세그먼트 부근이 아닌 넓은 영역의 공간이 있으면), 추가의 세그먼트를 카페트,. 바닥 타일, 또는 천장에 배치할 수 있다(도 5 및 도 6 참조).
분산 안테나 시스템(40)이 경로 손실을 크게 감소시키기 때문에, 상업 환경에서, 휴대용 컴퓨터로부터, 또는 다른 이동식 계산 전자 장치로부터 신호를 전송하는데 필요한 전력이 크게 감소될 수 있다. 따라서, 휴대용 컴퓨터의 배터리 전력이 오랫동안 지속될 것이다. 또한, 도 2와 관련하여 설명한 바와 같이, 수신 장치에 전송된 신호들이 실제로 완전한 강도(필요한 최소의 강도)로 안테나 세그먼트들로부터 방출되고, 반사된 신호들이 상당히 감쇠(열적 노이즈에 의해 마스킹됨)될 것이기 때문에, 다중 경로 왜곡에 관련된 문제들이 자연적으로 제거된다.
도 3의 실시예가 통합 안테나 세그먼트로 고안된 모듈식 설치물을 설명하지만, 안테나 시스템은 안테나 세그먼트들(42)을 데스크탑 바로 밑에 부착하고 세그먼트들을 서로 접속함으로써 임의의 사무실 환경에 맞도록 개조될 수 있다.
상술한 바와 같이, 분산 안테나 시스템(40)을 사용하면, 범위가 분산 안테나(40)의 길이로 증가될 수 있기 때문에, 무선망 시스템에서 필요한 접속점들의 수를 감소시킬 수 있다. 어떤 경우에는, 단일 접속점(24)을 통해 동시에 억세스하는 다중 장치들과의 혼잡을 쉬프트 시키도록 접속점들의 수를 증가시키는 것이 바람직하다. 단일 접속점에 동시 억세스하는 경우, 하나 이상의 컴퓨터가 기다려야만 한다. 사무실 각각에 사용되는 접속점들을 사용하여, 동시 억세스 문제가 접속점(24)으로부터 훨씬 높은 대역폭을 갖는 하드 와이어 이서넷(ethernet) 레벨로 쉬프트된다.
도 3에 도시된 실시예에서, 사무실 공간의 각각의 사무실은, 그 사무실 내의 휴대용 컴퓨터로부터의 무선 전송의 전력이 그들이 각각의 사무실 내의 사용되는 분산 안테나 시스템(42)에 결합되는 사용된 접속점에 의해 수신되기만 하도록 충분히 낮게 될 수 있기 때문에, 분산 안테나 시스템(40) 및 접속점(24)을 가질 수 있다.
동작시에, 각 사무실에서, 사용자 컴퓨터(50)는 사무실의 전용 접속점에 의해 조정된다. 사용자가 사무실 외부의 공통 영역에 있는 경우, 하나 이상의 접속점들(24)이 분산 안테나 시스템(40) 각각에 결합되어 다중 컴퓨터를 조정할 수 있다. 따라서, 더 큰 통신 대역폭이 성취된다.
접속점들의 수의 증가가 비용을 증가시키는 반면, 간단한 변조/복조 기술을 이용하고 다중 장치들 간의 충돌을 조정할 필요가 없는 각각의 접속점들은 저렴한 비용으로 우수한 성능을 가져올 수 있다.
도 4는 안테나 세그먼트들(42)에 사용되는 와이어를 설명한다. 안테나 세그먼트들(42)은 "다손실 케이블(lossy cable)"로부터 적어도 이동식 계산 전자 장치에 가까운 곳에 형성된다. 다손실 케이블(52)은 홀(56)을 구비한 차폐부(54)(외부 도전체)를 갖는다. 이러한 케이블들은 RADIAX의 일리노이주 올랜드 파크의 앤드류 코포레이션으로부터 얻을 수 있다. 다손실 케이블은 내부 도전체를 따라 신호 손실을 제한하면서, 케이블을 따라 동일한 방식으로 신호를 내부 도전체(60)를 통과시키거나 도전체로부터 방출하게 한다. 이동식 계산 장치에 가까이 있지 않을 분산 안테나 시스템(42)의 일부는 차폐되는 케이블, 즉, 홀이 없는 손실이 거의 없는(즉, 2,4 ㎓에서 30M를 걸쳐 8dB) 차폐부를 갖는 케이블로 만들어질 수 있다.
도 5는 분산 안테나 시스템(40)이 천장 타일 상에 또는 천장 타일 내에 배치되어 있는 제3 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 분산 안테나 시스템(40)은 사무실 환경에서 공통적으로 사용되는 것과 같이, 와이어 천장 타일(62) 상에 형성된다. 각 안테나 와이어 천장 타일(62)은 분산 안테나 시스템(42)의 일부를 형성하기 위한 안테나 와이어의 길이를 제공한다. 와이어로 접속되지 않은 천장 타일(62 및 64)은 서포트(66)에 의해 그 자리에 유지될 수 있다. 접속점(24)은 물리적 접속에 의해 안테나 시스템(40)에 접속된다.
동작시에, 와이어링된 천장 타일(62)은 원하는 형상의 분산 안테나 시스템(42)을 형성하도록 서로 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 와이어링된 천장 타일(62a)은 천장 타일(62b)이 접속된 길이 방향 폭 방향 안테나 와이어들을 구현하는 천장 타일의 길이로 연장된 안테나 와이어를 구현한다. 천장 타일(62c)은 길이 방향 안테나 와이어를 구현한다. 다른 구성에서, 이러한 대각선으로 정렬된 안테나 와이어, 및 90°각도의 안테나 와이어들도 사용될 수 있다. 안테나 와이어들은 통상적으로 천장 타일의 상면 상에 형성되어, 안테나 와이어들이 노출되지 않는다.
상술한 서로 다른 레이아웃 구성에 부가하여, 천장 타일(62)이 전송 및 수신을 원하는 지점에서 다손실 케이블, 및 차폐 케이블 양자를 이용하여 형성되어, 신호 전송에 이동식 계산 전자 장치가 데이타를 전송하거나 수신하지 않을 부근에서 강도의 손실이 없는 것을 제공한다.
도 5에 도시된 실시예는 와이어된 천장 타일(62)을 단순히 이용함으로써 분산 안테나 시스템이 대부분의 기존 상업 환경 및 모든 새로운 구성에 신속하고 비싸지 않게 형성될 수 있다는 것이다. 이 실시예에서, 이동식 전자 장치 및 접속점 간의 실제 거리는 일반적으로 8피트 내의 장치 및 천장의 가장 가까운 세그먼트(42) 간의 거리와 동일하다. 통상적인 무선망 접속점에 대해서 40피트의 범주를 가정하면, 분산 안테나 시스템(42)은 (40/8)3.6=328의 계수에 의해 데이타를 전송하는데 필요한 전력을 감소시킬 것이다.
도 5의 분산 안테나 시스템을 상업 사무실 공간과 관련하여 설명하였는데, 이는 교실과 같은 다른 환경에서도 종래의 기술에 비교할 때 경로 손실이 상당히 감소되면서 사용될 수 있다.
도 6a는 천장 타일이 지지 부재(66) 상에 놓여질 때 안테나 와이어(63)들을 접속하는데 사용될 수 있는 접속기의 제1 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 천장 타일(62) 상의 안테나 와이어(63)의 단부들은 암(female) 접촉부(68) 또는 수(male) 접촉부(80)로 마무리된다. 천장 타일(62)이 서포트 상에 배치되는 경우, 수 접촉부는 서포트(66)에 걸쳐서 암 접촉부로 연장된다. 다른 많은 방법들이 지지 부재(63) 상에 천장 타일들이 배치될 때 인접한 천장 타일들을 자동적으로 접속시키는데 사용될 수 있다.
도 6b는 천장 타일들이 지지 부재(66) 상에 배치될 때 안테나 와이어들(63)을 접속하는데 사용될 수 있는 접속기의 제2 실시예를 설명한다. 이 실시예에서, 지지 부재들(66)은 유전 영역(74)에 의해 둘러 싸여진 도전 영역(72)을 갖는다(지지 부재 자신들이 플라스틱과 같은 유전성 재료로 형성되면 필요하지 않음). 안테나 와이어들(63)은 천장 타일들(62)이 지지 부재(66) 상에 배치되는 경우 도전 영역들(72)로 견고한 접촉부를 생성하는 도전성 스프링 클립(76)으로 마무리된다.
동작시에, 천장 타일(62)이 지지 부재(66) 내에 배치될 때, 도전 영역(72)은 인접한 천장 타일들(62)과 관련된 안테나 와이어들(63) 사이에 물리적 저저항 접속을 형성한다. 따라서, 원하는 안테나 패턴이 지지 부재(66) 내에 선택된 천장 타일(62)을 배치시킴으로써 쉽게 구현되거나 변할 수 있다.
도 2 내지 도 6에 도시된 실시예들은 종래의 기술에 비해서 큰 장점들을 제공한다. 분산 안테나 시스템에 의한 전력 요구 조건 감소는 휴대용 컴퓨터 또는 다른 이동식 계산 전차 장치에 의해서 사용되는 전력을 상당히 감소시켜서 무선 전송을 이용한 통신을 한다. 또한, 분산 안테나 시스템(42)은 통신을 저지할 수 있는 휴대용 컴퓨터와 접속점 간의 방해물의 영향을 제거한다. 분산 안테나 시스템(42)의 다른 장점은 이동식 계산 전자 장치와 망 기지국간의 거리가 기지국과 이동식 계산 전자 장치 간의 물리적 거리에 관계없이, 이동식 계산 전자 장치와 가장 가까운 안테나 세그먼트(42) 간의 실제 거리이기 때문에, 무선망 접속점들의 수가 크게 감소된다. 교실 상황에서는, 계산기들 간의 실제 거리가 계산기와 가장 가까운 안테나 세그먼트(42) 간의 거리이기 때문에, 학생 계산기와 교사 계산기간의 거리가 임의의 거리일 수 있다.
본 발명은 특정한 환경에 대해 설명되었지만, 분산 안테나는 많은 서로 다른 상황에서 전자 장치들 간의 통신을 개선시키는데 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 실시예가 국부 영역 망 서버에 (접속점을 경유하여) 접속되는 휴대용 컴퓨터를 설명하고 있지만, 분산 안테나는 휴대용 컴퓨터를 합체국 또는 사무실 내 컴퓨터에 결합시키는데도 사용될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명을 특정한 예시적 실시예로 설명하였지만, 대안적인 실시예 뿐만 아니라 이들 실시예들의 다양한 변형들이 당 기술에 공지된 자에게 제안될 수 있다. 본 발명은 특허 청구 범위 내에서 임의의 변형 또는 대안적인 실시예를 포함하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 무선 통신 신호가 바람직하나, 무선 통신과 관련된 중요한 전력 요구 조건이 있을 수 있는 전형적인 환경을 도시하는 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예를 사용한 교실 환경을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 사용한 사무실 환경을 도시하는 도면.
도 4는 분산 안테나 시스템에 사용되는 케이블을 도시하는 도면.
도 5는 분산 안테나 시스템을 형성하도록 천장 타일을 사용한 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 인접한 천장 타일의 안테나 세그먼트들을 접속하기 위한 접속기를 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
14 : 교사 계산기
18 : 학생 계산기
22 : 컴퓨터
26 : 서버

Claims (21)

  1. 무선망에 있어서,
    무선 통신 신호들에 의해 데이타를 송신 및 수신하기 위한 회로를 갖는 복수의 이동 전자 장치;
    상기 이동 전자 장치들 이외의 복수의 설치물; 및
    상기 무선 통신 신호들에 저손실 전파 경로를 제공하기 위해 상기 설치물들에 연결된 복수의 안테나 세그먼트를 포함하는 분산 안테나 시스템
    을 포함하는 무선망.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설치물들에 연결된 상기 안테나 세그먼트들은 제1 안테나 세그먼트들을 포함하고, 상기 분산 안테나 시스템은 상기 제1 안테나 세그먼트들에 연결된 제2 안테나 세그먼트들을 더 포함하는 무선망.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 세그먼트들은 관련된 제2 안테나 세그먼트에 물리적으로 접속되는 무선망.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 안테나 세그먼트들은 접속기를 통해 관련된 제2 안테나 세그먼트에 연결되는 무선망.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 안테나 세그먼트들은 패치(patch) 케이블을 이용하여 상기 관련된 제2 안테나 세그먼트에 연결되는 무선망.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2 안테나 세그먼트들은 바닥(floor)에 연결되는 무선망.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분산 안테나 시스템은 베이스 전자 장치에 결합되는 무선망.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 전자 장치들 중 일부는 휴대용 컴퓨터들인 무선망.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분산 안테나 시스템은 네트워크 접속점에 연결되는 무선망.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 설치물들은 모듈식 설치물들인 무선망.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 이동 전자 장치들 중 일부는 계산기들인 무선망.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 설치물들은 학생 책상들인 무선망.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 분산 안테나 시스템은 교사(teacher) 계산기에 연결되는 무선망.
  14. 모듈식 설치물에 있어서,
    재료층; 및
    상기 재료층 내에 배치되어 이동 전자 장치로부터 신호들을 수신하기 위한 안테나
    를 포함하는 모듈식 설치물.
  15. 제14항에 있어서,
    모듈식 설치물의 접속부에 있는 안테나에 상기 안테나를 연결시키기 위한 접속기들을 더 포함하는 모듈식 설치물.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 안테나는 다손실 케이블(lossy cable)을 포함하는 모듈식 설치물.
  17. 컴퓨터망에 있어서,
    작업 영역에 위치하며, 각 안테나 세그먼트는 각각의 작업 표면에 가깝게 위치하여 무선 통신 신호들에 저손실 전파 경로를 제공하는 복수의 안테나 세그먼트;
    상기 안테나 세그먼트들 중 적어도 하나에 연결된 적어도 하나의 접속점들; 및
    상기 안테나 세그먼트들 중 적어도 하나에 가까우며, 상기 작업 영역의 안테나 세그먼트로의 장치에 의한 상기 무선 전송이 상기 작업 영역에 인접한 그 외의 작업 영역들의 다른 안테나들과 통신하는 것을 방해하지 않도록 무선 신호들을 저전력 레벨들에서 전송할 수 있는 능력을 갖는 적어도 하나의 이동 전자 장치
    를 포함하는 컴퓨터망.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 안테나 세그먼트들은 다손실 케이블의 세그먼트들을 포함하는 컴퓨터망.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 이동 전자 장치는 휴대용 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터망.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 작업 표면은 설치물을 포함하는 컴퓨터망.
  21. 무선망에 있어서,
    무선 통신 신호들에 의해 데이터를 수신 및 송신하기 위한 회로를 갖는 복수의 이동 전자 장치;
    복수의 작업 표면;
    상기 무선 통신 신호들에 저손실 전파 경로를 제공하며, 상기 작업 표면들 중 적어도 하나에 가까운 적어도 하나의 안테나 세그먼트를 포함하는 분산 안테나 시스템; 및
    상기 분산 안테나 시스템에 가까운 상기 전자 장치들 중 적어도 하나의 전자 장치
    를 포함하는 무선망.
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