KR19990081412A - Optical conversion repeater and optical signal transmission method using single optical cable - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 부호분할 다중접속방식에 따른 광변환 중계장치에 있어서 기지국으로부터의 하향신호, 단말기로부터의 상향 다이버시티용 신호들, 유지 보수를 위한 원격제어신호를 하나의 광케이블만을 사용하여 전송할 수 있는 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법에 관한 것으로서, 본 발명은, 역방향 상향 신호들을 고주파 변환하는 주파수 변환기(230,235); 원격제어신호를 변조하는 변조기(240); 상향 신호들과 변조된 원격제어신호를 결합하는 신호혼합기(225); 결합된 신호를 광신호로 변환하는 상향 광신호 변환기(220); 하향 광신호를 전기신호로 변환하는 전기신호 변환기(210); 상향 및 하향 광신호를 송수신하는 제1 및 제2 광신호 분할 다중화기(115,205); 하향신호를 광신호로 변환하는 광신호 변환기(110); 상향 광신호를 전기신호로 변환하는 상향 전기신호 변환기(120); 고주파 변환 상향 신호들과 변조된 원격제어신호로 분리하는 고주파 신호분배기(125); 상향 신호로 복원하는 주파수 복원기(145,150); 및 원래의 원격제어신호로 복조하는 복조기를 포함하여 구성되며, 본 발명은, 하나의 광케이블만을 사용하여 안테나 다이버시티를 구현할 수 있고, 광케이블 사용료를 줄일 수 있으며, 또한 광케이블의 운용을 증대시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.The present invention can transmit the downlink signal from the base station, the uplink diversity signals from the terminal, the remote control signal for maintenance using only one optical cable in the optical conversion relay apparatus according to the code division multiple access method. The present invention relates to an optical conversion relay apparatus and an optical signal transmission method using a single optical cable, including: frequency converters 230 and 235 for high frequency conversion of uplink uplink signals; A modulator 240 for modulating the remote control signal; A signal mixer 225 for combining the uplink signals and the modulated remote control signal; An uplink optical signal converter 220 for converting the combined signal into an optical signal; An electrical signal converter 210 for converting a downlink optical signal into an electrical signal; First and second optical signal division multiplexers 115 and 205 for transmitting and receiving up and down optical signals; An optical signal converter 110 for converting a downlink signal into an optical signal; An uplink electrical signal converter 120 for converting an uplink optical signal into an electrical signal; A high frequency signal divider 125 for separating the high frequency conversion uplink signals and the modulated remote control signal; Frequency reconstructors 145 and 150 for reconstructing an uplink signal; And a demodulator for demodulating the original remote control signal, the present invention can implement antenna diversity using only one optical cable, can reduce the optical cable usage fee, and can increase the operation of the optical cable. It is a useful invention.
Description
본 발명은 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부호분할 다중접속방식에 따른 광변환 중계장치에 있어서 기지국으로부터의 하향신호, 단말기로부터의 상향 다이버시티용 신호들, 단말기 대향 중계부의 유지 보수를 위한 원격제어신호를 하나의 광케이블만을 사용하여 모두 전송할 수 있는 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical conversion relay apparatus and an optical signal transmission method using a single optical cable, and more particularly, for downlink signals from a base station and uplink diversity from a terminal in an optical conversion relay apparatus according to a code division multiple access method. The present invention relates to an optical conversion relay apparatus and an optical signal transmission method using a single optical cable capable of transmitting all signals and remote control signals for maintenance of a terminal facing relay unit using only one optical cable.
다중접속 방식은 시간, 주파수 및 코드에 따라 전송채널을 부채널(Sub- channel)로 분류하여 정보를 전송하는 방식이며, 즉 한 명의 사용자에게 고정된 한 개의 채널을 할당하여 정보를 전송하는 고정 대역폭 할당 방식을 사용한다. 여기에서 상기 부채널은 다른 채널의 통신 용량에 관계없이 한 명의 사용자에게 고정 할당되는 전송채널을 말한다. 상기 다중 접속 방식은 주파수분할 다중접속(FDMA), 시간분할 다중접속(TDMA) 및 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access: 이하 'CDMA') 등으로 구분할 수 있다.In the multiple access method, a transmission channel is classified into sub-channels according to time, frequency, and code to transmit information. That is, a fixed bandwidth for transmitting information by allocating a fixed channel to one user. Use the assignment method. Here, the subchannel refers to a transmission channel fixedly allocated to one user regardless of the communication capacity of another channel. The multiple access scheme may be classified into a frequency division multiple access (FDMA), a time division multiple access (TDMA), and a code division multiple access (CDMA).
이동전화기 기술은 처음에는 상기 FDMA 방식을 사용해 왔지만. 상기 FDMA 방식은 사용자의 수가 급증함에 따라 혼신의 발생율이 높아지는 단점이 있다. 따라서 1994년부터 확산 대역폭(Spread spectrum) 방식을 응용한 상기 CDMA 기술로 대체되고 있고, 상기 CDMA는 제한된 대역폭을 작은 주파수 대역으로 분리하여 사용자에게 할당하는 방식으로서, 주파수 도약(Frequency Hopping) 기술을 사용하는 다중접속 기술이며, 차세대 이동통신 기술의 핵심이 되고 있다. 상기 주파수 도약 형태를 부호(Code)라고 하며, 상기 부호가 할당된 사용자만 정보를 전송할 수 있다.Mobile phone technology has initially used the FDMA method. The FDMA scheme has a disadvantage in that an incidence of interference increases as the number of users increases rapidly. Therefore, since 1994, it has been replaced by the CDMA technology using the spread spectrum method, and the CDMA is a method of dividing a limited bandwidth into small frequency bands and assigning them to a user, and using frequency hopping technology. It is a multiple access technology, and has become the core of the next generation mobile communication technology. The frequency hopping form is called a code, and only a user to whom the code is assigned can transmit information.
한편, Cellular 및 PCS 이동통신에 있어서, 통화품질의 향상 및 통화범위의 증대는 기지국의 수가 크게 좌우한다. 그러나 상기 기지국 설치는 통신장비의 가격, 회선 사용료, 기지국 설치에 필요한 장소 사용료 및 철탑 건설 등 상당한 비용이 필요하고, 또한 설치 장소도 부족하다는 문제점이 있다. 따라서 상기 기지국 수의 증가에 따른 통화품질 향상에는 한계가 있다.On the other hand, in cellular and PCS mobile communication, the improvement of the call quality and the increase of the call range greatly influence the number of base stations. However, the installation of the base station requires a considerable cost such as the cost of communication equipment, the line usage fee, the site usage fee for the base station installation, and the construction of the steel tower, and also has a problem in that the installation location is insufficient. Therefore, there is a limit in improving call quality as the number of base stations increases.
전술한 기지국 설치에 따른 여러 가지 문제점을 해결하면서 통신서비스의 품질 향상을 꾀하기 위해 도입된 기술이 중계기 기술이다. 상기 중계기는 지상 중계기 및 지하 중계기로 구별되며, 상기 지하 중계기는 현재 지하철에서 대부분 사용되고 있는 것으로서, 지상의 신호를 안테나를 통하여 수신하고 지하까지 나선 케이블을 통하여 전달함으로써, CDMA 신호를 지하에서도 서비스할 수 있게 해준다. 하지만 종래의 공중선 수신 방식을 사용하는 지하 중계기는 전파 손실 및 왜곡 등의 요인으로 상기 기지국에 비해 품질이 떨어지고, 또한 공중선 수신 방식을 사용하는 지상 중계기의 경우에도 송신신호와 수신신호간의 간섭에 의해 발진이 발생하고, 이로 인해 중계를 정확히 수행하지 못하는 문제가 있다.Repeater technology is a technology introduced to improve the quality of communication services while solving various problems caused by the above-described base station installation. The repeater is divided into a ground repeater and an underground repeater, and the underground repeater is currently used in most subways, and can receive CDMA signals in the underground by receiving ground signals through antennas and transmitting them through spiral cables to the basement. To make it possible. However, the underground repeater using the conventional aerial receiver method is inferior in quality to the base station due to radio wave loss and distortion, and in the case of the terrestrial repeater using the aerial receiver method, the oscillation is caused by the interference between the transmitted signal and the received signal. This occurs, and there is a problem that does not perform the relay correctly.
따라서 상기 송신신호와 수신신호간의 간섭을 배제하기 위해 입출력 신호를 서로 다르게 사용하는 주파수 변환 중계기 기술이 도입되었고, 특히 CDMA 신호를 광신호로 변환하여 중계하는 광변환 중계기가 개발됨으로써, 통신신호의 품질을 향상시킬 수 있었다..Accordingly, a frequency conversion repeater technology using different input / output signals is introduced to eliminate interference between the transmission signal and the reception signal, and in particular, an optical conversion repeater which converts a CDMA signal into an optical signal and relays it is developed, thereby improving the quality of the communication signal. Could improve ..
도 1은 일반적인 부호분할 다중접속방식의 중계방식에 따른 중계장치의 구성도로서, 기지국(1)에 대향하는 기지국 대향 중계부(2); 및 단말기에 대향하는 단말기 대향 중계부(2)로 구성되며, 상기 기지국 대향 중계부(2)는 기지국으로부터 수신되는 신호(Tx)를 초고주파 신호로 변환하여 단말기 대향 중계부(3)로 송신하고, 단말기 대향 중계부(3)로부터 변환되어 수신되는 초고주파 신호를 원래의 상향 신호(Rx1, Rx2)로 각각 복원하여 기지국에 송신하며, 상기 단말기 대향 중계부(3)는 수신되는 초고주파 신호를 원래의 하향신호(Tx)로 복원하여 단말기로 송신하거나, 단말기로부터 수신되는 상향신호(Rx1, Rx2)를 초고주파 신호로 각각 고주파 변환하여 상기 기지국 대향 중계부(2)로 송신하게 된다. 여기에서 상기 상향신호(Rx1, Rx2)는 단말기로부터 수신되어, 중계기를 거쳐 기지국(1)으로 송신되는 신호를 말하며, 상기 하향신호(Tx)는 기지국(1)으로부터 수신되어, 중계기를 거쳐 단말기로 무선송신되는 신호를 말한다.1 is a block diagram of a relay apparatus according to a relay method of a general code division multiple access method, comprising: a base station facing relay unit 2 facing a base station 1; And a terminal facing relay unit 2 facing the terminal, the base station facing relay unit 2 converts a signal Tx received from the base station into an ultrahigh frequency signal and transmits the signal to the terminal facing relay unit 3. The high frequency signals, which are converted and received from the terminal counterpart 3, are restored to the original uplink signals Rx1 and Rx2, respectively, and are transmitted to the base station. The terminal counterpart 3 transmits the received high frequency signals to the original downlink. The signal Tx is restored to be transmitted to the terminal, or the uplink signals Rx1 and Rx2 received from the terminal are converted to high frequency signals into high frequency signals, respectively, and transmitted to the base station facing relay 2. Here, the uplink signals Rx1 and Rx2 are signals received from the terminal and transmitted to the base station 1 through the repeater, and the downlink signal Tx is received from the base station 1 and passed through the repeater to the terminal. Refers to a wireless signal.
여기에서 상기 두 중계기간의 연결은 전송선로에 따라 마이크로웨이브, 위성 링크 등과 같은 비유도성 전송선로(Unguided transmission media)방식과, 광케이블(Fiber Optic cable), 동축케이블(Coaxial cable) 등을 사용하는 유도성 전송선로(Guided transmission media) 방식으로 분류된다.In this case, the connection between the two relay periods is based on a transmission line using an unguided transmission media such as microwave, satellite link, and the like, using an optical fiber cable, a coaxial cable, and the like. It is classified as a guided transmission media method.
도 2는 유도성 전송선로인 3개의 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도로서, 기지국과 대향되어 CDMA 신호를 광신호로 변환하여 원격지의 단말기 대향 중계부까지 전송하는 기지국 대향 중계부(Donor system)(10); 및 상기 기지국 대향 중계부(10)로부터 오는 광신호를 다시 CDMA 신호로 변환하여 서비스하고, 단말기인 이동전화로부터 오는 CDMA 신호를 광신호로 변환하여 상기 기지국 대향 중계부(10)로 전송하는 단말기 대향 중계부(Remote system)(20)로 구성되며, 기지국의 순방향 하향신호(Forward Tx)를 방향성 결합기(Directional Coupler)를 이용하여 커플링(Coupling)한 후에, 광신호 변환기(11)에서 CDMA 신호가 광신호로 변환된다.2 is a configuration diagram of an optical conversion relay apparatus using three optical cables as inductive transmission lines. The base station facing relay unit converts a CDMA signal into an optical signal and transmits it to a remote terminal facing relay unit facing the base station. 10; And converting an optical signal from the base station counter relay unit 10 into a CDMA signal and serving the service, and converting a CDMA signal from a mobile phone as a terminal into an optical signal and transmitting the optical signal to the base station counter relay unit 10. Remote system 20, and after coupling the forward down signal (Forward Tx) of the base station by using a directional coupler (Directional Coupler) (Coupling), CDMA signal in the optical signal converter 11 It is converted into an optical signal.
또한 역방향 상향신호(Reverse Rx)는 다중 경로에 의한 수신신호의 페이딩(Fading) 현상을 피하기 위하여 안테나 다이버시티(Diversity) 방식을 사용하여 전송하게 되며, 단말기 대향 중계부(20)에서 다이버시티를 수행하고, 수신되는 상향신호는 두 개의 경로를 통하여 각각 기지국의 Rx1 및 Rx2 수신 안테나로 입력된다. 이때 도 2와 같이 3개의 광케이블(Tx, Rx1, Rx2 Optic Fiber)을 사용하고, 또한 두 중계부(10,20) 모두 3개의 광변환기, 즉 광신호 변환기(11,22,23) 또는 전기신호 변환기(12,13,21)를 사용하게 된다. 여기에서 상기 순방향(Fowrard Link)은 기지국으로부터 단말기로 중계되는 방향이며, 상기 역방향(Reverse Link)은 단말기로부터 기지국으로 중계되는 방향을 말한다.In addition, the reverse uplink signal (Rverse Rx) is transmitted using an antenna diversity scheme in order to avoid fading of a received signal by a multipath, and performs diversity in the terminal counter relay 20. The received uplink signal is input to the Rx1 and Rx2 receiving antennas of the base station through two paths, respectively. In this case, as shown in FIG. 2, three optical cables Tx, Rx1, and Rx2 Optic Fibers are used, and both relays 10 and 20 have three optical converters, that is, optical signal converters 11, 22, and 23, or electrical signals. Converters 12, 13 and 21 are used. Here, the forward link is a direction relayed from the base station to the terminal, and the reverse link is a direction relayed from the terminal to the base station.
상기 페이딩은 먼 곳으로부터 전파를 수신하고 있을 때, 수신 전계 강도가 수초에서 수분간의 간격으로 변동하는 현상을 말하며, 전파가 다른 경로를 통해 전해오는 경우에 전리층에서의 반사가 지자기의 영향으로 방향이 변동하거나, 전리층에서의 감쇠량이 변동함으로써 발생하며 전파 통신에 특히 큰 영향을 미친다. 그리고 상기 다이버시티는 둘 또는 그 이상의 선로 또는 채널을 가진 통신 방식을 말하며, 상기 채널의 출력들을 단일의 수신신호에 조합시킴으로써 상기 페이딩을 방지하고 다이버시티 이득을 향상시킬 수 있다. 상기 다이버시티는 수신 방식에 따라 각각 주파수, 공간 및 편파 다이버시티로 분류되고, 여기에서 상기 주파수 다이버시티는 다른 주파수 대역의 송신 채널을 복수 개 사용하여 송신하는 것을 말하며, 상기 공간 다이버시티는 수백 미터 떨어진 수신안테나로부터 받은 신호전류를 합성하여 평균시키는 것을 말하며, 상기 편파 다이버시티는 전파가 전리층에서 굴절 반사할 때 진폭이나 위상이 방향에 따라서 서로 다른 경우에 사용하게 된다.The fading refers to a phenomenon in which the received electric field intensity fluctuates at intervals of several seconds to several minutes when receiving radio waves from a distant place, and when the radio waves are transmitted through different paths, the reflection in the ionosphere changes due to the influence of geomagnetism. Or attenuation in the ionospheric layer, which has a particularly significant effect on radio communication. In addition, the diversity refers to a communication method having two or more lines or channels, and combining the outputs of the channels into a single received signal may prevent the fading and improve the diversity gain. The diversity is classified into frequency, space, and polarization diversity according to a reception scheme, wherein the frequency diversity refers to transmission using a plurality of transmission channels of different frequency bands, and the spatial diversity refers to several hundred meters. Synthesizing and averaging the signal currents received from the remote receiving antennas. The polarization diversity is used when the amplitudes or phases are different depending on the direction when the radio wave reflects refraction in the ionizing layer.
한편, 도 3은 2개의 광케이블을 이용한 광변환 중계기의 구성도로서, 도 2와 비교하여 광케이블이 1개 줄어든 대신에 광신호 분할 다중화기(Wavelength Division Multiplexer: 이하 'WDM')(34,41)와 1550nm 광변환기(43)를 사용하게 된다. 다시 말하면, 하향신호(Tx)와 상향신호(Rx1)는 WDM(34,41)을 이용하여 하나의 광케이블로 기지국 대향 중계부(30)와 단말기 대향 중계부(40) 사이의 광신호를 송수신하며, 이때 다이버시티용 상향신호(Rx2)는 다른 하나의 광케이블을 사용하여 광신호를 송수신한다. 이 방법은 상기 WDM(34,41)과 1550nm 광변환기(43)를 사용함으로써 장비 제작 단가는 상승하지만 광케이블을 3개 사용할 때보다 경제적인 방법이라 할 수 있다.Meanwhile, FIG. 3 is a configuration diagram of an optical conversion repeater using two optical cables, and an optical signal division multiplexer (WDM) (34, 41) instead of one optical cable is reduced compared to FIG. 2. And a 1550 nm photoconverter 43. In other words, the downlink signal Tx and the uplink signal Rx1 transmit and receive an optical signal between the base station counter relay unit 30 and the terminal counter relay unit 40 using one optical cable using WDMs 34 and 41. In this case, the diversity uplink signal Rx2 transmits and receives an optical signal using another optical cable. This method increases the manufacturing cost by using the WDM (34, 41) and the 1550nm optical converter 43, but can be said to be more economical than using three optical cables.
그러나, 종래의 광변환 중계기는 전송신호의 품질은 우수하지만 광케이블의 설치여부에 따라 사용이 제한되고, 광케이블의 설치에 따르는 비용과 관련된 고가의 장비로 인하여 광케이블 사용료가 매우 고가라는 문제점이 있다. 예를 들어, 종래의 3개의 광케이블을 이용한 광변환 중계장치는 통신장비의 제작은 용이하지만 광 선로를 사용할 때 소요되는 비용이 매우 크고, 특히 여러 개의 광변환 중계기를 하나의 기지국에 연결하여 사용할 때 경제적이지 못하다는 문제점이 있다.However, the conventional optical conversion repeater has a problem that the use of the optical cable is very expensive due to the expensive equipment related to the cost of the installation of the optical cable, but the use of the optical cable is limited depending on whether the installation of the optical cable. For example, the conventional optical conversion repeater using three optical cables is easy to manufacture communication equipment, but the cost of using optical lines is very high, especially when using several optical conversion repeaters connected to one base station. There is a problem that it is not economic.
또한 상기 WDM 방식을 이용한 광변환 중계장치도 적어도 두 개의 광케이블을 이용하여야 하므로 효율적이라고 할 수 없으며, 실제로 대부분의 사업자들은 광케이블의 수를 제한하여 하나의 광케이블을 사용하고 있고, 이로 인해 다이버시티 등을 해결하지 못한 채 전송한다는 문제점이 있다.In addition, the optical conversion relay device using the WDM method is not efficient because at least two optical cables must be used. Actually, most operators use one optical cable by limiting the number of optical cables. There is a problem of transmitting without solving.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, Cellular 및 PCS 이동통신의 광변환 중계장치에 있어서 기지국으로부터의 순방향 하향신호, 단말기로부터의 역방향 상향신호, 다이버시티용 신호, 원격제어신호를 하나의 광케이블만을 사용하여 전송할 수 있는 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the forward downlink signal from the base station, the reverse uplink signal from the terminal, the diversity signal, the remote control in the optical conversion relay device of cellular and PCS mobile communication It is an object of the present invention to provide an optical conversion relay apparatus using a single optical cable capable of transmitting signals using only one optical cable.
또한 본 발명은 단말기 대향 중계부의 유지 및 보수를 수행하는 디지털 원격제어신호를 상기 역방향 상향신호들과 함께 하나의 고주파로 결합하여 하나의 광케이블로 전송할 수 있는 단일 광케이블을 이용한 광신호 전송방법을 제공하는데 다른 목적이 있는 것이다.In addition, the present invention provides an optical signal transmission method using a single optical cable that can be transmitted to one optical cable by combining a digital remote control signal for performing maintenance and repair of the terminal counter relay unit with the reverse uplink signal at one high frequency. There is another purpose.
도 1은 일반적인 부호분할 다중접속방식에 따른 중계장치의 구성도이고,1 is a block diagram of a relay apparatus according to a general code division multiple access method;
도 2는 종래의 기술에 따른 3개의 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도이고,2 is a block diagram of an optical conversion relay apparatus using three optical cables according to the prior art,
도 3은 종래의 기술에 따른 2개의 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도이고,3 is a block diagram of an optical conversion relay apparatus using two optical cables according to the prior art,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도이고,4 is a block diagram of an optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to a first embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단말기 대향 중계부의 주파수 전송 형태를 설명하기 위한 도면이고,5 is a view for explaining the frequency transmission form of the terminal facing relay according to the first embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기지국 대향 중계부의 주파수 전송 형태를 설명하기 위한 도면이고,6 is a view for explaining the frequency transmission form of the base station counter relay according to the first embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 변환기의 구성도이고,7 is a configuration diagram of a frequency converter according to a first embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부발진기의 구성도이고,8 is a configuration diagram of a local oscillator according to a first embodiment of the present invention,
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도이고,9 is a block diagram of an optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to a second embodiment of the present invention,
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 전송 형태를 설명하기 위한 도면이고,10 is a diagram for explaining a form of frequency transmission according to a second embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 변환 및 복원을 설명하기 위한 도면이고,11 is a view for explaining frequency conversion and recovery according to the second embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부발진기의 구성도이다.12 is a block diagram of a local oscillator according to a second embodiment of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
100,300: 기지국 대향 중계부(Donor) 200,400: 단말기 대향 중계부(Remote)100,300: base station facing relay (Donor) 200,400: terminal facing relay (Remote)
110,220; 광신호 변환기 120,210: 전기신호 변환기110,220; Optical Signal Converter 120,210: Electrical Signal Converter
115,205; 신호분할 다중화기(WDM) 105,205; 증폭기115,205; Signal division multiplexer (WDM) 105,205; amplifier
230,235; 주파수 변환기 145,150: 주파수 복원기230,235; Frequency Converter 145,150: Frequency Restorer
225; 신호혼합기 125: 신호분배기225; Signal Mixer 125: Signal Splitter
240: 변조기 155: 복조기240 modulator 155 demodulator
130,135,140; 대역 여파기(BPF) 152: 믹서130,135,140; Band Filter (BPF) 152: Mixer
160: 국부 발진기160: local oscillator
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치는, 원격제어신호와 단말기로부터 수신되는 역방향 다이버시티용 신호들을 하나의 고주파 신호로 결합하여 상향 광신호로 변환하여 송신하고, 수신되는 순방향 광신호를 고주파 신호로 변환하여 단말기로 무선송신하는 단말기 대향 중계부; 및 기지국으로부터 수신되는 순방향 신호와 원격제어신호를 광신호로 변환하여 송신하고, 광신호로 수신되는 원격제어신호와 역방향 다이버시티용 신호들을 각각의 상향 신호들로 주파수 복원하여 상기 기지국으로 송신하는 기지국 대향 중계부를 포함하여 구성되는 것에 특징이 있는 것이며,The optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to the present invention for achieving the above object, by combining the remote control signal and the reverse diversity signals received from the terminal into a single high-frequency signal converted into an uplink optical signal and transmitted And a terminal facing relay unit converting the received forward optical signal into a high frequency signal and wirelessly transmitting the received optical signal to the terminal; And a base station for converting the forward signal and the remote control signal received from the base station into optical signals, and transmitting the remote control signals and the reverse diversity signals received as the optical signals to respective uplink signals to be recovered to the base station. It is characterized by being configured to include a counter relay,
본 발명에 따른 단일 광케이블을 이용한 광신호 전송방법은, 광변환 중계 방법에 있어서, 수신되는 다이버시티용 신호들에 서로 다른 고주파로 변환하는 제1 단계; 원격제어신호를 고주파 변조하는 제2 단계; 상기 변조되는 원격제어신호를 상기 주파수 변환된 다이버시티용 신호들과 함께 하나의 고주파 신호로 결합하는 제3 단계; 상기 하나의 고주파 신호를 하나의 광신호로 변환하는 제4 단계; 및 상기 변환되는 하나의 광신호를 광케이블을 통해 전송하는 제5 단계를 포함하여 이루어지는 것에 다른 특징이 있는 것이다.An optical signal transmission method using a single optical cable according to the present invention, the optical conversion relay method comprising: a first step of converting the received diversity signals to different high frequency; A second step of high frequency modulation of the remote control signal; Combining the modulated remote control signal into one high frequency signal together with the frequency converted diversity signals; A fourth step of converting the one high frequency signal into one optical signal; And a fifth step of transmitting the converted one optical signal through an optical cable.
상기와 같이 구성되고 이루어지는 본 발명에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법은, 단말기 대향 중계부로 수신되는 다이버시티용 신호들에 각각 서로 다른 국부주파수를 곱하여 서로 다른 고주파로 변환하고, 원격제어신호를 고주파 변조하며, 상기 변조되는 원격제어신호를 상기 주파수 변환된 다이버시티용 신호들과 함께 하나의 고주파 신호로 결합하게 된다. 그리고 상기 하나의 고주파 신호를 하나의 광신호로 변환하고, 상기 변환되는 하나의 광신호를 단일 광케이블을 통해 전송하게 된다. 그리고 기지국 대향 중계부는 상기 기지국으로부터 수신되는 순방향 신호를 광신호로 변환하여 송신하고, 수신되는 역방향 다이버시티용 신호를 각각의 상향 신호로 주파수 복원하여 상기 기지국으로 송신하게 되며, 수신되는 원격제어신호는 기지국 내의 복조기에서 디지털 신호로 변환된 후에 자체 제어기에 전달되게 된다. 이때 상기 역방향 및 순방향 원격제어신호, 역방향 광신호 및 순방향 광신호는 각각 단일 광케이블을 통해 중계될 수 있고, 상기 원격제어신호는 기지국 대향 중계기에서 단말기 대향 중계기로 전송되거나, 또는 단말기 대향 중계기에서 기지국 대향 중계기로 전송된다.The optical conversion relay and optical signal transmission method using a single optical cable according to the present invention constructed and configured as described above, by converting the signals for the diversity received by the terminal facing relay to the different local frequency to convert to different high frequencies The high frequency modulation of the remote control signal is performed, and the modulated remote control signal is combined with the frequency converted diversity signals into one high frequency signal. The single high frequency signal is converted into one optical signal, and the converted one optical signal is transmitted through a single optical cable. The base station counter relay unit converts the forward signal received from the base station into an optical signal and transmits the received reverse diversity signal to the base station by frequency recovery of the uplink diversity signal to each uplink signal. The demodulator in the base station converts the digital signal into a digital controller and transfers it to its own controller. In this case, the reverse and forward remote control signal, the reverse optical signal and the forward optical signal may be relayed through a single optical cable, respectively, and the remote control signal is transmitted from the base station facing repeater to the terminal facing repeater, or the terminal facing repeater facing the base station. Is sent to the repeater.
이하, 본 발명에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, exemplary embodiments of an optical conversion relay apparatus and an optical signal transmission method using a single optical cable according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도로서, 단말기로부터 수신되는 역방향 상향 다이버시티용 신호들을 각각 서로 다른 주파수를 곱하여 고주파 변환하는 주파수 변환기(230,235); 유지 보수를 위한 디지털 원격제어신호를 위상시프트 키잉(FSK) 변조하는 변조기(240); 상기 고주파 변환된 상향 다이버시티용 신호들과 변조된 원격제어신호를 하나의 고주파 신호로 결합하는 신호혼합기(RF Combiner)(225); 상기 하나의 고주파 신호로 결합되는 신호를 상향 광신호로 변환하는 상향 광신호 변환기(220); 기지국으로부터 수신되는 하향 광신호를 전기신호로 변환하는 전기신호 변환기(O/E Converter)(210); 상기 전기신호를 고주파 증폭하여 단말기 대향 안테나(Tx' Ant.)를 통해 무선송신하는 증폭기(HPA)(215); 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 다중화하여 광신호를 송수신하는 제1 광신호 분할 다중화기(205); 기지국으로부터 수신되는 순방향 하향 신호를 고주파 증폭하는 증폭기(105); 상기 고주파 증폭된 하향신호를 광신호로 변환하는 광신호 변환기(E/O Converter)(110); 상기 하향 광신호와 상향 광신호를 다중화하여 광신호를 송수신하는 제2 광신호 분할 다중화기(115); 상기 상향 광신호를 하나의 전기신호로 변환하는 상향 전기신호 변환기(120); 상기 하나의 전기신호를 고주파 변환 상향 다이버시티용 신호들과 변조된 원격제어신호로 분리하는 고주파 신호분배기(RF Spliter)(125); 상기 분리된 신호들을 각각 대역여파하는 대역 여파기(130,135,140); 상기 대역 여파된 고주파 변환 상향 다이버시티용 신호들을 원래의 상향 신호로 복원하여 기지국으로 송신하는 주파수 복원기(145,150); 및 상기 대역 여파된 변조 원격제어신호를 원래의 원격제어신호로 복조하는 복조기를 포함하여 구성되며, 기지국 대향 중계부(100) 및 단말기 대향 중계부(200)를 하나의 광케이블만을 사용하여 기지국으로부터의 하향신호, 단말기로부터의 상향 다이버시티용 신호들, 단말기 대향 중계부의 유지 보수를 위한 원격 제어 신호를 하나의 광케이블만을 사용하여 모두 전송할 수 있다는 특징을 갖는다.4 is a configuration diagram of an optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to a first embodiment of the present invention, and frequency converters 230 and 235 which perform high frequency conversion by multiplying different frequencies for reverse uplink diversity signals received from a terminal. ; A modulator 240 for modulating phase shift keying (FSK) for the digital remote control signal for maintenance; A RF combiner 225 for combining the high frequency-converted uplink diversity signals and the modulated remote control signal into a single high frequency signal; An uplink optical signal converter 220 for converting a signal combined into the one high frequency signal into an uplink optical signal; An electrical signal converter (O / E converter) 210 for converting a downlink optical signal received from a base station into an electrical signal; An amplifier (HPA) 215 for high frequency amplification of the electrical signal and wirelessly transmitting through a terminal counter antenna (Tx 'Ant.); A first optical signal division multiplexer 205 for multiplexing the uplink optical signal and the downlink optical signal to transmit and receive an optical signal; An amplifier 105 for high frequency amplifying the forward downlink signal received from the base station; An optical signal converter (E / O converter) 110 for converting the high frequency amplified downlink signal into an optical signal; A second optical signal division multiplexer (115) which transmits and receives an optical signal by multiplexing the downlink optical signal and the uplink optical signal; An uplink electrical signal converter 120 for converting the uplink optical signal into one electrical signal; A high frequency signal splitter (125) for separating the electrical signal into high frequency conversion up diversity signals and a modulated remote control signal; Band filters (130, 135, 140) for band filtering the separated signals, respectively; Frequency recoverers (145,150) for restoring the band-filtered high frequency conversion uplink diversity signals to original uplink signals and transmitting them to a base station; And a demodulator for demodulating the band-filtered modulated remote control signal into an original remote control signal, the base station facing relay 100 and the terminal facing relay 200 using only one optical cable from the base station. The downlink signal, the uplink diversity signals from the terminal, and the remote control signal for the maintenance of the terminal counterpart relay can be transmitted using only one optical cable.
도 5와 도 6은 각각 단말기 대향 중계부 및 기지국 대향 중계부의 주파수 전송 형태를 도시하는 도면으로서, 도 4의 장치 구성을 참고로 하여, 이하 병행하여 설명한다.5 and 6 are diagrams illustrating the frequency transmission modes of the terminal counter relay unit and the base station counter relay unit, respectively, with reference to the device configuration of FIG. 4.
먼저 본 발명은 단말기 대향 중계부(200)의 역방향 상향신호(Reverse Rx)의 전송은 광통신 및 광소자의 가장 큰 특징인 광대역 정보를 수용할 수 있는 특성을 이용하여 상향 다이버시티용 신호(Rx1, Rx2)와 원격제어신호(Control Data)의 주파수를 일정한 배열을 갖도록 변환한 뒤 하나의 광신호, 즉 CDMA 신호와 원격제어신호를 포함하는 하나의 광신호로 변환하게 된다.First, in the present invention, the transmission of the reverse uplink signal (Rverse Rx) of the terminal facing relay unit 200 is an uplink diversity signal (Rx1, Rx2) using a characteristic capable of accommodating wideband information, which is the biggest feature of optical communication and optical devices. ) And the frequency of the remote control signal (Control Data) is converted into a single optical signal, that is, one optical signal including a CDMA signal and a remote control signal.
도 5에서, 상기 단말기 대향 중계부(200)의 운용 상태와 원격 제어를 위한 디지털 제어신호를 변조기(240)에서 위상시프트 키잉(FSK) 변조함으로써, 고주파 신호로 변환시킨다. 여기에서 상기 원격제어신호(Control Data)는 하나의 광변환기에 의하여 광신호로 변경되기 위해 변조기(240)를 사용하여 광변환기의 수용 주파수 대역 내에 들도록 변조된다.In FIG. 5, a phase shift keying (FSK) is modulated by the modulator 240 to convert an operating state of the terminal counter relay 200 and a digital control signal for remote control into a high frequency signal. Herein, the remote control signal (Control Data) is modulated to fall within the acceptable frequency band of the light converter by using the modulator 240 to be converted into an optical signal by one light converter.
그리고 이동전화인 단말기로부터 수신된 다이버시티용 신호(Rx1, Rx2) 는 광신호의 광대역 전송이 가능한 특성을 이용하여 각각 주파수를 다르게 변환시킨다. 이때 상기 Rx1 신호와 Rx2 신호는 동시에 각각 다른 주파수로 변환시켜야 한다.The diversity signals Rx1 and Rx2 received from the mobile phone terminal convert the frequencies differently using the characteristics of wideband transmission of optical signals. At this time, the Rx1 signal and the Rx2 signal must be simultaneously converted into different frequencies.
다음에 신호혼합기(225)에서는 상기 3가지 신호를 하나의 고주파 신호로 변환한 뒤 1550㎚의 광신호 변환기(220)에 입력된다. 상기 광신호 변환기(220)에서 광으로 변한 신호는 WDM(205)을 통해 하나의 광케이블을 이용하여 기지국 대향 중계부(100)로 전송되게 된다, 즉, 하나의 광변환기에 의하여 광신호로 변환되어 WDM(205) 소자로 입력된다.Next, the signal mixer 225 converts the three signals into one high frequency signal and inputs the same to the optical signal converter 220 of 1550 nm. The signal converted into light in the optical signal converter 220 is transmitted to the base station counter relay unit 100 using one optical cable through the WDM 205, that is, is converted into an optical signal by one optical converter It is input to the WDM 205 element.
다시 말하면, 단말기로부터 수신되는 CDMA 다이버시티용 (Rx1,Rx2) 신호는 각각 다이버시티 안테나 구성에 따라 Rx1' 안테나와 Rx2' 안테나에 동일한 주파수가 입력된다. 상기 신호들은 각각의 주파수 변환기(230,235)에 의해서 서로 다른 주파수로 변환된다. 또한 변조기(240)에서는 시스템 내의 제어장치에서 디지털 원격제어신호를 다른 주파수로 변조하고, 신호혼합기(225)에서는 출력 주파수 대역(FA) 형태와 같이 하나로 통합하게 되고, 광신호 변환기(220)에서 광신호로 변환되어 하나의 광케이블을 통하여 상기 기지국 대향 중계부(100)로 전송된다. 여기에서 주파수 스펙트럼 상의 신호들은 광신호 변환기(220)가 수용할 수 있는 주파수 내에서 충분한 간격을 가지고 이격시키며, 서로 위치가 바뀌어도 무방하다.In other words, the same frequency is input to the Rx1 'and Rx2' antennas according to the diversity antenna configuration for the CDMA diversity (Rx1, Rx2) signals received from the terminal. The signals are converted to different frequencies by respective frequency converters 230 and 235. In addition, the modulator 240 modulates the digital remote control signal to a different frequency by the control device in the system, and the signal mixer 225 integrates the same into an output frequency band FA in the form of an optical signal converter 220. The signal is converted into a signal and transmitted to the base station counter relay unit 100 through one optical cable. Here, the signals on the frequency spectrum are spaced apart at sufficient intervals within a frequency that the optical signal converter 220 can accommodate, and the positions of the signals may be changed.
또한 상기 기지국 대향 중계부(100)로부터 수신되는 하향 신호(Tx)는 전기신호 변환기(210)에서 CDMA 신호로 변환되며, 이 신호는 증폭기(215)에서 증폭된 후 Tx' 안테나를 통하여 단말기로 방사되게 된다.In addition, the downlink signal Tx received from the base station counter relay 100 is converted into a CDMA signal by the electrical signal converter 210, which is amplified by the amplifier 215 and radiated to the terminal through the Tx 'antenna. Will be.
한편 도 6을 참고로 하여, 상기 기지국 대향 중계부(100)에서는 상기 단말기 대향 중계부(200)의 신호 흐름의 역순에 의해 각각의 모듈에서 처리된다. 즉, 상기 광신호를 다시 전기신호 변환기(120)를 통해 고주파 신호로 변환하고 신호분배기(125)에 의해 분리되게 된다. 다음에 각각 분리된 신호는 분리여파 특성이 좋은 대역 여파기(Bandpass Filter)(130,135,140)에 의하여 여파되며, 다시 고주파 주파수 복원기(145,150) 및 복조기(155)를 통해 원래의 다이버시티용 신호들과 원격제어신호로 변환되게 된다.On the other hand, with reference to Figure 6, the base station facing relay 100 is processed in each module in the reverse order of the signal flow of the terminal facing relay 200. That is, the optical signal is converted into a high frequency signal through the electrical signal converter 120 and separated by the signal distributor 125. Next, the separated signals are filtered by bandpass filters 130, 135, and 140 having good separation filter characteristics, and are reconstructed from the original diversity signals through the high frequency frequency recoverers 145, 150 and demodulator 155. The control signal is converted.
여기에서 상기 다이버시티용 신호들은 확장될 주파수 대역과 필터링이 용이하도록 충분한 간격으로 이격시키고, 원격제어신호를 상기 다이버시티용 신호들 사이에 삽입하여 전송하게 된다. 또한 상기 다이버시티용 신호들은 주파수 변환시 원래의 특성에 전혀 영향을 주지 않아야 하며, 원 신호의 주파수를 다른 주파수로 변환하고, 기지국 대향 중계부(100)에서 다시 복원하는 동안에 주파수의 정확도와 안정도가 최대로 고려하여야 한다.Here, the diversity signals are spaced apart at sufficient intervals to facilitate filtering and the frequency band to be extended, and a remote control signal is inserted between the diversity signals and transmitted. In addition, the diversity signals should not affect the original characteristics at all in frequency conversion, and convert the frequency of the original signal to another frequency and maximize the accuracy and stability of the frequency while restoring again in the base station counter relay 100. Should be considered.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 주파수 변환기의 구성도로서, 주파수 변환기(150)는 믹서(Mixer)(152)와 대역 여파기(BPF)(151,153)로 구성되며, Rx' 안테나로부터 수신되는 상향 신호(Rx)를 믹서(152)에서 국부 주파수(Local)와 곱하여 희망하는 주파수(Rx")로 변환하게 된다. 이때 상기 국부 주파수(Local)의 품질이 시스템의 전체 성능을 결정하기 때문에 반드시 상기 믹서(152)의 국부 주파수(Local)의 입력 전단에 여파기(151)를 삽입하여 불필요한 주파수 성분은 제거해야 한다. 상기 주파수 안정도를 위하여 도 8과 같은 구조의 국부 발진기가 구성되게 된다.7 is a configuration diagram of a frequency converter according to a first embodiment of the present invention, in which the frequency converter 150 is composed of a mixer 152 and band filter BBs 151 and 153, and is received from an Rx 'antenna. The upstream signal Rx is multiplied by the local frequency Local in the mixer 152 to be converted into the desired frequency Rx. In this case, the quality of the local frequency local determines the overall performance of the system. An unnecessary frequency component should be removed by inserting the filter 151 at the front end of the local frequency (Local) of the mixer 152. A local oscillator having the structure as shown in Fig. 8 is configured for the frequency stability.
한편, CDMA 시스템에서 기지국으로부터의 신호가 단말기까지 도달하는데 필요한 주파수 안정도가 0.05ppm 이하여야 주파수 변동에 다른 신호의 왜곡을 최대로 감소시킬 수 있다. 예들 들어, 약 0.1ppm 이상의 주파수 안정도를 갖는다면 서비스를 할 수 없을 정도가 된다. 따라서 기지국 장비의 주파수 안정도가 약 0.05ppm이므로 단일 광케이블일 이용한 광변환 중계기를 사용하려면 각각의 국부 발진기(160)의 주파수 안정도는 약 0.01ppm 이하여야만 한다.On the other hand, in the CDMA system, the frequency stability required for the signal from the base station to reach the terminal should be 0.05ppm or less to reduce the distortion of the signal that is different from the frequency variation. For example, if the frequency stability is about 0.1 ppm or more, the service becomes unserviceable. Therefore, since the frequency stability of the base station equipment is about 0.05ppm, in order to use the optical conversion repeater using a single optical cable, the frequency stability of each local oscillator 160 should be about 0.01ppm or less.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 국부발진기의 구성도로서, 10㎒ OCXO(165), 신호분배기(170), 분주기(184,194), 위상동기루프(PLL)(181,191), 전압제어 발진기(182,192) 및 방향성 결합기(183,193)로 구성되며, 상기 주파수 안정도가 0.002ppm 이하를 갖는 10㎒ OCXO(Oven Control Crystal Oscillator)(165)를 사용하여 위상동기루프(181,191)를 구현하여 상기 국부 발진기(160)의 출력 주파수 안정도를 0.002ppm 이하로 하게 된다. 또한 주파수의 스퓨리어스, 위상 노이즈(Phase Noise) 등을 제거하기 위하여 성능이 우수한 전원공급장치와 전압제어 발진기(VCO)(182,192)를 사용하게 된다. 상기 Rx 신호는 다이버시티를 위하여 두 신호를 입력받기 때문에 기지국에 입력되는 신호 또한 중계기의 안테나에 입력되는 형태 그대로를 유지하는 것이 중요하다. 따라서 주파수를 변환할 때 약간의 시간 지연(Time Delay) 및 신호의 특성 변화를 갖기 때문에 두 개의 Rx1, Rx2 신호를 동시에 각각 다른 주파수로 변환해야 한다. 여기에서 상기 분주기(184,194)는 위상동기루프 집적회로가 인식하지 못하는 주파수일 때 분주시키기 위해 사용되며, 선택적(Option)으로 사용될 수 있다.8 is a configuration diagram of a local oscillator according to a first embodiment of the present invention, wherein a 10 MHz OCXO 165, a signal divider 170, a divider 184, 194, a phase locked loop (PLL) 181, 191, and voltage control are shown. The local oscillator comprises a phase synchronizer loop 181, 191 using an oscillator 182, 192 and a directional coupler 183, 193, using a 10 MHz OCXO (Oven Control Crystal Oscillator) 165 having the frequency stability of 0.002 ppm or less. The output frequency stability of 160 is set to 0.002 ppm or less. In addition, a high performance power supply and a voltage controlled oscillator (VCO) 182 and 192 are used to remove frequency spurious and phase noise. Since the Rx signal receives two signals for diversity, it is important to keep the signal input to the base station as it is input to the antenna of the repeater. Therefore, when converting the frequency, there is a slight time delay and a change in the characteristics of the signal. Therefore, two Rx1 and Rx2 signals must be simultaneously converted to different frequencies. Here, the dividers 184 and 194 are used to divide when the phase locked loop integrated circuit does not recognize and may be used as an option.
또한 각각의 사업자들은 이동전화 가입자의 증가에 따라 주파수영역(FA)을 증설해야 하므로 상기 Rx 주파수를 변환할 때, 사업자에게 할당받은 주파수영역을 사이에 두고 각각 좌우에 주파수영역이 배치되도록 주파수를 변환해야 하며, 이때 주파수 이격이 충분해야 기지국 대향 중계부(100)에서 용이하게 여파될 수 있으며, 또한 주파수 변환기와 신호혼합기, 신호분배기에서의 삽입 손실 등은 고주파 증폭회로를 사용하여 충분히 보상해야 한다.In addition, each operator must increase the frequency domain (FA) in accordance with the increase in the number of mobile subscribers, so when converting the Rx frequency, the frequency domain is arranged so that the frequency domain is arranged on the left and right sides with the frequency domain assigned to the operator in between. In this case, the frequency separation should be sufficient enough to be easily filtered by the base station counter relay 100, and the insertion loss in the frequency converter, the signal mixer, and the signal divider should be sufficiently compensated by using a high frequency amplification circuit.
이하, 도 9 내지 도 12를 참고로 하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치를 설명한다.Hereinafter, an optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
먼저, 전술한 제1 실시예에서, 상향 주파수는 각각 사업자 할당 주파수 내의 좌우에 배치하고, 원격제어신호를 삽입할 수 있도록 주파수를 변환하여 하나의 고주파로 결합하고, 상기 결합되는 신호를 광으로 변환하여 전송하였다. 이때 주파수 안정도를 유지하기 위하여 기지국 대향 중계부 및 단말기 대향 중계부의 각각에 고가의 OCXO를 하나씩 두어 각각의 주파수별 안정도를 유지하여야 한다. 따라서 고가의 OCXO를 양쪽 시스템에 각각 하나씩 두어야 하기 때문에 그 비용이 문제가 될 수 있고, 비록 좋은 주파수 안정도를 갖는다 해도 최대 0.004ppm의 주파수 변동을 갖게 된다.First, in the above-described first embodiment, the uplink frequencies are arranged on the left and right within the operator assigned frequency, and the frequencies are combined to be combined with one high frequency to insert a remote control signal, and the combined signals are converted to light. Was sent. At this time, in order to maintain frequency stability, an expensive OCXO should be placed in each of the base station counter relay and the terminal counter relay to maintain stability for each frequency. Therefore, the cost can be a problem because expensive OCXOs must be placed in each of the two systems, and even with good frequency stability, frequency fluctuations up to 0.004 ppm can be achieved.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치의 구성도로서, 도 4와 비교하여. 국부주파수(Local1, Local2)가 광으로 변경되어 함께 전송된다는 특징을 갖는다. 즉, 단말기 대향 중계부(400)에서 낮은 안정도를 갖는 OCXO를 하나만 사용하여 상향신호들의 주파수를 변환하고, 동일 발진기로부터 분리된 상기 국부주파수(Local1, Local2)를 광신호로 전송함으로써, 경제성을 향상시키고, 또한 기지국 대향 중계부(300)와 단말기 대향 중계부(400) 사이의 주파수 편차 없이 안정적으로 신호를 전송 할 수 있다.9 is a configuration diagram of an optical conversion relay apparatus using a single optical cable according to a second embodiment of the present invention, compared with FIG. The local frequencies (Local1, Local2) are changed to light and are transmitted together. That is, by using only one OCXO having low stability in the terminal facing relay 400, the frequency of uplink signals is converted, and the local frequencies Local1 and Local2 separated from the same oscillator are transmitted as optical signals, thereby improving economic efficiency. In addition, the signal can be stably transmitted without a frequency deviation between the base station facing relay 300 and the terminal facing relay 400.
다시 말하면, 단말기 대향 중계부(400)의 상향신호들(Rx1,Rx2)을 동시에 각각 다른 주파수로 변환하려면 주파수 변환기에 각각 국부주파수가 입력되어야 한다. 상기 국부주파수에 의하여 변환된 주파수가 광으로 변하여 기지국 대향 중계부(300)로 전송된 후, 상기 기지국 대향 중계부(300)의 주파수 복원기(345,350)에서 원래의 상향신호로 복원하려면 상기 단말기 대향 중계부(400)의 국부주파수와 동일한 주파수가 입력되어야 한다. 전술한 제1 실시예에서는 단말기 대향 중계부(400)와 기지국 대향 중계부(300)에서 각각 국부주파수를 생성하여 주파수 변환기(345,350,430,435)에 입력하였다. 그러나 신호혼합기(425)에 의해 결합된 하나의 고주파가 광신호로 변환되어 단일 광케이블을 통해 전송될 경우, 상기 광신호의 특성 변화가 매우 적다는 특성을 갖는다. 특히 단거리 전송시, 상기 단말기 대향 중계부(400)의 국부주파수를 상향신호들(Rx1,Rx2)과 같이 하나의 상향 광신호로 변환하여 전송하면, 상기 기지국 대향 중계부(300)에서는 상향 광신호를 고주파로 변환하고, 동시에 주파수 변환기(345,350)에 입력함으로써 원래의 상향신호 주파수로 복원이 가능하다.In other words, in order to simultaneously convert the upstream signals Rx1 and Rx2 of the terminal facing relay 400 into different frequencies, local frequencies must be input to the frequency converter. After the frequency converted by the local frequency is converted into light and transmitted to the base station counter relay 300, the terminal counter to restore the original uplink signal from the frequency restorers 345 and 350 of the base station counter relay 300. The same frequency as the local frequency of the relay 400 should be input. In the first embodiment described above, the local frequency is generated by the terminal counter relay 400 and the base station counter relay 300 and input to the frequency converters 345, 350, 430 and 435. However, when a single high frequency coupled by the signal mixer 425 is converted into an optical signal and transmitted through a single optical cable, the characteristic change of the optical signal is very small. In particular, when short-range transmission, when the local frequency of the terminal facing relay 400 is converted to one uplink optical signal such as uplink signals Rx1 and Rx2 and transmitted, the uplink optical signal is transmitted from the base station facing relay 300. By converting to a high frequency and simultaneously input to the frequency converter (345, 350) it is possible to restore the original uplink signal frequency.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 전송 형태를 설명하기 위한 도면으로서, 광변환기(425)에 입력되는 전송 신호의 형태는, 도 5의 제1 실시예와 비교하여, 국부주파수(Local1,Local2)가 함께 실리는 것을 도시하고 있다.FIG. 10 is a diagram for explaining a form of frequency transmission according to the second embodiment of the present invention. The form of the transmission signal input to the photo-converter 425 is compared with that of the first embodiment of FIG. Local1, Local2) are shown together.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 주파수 변환 및 복원을 설명하기 위한 도면으로서, 제1 믹서(431)를 사용하여 상향신호 주파수(Rx)를 다른 주파수(Rx")로 변환시키고, 다시 똑같은 신호원의 국부주파수를 사용하여 상향신호를 복원시키게 된다. 따라서 만일 어느 하나의 국부주파수가 변하여도 두 중계부(300,400) 양쪽에서 같이 변하게 되므로 원래의 상향신호 주파수(Rx)는 변하지 않고, 전술한 제1 실시예와 비교하여 국부주파수의 신호 특성만 좋으면 안정도를 고려하지 않아도 원래의 상향신호(Rx)의 주파수는 변하지 않는다.FIG. 11 is a diagram for describing frequency conversion and restoration according to the second embodiment of the present invention. The uplink frequency Rx is converted into another frequency Rx ″ using the first mixer 431, and then again. The local frequency of the same signal source is used to restore the upstream signal, so if either local frequency is changed, the two uplinks 300 and 400 are changed together so that the original uplink frequency Rx does not change. Compared with the first embodiment, if only the signal characteristics of the local frequency are good, the frequency of the original uplink signal Rx does not change even when stability is not considered.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 국부발진기의 구성도로서, 제1 실시예의 도 8과 비교하여 신호분배기(475,485)를 더 포함하여 구성되고, 단말기 대향 중계부(400)에서 생성된 국부주파수는 신호분배기(Splitter)를 통해 각각 2개의 신호로 나뉘며, 하나는 상기 단말기 대향 중계부(400)의 주파수 변환기(430,435)에 입력되고, 다른 하나는 동시에 광으로 변환되어 다른 신호들과 함께 기지국 대향 중계부(300)로 전송된다. 여기에서 분주기(474,484)는 위상동기루프 집적회로가 인식하지 못하는 주파수일 때 분주시키기 위해 선택적(Option)으로 사용될 수 있다.FIG. 12 is a block diagram of a local oscillator according to a second embodiment of the present invention, and further includes signal dividers 475 and 485 compared to FIG. 8 of the first embodiment, and is generated by the terminal counter relay 400. The local frequency is divided into two signals each through a splitter, one is input to the frequency converters 430 and 435 of the terminal counter relay 400, and the other is simultaneously converted into light and together with other signals. It is transmitted to the base station facing relay 300. Here, the dividers 474 and 484 may be optionally used to divide when the phase locked loop IC does not recognize the frequency.
그러나 상기 국부주파수를 광으로 변환하여 10Km 이상의 장거리를 전송할 때는 약간의 왜곡이 발생하므로 자연히 고주파신호에 약간의 왜곡이 발생하게 된다. 따라서 장거리 전송시는 전술한 제1 실시예가 보다 나은 특성을 갖게 되고, 상기 제2 실시예는 단거리 전송시에 특히 유용하다.However, a slight distortion occurs when the local frequency is converted to light to transmit a long distance of 10 km or more, so that a slight distortion occurs in the high frequency signal. Therefore, in the long distance transmission, the first embodiment described above has better characteristics, and the second embodiment is particularly useful in short distance transmission.
본 발명은 종래의 광변환 중계장치와 비교할 때, 주파수 변환시 사용되는 믹서, 대역 여파기, OCXO, 주파수 결합 및 분리시 사용되는 신호혼합기와 신호분배기가 추가로 사용되는 부품이다. 상기 부품 중에서 주파수 안정도의 고려를 위해 사용하는 고가의 OCXO 이외에는 다른 부품의 가격은 저렴하고 제작 방법이 용이하다. 그런데 상기 고가의 OCXO는 광변환 중계기에 비하면 크게 문제되지 않고, 특히 광케이블 사용료를 고려하면 종래의 광변환 중계장치에 비하여 아주 경제적이라 할 수 있다.Compared with the conventional optical conversion repeater, the present invention is a component in which a mixer, a band filter, an OCXO, a signal mixer and a signal divider used in frequency combining and separation are additionally used. In addition to the expensive OCXO used for the consideration of frequency stability among the components, the price of other components is inexpensive and easy to manufacture. By the way, the expensive OCXO is not a problem compared to the optical conversion repeater, especially considering the optical cable usage fee can be very economical compared to the conventional optical conversion relay.
상기와 같이 구성되고 이루어지는 본 발명에 따른 단일 광케이블을 이용한 광변환 중계장치 및 광신호 전송방법은, 하나의 광케이블만을 사용하여 안테나 다이버시티를 구현할 수 있고, 광케이블 사용료를 줄일 수 있으며, 광케이블의 운용을 증대시킬 수 있는 유용한 발명인 것이다.The optical conversion relay apparatus and optical signal transmission method using a single optical cable according to the present invention configured and configured as described above can implement antenna diversity using only one optical cable, reduce the optical cable fee, and operate the optical cable. It is a useful invention that can be increased.
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