KR0155327B1

KR0155327B1 - 광통신을 이용한 씨디엠에이 마이크로셀 시스템 구조

Info

Publication number: KR0155327B1
Application number: KR1019950053621A
Authority: KR
Inventors: 백인기; 박재홍
Original assignee: 양승택; 한국전자통신연구원
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1998-11-16
Also published as: KR970055734A

Abstract

본 발명은 광통신을 이용한 CDMA마이크로셀 시스템 구조에 관한 것으로서, CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템에 있어서, 순방향 채널에서는 셀렉터(40)의 다음단에 광송수신부(50)를 설치하고, 역방향 채널에서는 2 : 1 다중화기(150) 다음단에 광송수신부(50)를 설치하므로써, 기존의 방식과는 달리 디지틀 광전송 방식을 사용하기 위한 별도의 A/D 및 D/A 변환기가 필요 없고, 이로 인하여 광송수신부에서 필요로하는 병렬-직렬 및 직렬-병렬 변환기를 제거할 수 있으며 또한 A/D 및 D/A 변환기에 의한 양자화 잡음 및 슈프리어스 잡음을 줄일 수 있어 경제적이고, 특성이 좋은 시스템으로 구성할 수 있다.

Description

광통신을 이용한 씨디엠에이(CDMA) 마이크로셀 시스템 구조

제1도는 종래의 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템 순방향 채널 구성도.

제2도는 종래의 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템 역방향 채널 구성도.

제3도는 무선부 프론트 엔드(Front End)가 원격 무선국으로 구성되는 CDMA 마이크로셀 시스템 구성도.

제4도는 무선부 전체가 원격 무선국으로 구성되는 CDMA 마이크로셀 시스템 구성도.

제5도는 본 발명의 구성도.

제6도는 제5도에서 광송수신부의 상세 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 16, 20, 160 : CDMA 신호처리부 2, 30 : QPSK 변조기

3, 40 : 셀렉터 4, 60 : D/A변환기

5, 70 : 아날로그 결합기 6, 80 : 캐리어 변조기

7, 90 : 업 컨버터 8, 100 : 송신전단

10, 50 : 광송수신부 11, 110 : 수신전단

12, 120 : 다운 컨버터 13, 130 : 캐리어 복조기

14, 140 : A/D변환기 15, 150 : 2 : 1 다중화기

17 : 광통신용 A/D변환기 18 : 광통신용 D/A변환기

51 : 외부 클럭 발생부 52 : N : 1 다중화부

53 : 광송신기

54 : WDM(Wavelength Division Multiplexing)

55 : 광수신기 56 : 1 : 4 역다중화부

57 : 외부 클럭 추출부 58 : 1 : N 역다중화부

59 : 4 : 1다중화부

본 발명은 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 시스템 구조에 관한 것으로, 특히 기존의 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템이 담당하기 어려운 지역에 수 Km의 반경을 갖는 소형 CDMA 셀룰라 시스템 즉 마이크로셀을 원격에 설치하여 기지국과 광섬유로 연결하는 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템의 구조에 관한 것이다.

종래기술의 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템에 있어서 기지국의 순방향 채널과 기지국의 역방향 채널로 구성된다. 따라서, 제1도는 순방향 채널 구성을 나타낸 것으로서, 이 구성에 따른 동작을 설명하면 다음과 같다.

CDMA 신호 처리부(1)는 교환국으로부터 패킷화된 음성 및 시그날링 데이터를 수신하여 채널 코딩, 인터리빙 및 주파수 확산 기능을 수행하여 QPSK 변조기(2)로 송신하여 QPSK 변조가 되며, 다시 이 신호들은 셀렉터(3)에 의해서 α, β, γ 섹터로 분리되어 D/A변환기(4)에 의해서 아날로그 신호로 변환된다. 이 변환된 신호들은 시스템내의 다른 CDMA 신호처리부(1)에서 생성된 신호들과 함께 아날로그 결합기(5)에 의해서 결합되어 캐리어 변조기(6)에 의해서 4.95MHz의 중간주파수(IF) 신호로 변조되어 업(Up) 컨버터(7)로 송신된다.

상기 업 컨버터(7)에서는 2개의 믹서를 이용하여 859.95~893.95MHz의 UHF 신호를 생성시켜 송신전단(Tx Front End)(8)에 위치하는 대전력 증폭기(8a)를 거쳐 안테나를 송신하게 된다.

제2도는 역방향 채널 구성을 나타낸 것으로, 이 구성에 따른 동작을 설명하면 다음과 같다. 다이버시티를 위해 2개의 수신 경로가 존재한다.안테나를 통하여 수신되는 UHF 신호들은 수신전단(RX Front End)(11)에 위치하는 각각의 저잡음 증폭기(11a)를 거쳐 다운 컨버터(Down-Converter)(12)로 입력되어 이것에 의해 4.95MHz의 IF 신호로 변환된다. 이 변환된 신호는 각 경로별로 캐리어 복조기(Carrier Demodulator)(13)에 의해서 각각 I, Q 신호로 분리되고 A/D 변환기(14)에 의해서 디지틀 신호로 변환된다. 이 변환된 신호들은 2 : 1 다중화기(15)에 의해서 다이버시티를 위한 2개의 경로가 한 개의 경로로 다중화 되어 CDMA 신호처리부(16)로 입력된다.

이에따라 CDMA 신호처리부(16)에서는 순방향 채널의 CDMA 신호처리부의 역기능은 복조, 디인터리빙(deinterleaving) 및 디코딩을 수행하여 교환국으로 패킷화하여 송신하는 기능을 수행한다.

이와같이 구성되는 CDMA 마이크로셀 기지국은 기지국을 중심으로 반경 수십 Km의 영역을 담당하게 설계 되어 있어서, 수백 m의 반경을 갖는 통화밀집지역, 전파가 도달하기 어려운 지역 및 옥내 환경과 같은 곳을 담당하기에는 부적합하다.

현재 선진 각국에서 개발되고 있는 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템의 구조는 크게 2가지의 형태로 분류할 수 있다.

제1방식은 제3도와 같이 종래의 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템중 무선부 전단(Front End), 즉 안테나, 저잡음 증폭기, 대전력 증폭기만을 원격에 위치시켜(이하 원격 무선국이라 칭함) 800MHz 대의 무선 신호를 광섬유를 통해 기지국에 위치하는 업 컨버터 및 다운 컨버터와 송수신하는 구조이다. 광섬유를 통한 광통신 기술은 크게 2가지로 분류 할 수 있는데, 하나는 송수신 하고자 하는 아날로그 신호를 A/D 혹은 D/A 변환기를 이용하여 디지틀화하여 디지틀 신호를 광섬유를 통해 송수신하는 디지틀 방식이고, 또 하나는 아날로그 신호를 디지틀신호로 변환하지 않고 그대로 송수신하는 아날로그 방식이다.

제1방식으로 제3도와 같이 광송수신부(10)가 업 컨버터(7) 및 다운 컨버터(12)와 송신전단(8) 및 수신전단(11)사이에 위치하는 구조를 갖는 원격 무선국의 경우 800MHz 대의 아날로그 신호를 디지틀화 할 수 있는 고속의 A/D 및 D/A 변환기가 현재 존재하지 않으므로 아날로그 방식으로 전송할 수밖에 없다. 이 구조의 경우 안테나, 저잡음 증폭기, 대전력 증폭기만을 원격 무선국에 위치시킴으로써 소형화 하기 용이한 장점이 있다.

그러나 아날로그 방식으로 송수신하므로 거리에 따라 신호의 감쇠가 디지틀 방식보다 심하여 원격 무선국의 거리에 제한을 받게되는 단점과 CDMA 이동 셀룰라 시스템의 국제 표준인 IS-95의 지연규격에 의해 제한되어 최대 1Km이상 기지국으로부터 원격 무선국을 위치 시킬 수 없는 단점이 있다.

또한 아날로그 방식으로 신호를 송수신 하므로 원격 무선국의 동작상태 정보를 기지국과 송수신하는데 많은 어려움이 존재하는 단점이 있다.

제2방식은 제4도와 같이 광송수신부(10)가 순방향 채널에서는 캐리어 변조기(13)와 업 컨버터(7) 사이에, 역방향 채널에서는 다운 컨버터(12)와 캐리어 복조기(13)사이에 위치하는 구조이다.

즉, CDMA 마크로 셀룰라 시스템에서 무선부 전체를 원격 무선국으로 구성하는 구조이다. 이때 원격 무선국과 기지국간에 연결되는 신호는 4.95MHz의 속도를 갖는 아날로그 신호이다. 현재 상용화 되어 있는 광송수신기는 대부분 고 속의 신호에 맞추어 개발되어 있으므로 이 신호를 아날로그 방식으로 송수신하는데는 많은 어려움이 있다.

따라서 무선부 전체가 원격 무선국에 위치하는 구조로 선진 각국에서 개발하고 있는 대부분의 원격 무선국 시스템은 디지틀 전송 방식을 이용하여 광섬유를 통하여 송수신 하도록 설계되어 있다. 이 방식의 경우 제1방식과는 달리 디지틀 방식을 이용하여 광섬유를 통하여 신호를 송수신 하므로 거리에 의한 신호의 감쇠가 적고, IS-95 지연 규격을 만족시켜 거리의 제한을 제1방식보다는 적게 받으며, 원격 무선국의 동작상태 및 제어 정보를 송수신 하기가 용이한 장점이 있다.

그러나 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템의 무선부에 해당하는 부분이 전부 원격 무선국에 위치하고 또한 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 광통신용 A/D변환기(17), 디지탈 신호를 아날로그 신호로 변환하는 광통신용 D/A 변환기(18)를 이용하여 광송수신하기 위한 부분이 추가되어 원격 무선국의 크기가 제1방식 시스템 보다는 크고, A/D 및 D/A 변환기에 의한 잡음이 증가하는 단점이 있다.

또한 4.95MHz의 높은 속도의 신호를 A/D, D/A 변환하기 위하여 최소 2배 이상의 속도로 샘플링하게 됨에 따라 직렬 디지틀화된 데이터의 속도 또한 고속이 되어야 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 구조의 문제점들을 해결하기 위해 거리에 제한을 받지 않고, IS-95의 지연규격을 만족하며, 원격 무선국의 동작 상태 및 제어 정보의 송수신이 용이하고 또한 저 속의 데이터로 송수신할 수 있도록하여 최적의 경제적인 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템 구조를 갖도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적인 특징은, 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템 구조에 있어서, 광송수신부를 순방향 채널에서는 셀렉터와 D/A 변환기 사이에, 역방향 채널에서는 2 : 1 다중화기와 CDMA 신호처리부 사이에 위치 시킴으로써 디지틀 광신호로 전송하기 위한 별도의 A/D 및 D/A 변환기를 제거할 수 있는 하나의 특징과, 디지틀 광신호로 전송하기 위한 A/D 및 D/A 변환기를 제거함으로써 A/D 및 D/A 변환기에서 발생하는 양자화 잡음 및 슈프리어스 잡음을 제거할 수 있는 다른 특징과, 디지틀 광신호를 전송하기 위한 A/D 및 D/A 변환기를 제거함으로써 광송수신기의 병렬-직렬 변환기와 직렬-병렬 변환기를 제거할 수 있는 또 다른 특징이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제5도는 본 발명의 구성도를 나타낸 것으로서, 그 구성은, CDMA신호처리부(20), QPSK변조부(30), 셀렉터(40), D/A변환기(60), 아날로그 결합기(70), 캐리어 변조기(80), 업 컨버터(90), 송신전단(100), 수신전단(110), 다운컨버터(120), 캐리어 복조기(130), A/D변환기(140), 2 : 1 다중화기(150), CDMA신호 처리부(160)를 포함하는 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템에 있어서, 순방향 채널에서는 셀렉터(40)의 다음단에 광송수신부(50)를 설치하고, 역방향 채널에서는 2 : 1 다중화기(150) 다음단에 광송수신부(50)를 설치하므로써, 기존의 방식과는 달리 디지틀 광전송 방식을 사용하기 위한 별도의 A/D 및 D/A 변환기가 필요 없고, 이로 인하여 광송수신부에서 필요로 하는 병렬-직렬 및 직렬-병렬 변환기를 제거할 수 있으며 또한 A/D 및 D/A 변환기에 의한 양자화 잡음 및 슈프리어스 잡음을 줄일 수 있어 경제적이고, 특성이 좋은 시스템으로 구성할 수 있다.

제6도는 광송수신부의 상세 구성도이다. 외부 클럭부(51)는 광전송 장치를 통하여 원격 무선국에서 필요로 하는 CDMA 시스템 클럭을 전송하기 위한 것이고, N : 1 다중화부(52)는 기지국 시스템에서 발생하는 모든 α, β, γ 섹터의 I, Q 신호와 원격 무선국과 동작 상태 및 제어 정보 신호, 프레임내의 채널 구분을 위한 채널 고유 코드를 다중화 하는 부이다.

광송신기(53)는 전기 신호를 광신호로 변환하는 부이고, 파장분할 멀티플렉싱부(WDM)(54) 한 개의 광섬유를 송수신부가 공유하기 위하여 광파장으로 송수신 신호를 다중화 하는 부이며, 광수신기(55)는 광신호를 전기적 신호로 변환 시키고 1 : 4 역다중화기(56)는 광수신기로부터 받은 신호를 α, β, γ 섹터별 신호 및 제어 정보 신호를 역다중화하여 CDMA 신호처리부로 송신하는 부이다. 외부 클럭 추출부(57)는 기지국으로부터 수신되는 CDMA 시스템 클럭을 프레임으로부터 추출하기 위한 부이고, 1 : N 역다중화부(58)는 기지국의 N : 1 다중화부(2)의 역기능을 수행하며, 4 : 1 다중화부(59) 또한 기지국의 1 : 4 다중화부(56)의 역기능을 수행한다.

이상으로부터 본 발명의 경우 제1방식의 아날로그 방식과는 달리 디지틀 방식으로 광신호를 전송하므로 거리에 제한을 적게 받고, 원격 무선국과의 동작 상태 및 제어 정보의 송수신이 용이하며, 제2방식과 달리 4.95MHz의 IF 신호를 디지틀의 광신호로 전송하기 위하여 A/D 및 D/A 변환기를 사용하지 않고 직접 디지틀 신호를 광신호로 전송하므로써, 4.95MHz의 아날로그 신호를 최소 2배 이상의 속도로 샘플링하여, 이것을 다시 전송하기 위하여 직렬 신호로 변환하므로써 발생하는 고 속의 신호를 저 속의 신호로도 구현할 수 있으며, 신호 품질 또한 A/D, D/A 변환기를 사용하지 않음으로써 더 양호한 신호를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims

광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 셀룰라 시스템 구조에 있어서, 광송수신부를 순방향 채널에서는 셀렉터와 D/A 변환기 사이에, 역방향 채널에서는 2 : 1 다중화기와 CDMA 신호처리부 사이에 부설함으로써 디지틀 광신호로 전송하기 위한 별도의 A/D 및 D/A 변환기를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 시스템 구조.
제1항에 있어서, 디지틀 광신호로 전송하기 위한 A/D 및 D/A 변환기를 제거함으로써 A/D 및 D/A 변환기에서 발생하는 양자화 잡음 슈프리어스 잡음을 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 시스템 구조.
제1항에 있어서, 디지틀 광신호를 전송하기 위한 A/D 및 D/A 변환기를 제거함으로써 광송수신기의 병렬-직렬 변환기와 직렬-병렬 변환기를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 시스템 구조.
제1항에 있어서, 상기 광송신부는 광전송 장치를 통하여 원격 무선국에서 필요로 하는 CDMA 시스템 클럭을 전송하기 위한 외부 클럭발생부(51)와, 기지국 시스템에서 발생하는 모든 α, β, γ 섹터의 I, Q 신호와 원격 무선국과 동작 상태 및 제어 정보 신호, 프레임내의 채널 구분을 위한 채널 고유 코드를 다중화 하는 N : 1 다중화부(52)와, 전기 신호를 광신호로 변환하는 광송신기(53)와, 한 개의 광섬유를 송수신부가 공유하기 위하여 광파장으로 송수신 신호를 다중화 하는 파장분할 멀티플렉싱(WDM)부(54)와, 광신호를 전기적 신호로 변환 시키는 광수신기(55)와, 상기 광수신기(55)로부터 받은 신호를 α, β, γ 섹터별 신호 및 제어 정보신호를 역다중화하여 CDMA 신호처리부로 송신하는 1 : 4 역다중화부(56)와, 기지국으로부터 수신되는 CDMA 시스템 클럭을 프레임으로부터 추출하기 위한 외부 클럭 추출부(57)와, 기지국의 상기 N : 1 다중화부(52)의 역기능을 수행하는 1 : N 역다중화부(58)와, 기지국의 상기 1 : 4 다중화부(56)의 역기능을 수행하는 4 : 1 다중화부(59)로 구성된 것을 특징으로 하는 광통신을 이용한 CDMA 마이크로셀 시스템 구조.