KR100291003B1 - 셀룰러시스템을위한광중계장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 셀룰러 시스템이나 개인 휴대통신 시스템에서 보통의 기지국과 원격 기지국을 광선로를 이용하여 연결하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 장치는 주 기지국과 연결되며 수신 다이버시티를 지원하는 광 정합부와, 광 정합부와 원격 기지국을 연결하며 수신 다이버시티를 지원하는 광선로 및 광선로를 통해 광 정합부와 연결되며 수신 다이버시티를 지원하는 원격 기지국을 포함한다. 원격 기지국은 2개의 수신 안테나를 통해 이동 전화기로부터 2개의 고주파 신호를 각각 수신한다. 원격 기지국은 수신된 2개의 고주파 신호를 광신호로 변환하여, 변환된 2개의 광신호를 수신 광선로를 통해 주 기지국으로 각각 전달한다. 주 기지국의 광 정합부는 수신 광선로를 통해 원격 기지국으로부터 전달된 2개의 광신호를 각각 전기 신호로 변환하여 주 기지국으로 전달한다. 또한 본 장치는 원격 기지국의 송수신 안테나를 통해 호를 연결하며 원격 기지국의 무선 통화 품질을 진단하는 시험 전화기를 포함한다. 시험 전화기는 원격 기지국에 내장되며 주 기지국의 명령에 의해 원격 기지국과 호를 연결한다. 시스템 운영자는 시험 전화기를 이용하여 원격 기지국의 통화 품질을 진단한다.

Description

셀룰러 시스템의 광 중계장치 및 그 시험방법{OPTIC REPEATER APPARATUS OF CELLULAR SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 셀룰러 시스템의 광 중계장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 디지털 셀룰러 시스템(Digital Cellular System: DCS)이나 개인 휴대통신 시스템(Personal Communication System: PCS)에서 주 기지국과 원격 기지국을 광선로(Optic Line)를 이용하여 연결하기 위한 장치 및 그 시험방법에 관한 것이다.

셀룰러 이동통신 시스템(Cellular Mobile Communication System)은 전체 서비스지역을 다수의 무선 기지국 영역으로 분할하여 소규모의 서비스영역인 셀(cell)들로 구성하고, 이러한 무선 기지국들을 교환 시스템으로 집중 제어하여 가입자가 셀간을 이동하면서도 통화를 계속할 수 있도록 한다.

도 1 은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 기술을 사용하는 통상적인 셀룰러 시스템의 구성도를 나타낸 것으로서 도시된 바와 같이 이동 전화기(Mobile Station: MS)(10)에게 이동통신 서비스를 제공하는 다수의 기지국(Base station Transceiver Subsystem: BTS)(20)(30)(40)과, 다수의 기지국을 제어하는 다수의 기지국 제어기(Base Station Controller: BSC)(50), 다수의 기지국 제어기를 다른 가입자 시스템으로 연결하는 이동 교환국(Mobile Switching Center: MSC)(60)으로 구성된다.

셀룰러 이동통신 시스템은 부족한 주파수 사용효율을 향상시켜 보다 더 많은 사용자가 이용하게 한다. 주파수 효율을 더욱 더 증대시키기 위하여 도입된 개념이 셀 분할 기법이며, 이러한 셀 분할 기법중의 하나가 마이크로 셀(Micro Cell)이다. 마이크로 셀이란 소형의 원격 기지국(Remote BTS)이라는 의미를 가진다. 마이크로 셀의 원격 기지국은 마이크로 도파관(Micro Waveguide) 또는 광선로를 이용하여 주 기지국(Main BTS)에 연결된다. 원격 기지국은 주로 지하상가, 대형 건물 내, 전파 차단 지역 등에 설치되며, 통화 품질을 개선하고 통화량이 밀집된 주 기지국의 통화를 분담한다.

광선로를 이용하는 마이크로 셀은 주 기지국과 광 중계장치(Optic Repeater)를 연결하기 위한 별도의 광변환 장치를 필요로 한다. 광 중계장치는 주 기지국에 설치된 광변환 장치와 광변환 장치를 내장하는 원격 기지국을 포함한다. 마이크로 셀을 위한 주 기지국은 원격 기지국 전용으로 설계된다. 그러므로 주 기지국은 모든 채널을 원격 기지국에 할당한다.

도 2 는 종래 기술에 의한 마이크로 셀의 구성도를 나타낸 것으로서 도시된 바와 같이, 주 기지국(100)과, 광선로(1)를 사용하여 주 기지국에 연결된 원격 기지국(200)으로 구성된다. 주 기지국(100)은 신호의 변조 및 복조를 수행하는 디지털 부(Digital Unit)(110)와, 변/복조 신호와 고주파 신호간의 변환을 수행하는 고주파부(Radio Frequency Unit)(120), 고주파 신호를 증폭하여 안테나로 연결하는 안테나부(130) 및 주 기지국의 전기 신호와 광신호간의 변환을 수행하며 주 기지국을 광선로로 연결하는 광 정합부(140)를 포함한다. 원격 기지국은 광선로로부터의 광신호와 전기 신호간의 변환을 수행하는 광 변환부(210)와, 이동 전화기로 송신할 신호를 증폭하는 대전력 증폭부(High Power Amplifier: HPA)(220), 이동 전화기로부터 수신된 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부(Low Noise Amplifier: LNA)(230), 송신 경로와 수신 경로를 연결하는 이중화부(Duplexer)(240), 원격 기지국의 신호를 이동 전화기로 연결하는 송수신 겸용 안테나(250)를 포함한다. 상기된 바와 같이 종래 기술에 의한 광 분배부와 원격 기지국은 각각 하나의 송신 경로와 수신 경로를 가진다.

실제로 운영되는 기지국은 수신 다이버시티(Diversity)를 얻기 위하여 2개의 수신 안테나를 사용한다. 그러므로 기지국은 2개의 수신 안테나로부터 수신된 2개의 신호 중 양호한 것을 선택할 수 있다. 그러나 상기 도 2와 같이 구성되는 마이크로 셀의 원격 기지국은 단지 하나의 수신 경로만을 가지므로 수신 다이버시티 효과를 얻을 수 없다.

게다가 마이크로 셀의 원격 기지국은 내부의 장치(광 변환부, 대전력 증폭부, 저잡음 증폭부, 이중화부, 필터부 및 안테나)로부터 발생된 장애(Fault)를 수집하여 주 기지국에게 경보(Alarm)를 보고하기 때문에, 시스템의 운영자는 자신이 원할 때 원격 기지국의 통화 품질을 시험해 볼 수 없었다. 또한 종래 기술에 의한 원격 기지국은 고주파 송수신 경로를 사용한 통화품질을 시험해 볼 수 없었다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 코드분할 다중접속 기술을 사용하여 이동 전화기에게 통신 서비스를 제공하는 기지국의 광 중계장치에 수신 다이버시티 기능을 구현하기 위한, 셀룰러 시스템을 위한 광 중계장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 코드분할 다중접속 기술을 사용하여 이동 전화기에게 통신 서비스를 제공하는 기지국의 광 중계장치에 통화품질 시험 기능을 구현하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 광 중계장치의 바람직한 실시예는, 광선로를 통해 주 기지국과 연결되며 주 기지국의 주파수 자원을 이용하여 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 원격 기지국에 있어서,

수신 다이버시티를 지원하기 위하여 이동 전화기로부터의 신호를 수신하는 제 1 및 제 2 수신 안테나;

상기 제 1 및 제 2 수신 안테나로부터 전달된 신호들에서 불필요한 대역을 각각 제거하는 제 1 및 제 2 필터부;

상기 제 1 및 제 2 필터부에 의하여 필터링된 신호들을 각각 증폭하는 제 1 및 제 2 증폭부;

상기 제 1 및 제 2 증폭부에 의하여 증폭된 신호들을 각각 광신호로 변환하여 상기 광선로를 통해 상기 주 기지국으로 전달하는 제 1 광/전기변환부;

상기 광선로를 통해 상기 주 기지국으로부터 수신된 송신 광신호를 전기 신호로 변환하는 제 2 광/전기 변환부;

상기 변환된 전기 신호를 출력 레벨로 증폭하는 제 3 증폭부;

상기 제 3 증폭부에 의하여 증폭된 신호에서 불필요한 대역을 제거하는 제 3 필터부;

상기 제 3 필터부에 의하여 필터링된 신호를 이동 전화기로 송출하는 송신 안테나;

상기 송신 안테나 및 상기 제 1 및 제 2 수신 안테나를 통해 원격 기지국과 시험 호를 시도하는 시험 전화기를 포함한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 발명에 따른 셀룰러 시스템의 광 중계장치의 시험방법의 바람직한 실시예는, 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 주 기지국과 상기 주 기지국을 광선로로 연결하는 광 정합부, 상기 광선로를 통해 상기 광 정합부와 연결되며 마이크로 셀 내의 이동 전화기를 상기 주 기지국으로 연결하는 원격 기지국으로 구성되는 광 중계장치에서 상기 원격 기지국을 시험하기 위한 방법에 있어서,

시스템 운영자가 상기 주 기지국에게 원격 기지국의 시험을 명령하는 단계;

상기 주 기지국이 시험 신호를 생성하여 상기 광 정합부로 전달하는 단계;

상기 광 정합부가 상기 광선로를 통해 상기 원격 기지국으로 시험 신호를 전달하는 단계;

상기 원격 기지국이 상기 시험 전화기로 시험 신호를 전달하는 단계;

상기 시험 전화기가 시험 신호를 수신하고 그 결과 신호를 상기 원격 기지국으로 전달하는 단계;

상기 원격 기지국이 상기 광선로를 통해 상기 광 정합부로 결과 신호를 전달하는 단계;

상기 광 정합부가 상기 주 기지국으로 결과 신호를 전달하는 단계;

상기 결과 신호를 이용하여 상기 원격 기지국의 무선 환경을 진단하는 단계를 포함한다.

도 1 은 통상적인 셀룰러 시스템의 구성도.

도 2 는 종래 기술에 의한 마이크로 셀의 구성도.

도 3 은 본 발명에 의한 광 중계장치의 구성도.

도 4 는 본 발명에 의한 광 중계장치의 유지보수 장치를 나타낸 구성도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 의한 광 중계장치는 주 기지국의 고주파 경로와 광선로를 연결하는 광 정합부와, 광 정합부를 원격 기지국으로 연결하는 광선로 및 광선로를 통해 주 기지국의 광 정합부과 연결되는 원격 기지국을 포함한다. 광 중계장치는 주 기지국의 하나의 섹터/하나의 주파수(서브-셀)를 할당받는다. 광 중계장치는 주 기지국에 비해 상대적으로 좁은 지역을 지원하므로, 하나의 서브-셀(Sub-Cell)만으로도 서비스를 제공할 수 있다.

본 발명에 의한 광 중계장치는 수신 다이버시티를 지원한다. 광 정합부는 기지국의 송신 경로를 송신 광선로와 연결하는 하나의 송신 경로와, 기지국의 2 개의 수신 경로를 2개의 수신 광선로와 각각 연결하는 2 개의 수신 경로를 포함한다. 또한 원격 기지국은 하나의 송신 경로와 2 개의 수신 경로를 포함한다. 그러므로 상기 광 정합부와 원격 기지국은 수신 다이버시티를 제공한다.

도 3 은 본 발명에 의한 광 중계장치의 구성도를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 광 정합부(300)는 주 기지국(100)의 한 주파수 채널과 연결되는 제 1 광/전기 변환부(310)를 포함한다. 제 1 광/전기 변환부(310)는 주 기지국(100)의 고주파 전기 신호와 광선로(2)(3)(4)로부터 전달된 광신호 간의 변환을 수행한다.

상기 원격 기지국(400)은 광선로(2)(3)(4)를 통해 전달된 광신호와 전기 신호간의 변환을 수행하는 제 2 광/전기 변환부(410)와, 송신 신호를 증폭하는 대전력 증폭부(HPA)(420)와 수신 신호를 증폭하는 2 개의 저잡음 증폭부(430)(440)를 포함한다. 원격 기지국은 수신 다이버시티를 지원하기 위하여, 1개의 송수신 겸용 안테나(470)와 1개의 수신 전용 안테나(480)를 사용한다. 다시 말해서, 원격 기지국은 1개의 송신 안테나와 2개의 수신 안테나를 사용한다. 송수신 겸용 안테나는 이중화부(450)를 통해서 대전력 증폭부(420) 및 저잡음 증폭부(430)와 연결된다. 이중화부(450)는 송수신 겸용 안테나를 통해 수신된 신호에서 불요파를 제거하는 필터링 기능을 수행한다. 수신 전용 안테나는 수신 필터부(460)를 통해서 저잡음 증폭부와 연결된다.

이하 광 정합부(300)와 원격 기지국(400)의 송신 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다. 주 기지국(100)은 고주파 송신 신호를 제 1 광/전기 변환부(310)로 전달한다. 제 1 광/전기 변환부(310)는 고주파 송신 신호를 광신호로 변환하고, 변환된 광신호를 광선로를 통해 원격 기지국(400)으로 전달한다.

주 기지국(100)이 하나 이상의 원격 기지국(400)을 운영하는 경우, 광 정합부는 광 신호를 하나 이상의 원격 기지국으로 분배하는 광신호 분배부를 추가로 포함하여야 한다. 광신호 분배부는 주 기지국으로부터 전해진 광신호를 분배하여 송신 광선로를 통해 다수의 원격 기지국으로 전달하거나, 다수의 원격 기지국으로부터 수신 광선로를 통해 전달된 광신호들을 결합하여 주 기지국으로 전달한다.

광 정합부(300)와 원격 기지국(400)의 연결은, 거리가 비교적 짧은 경우(예를 들어 4Km이하) 단일 모드(Single Mode)의 광선로를 이용하고, 거리가 먼 경우에는 다중 모드의 광선로를 이용한다. 이러한 경우, 광 정합부(300)는 파장분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing: WDM) 방식을 지원하는 파장분할 다중화 정합부(WDM Interface Unit)를 추가로 포함한다. 파장분할 다중화 방식은, 시분할다중(Time Division Multiplexing) 방식과는 달리, 광섬유(Optic Fiber)에 여러 파장의 신호를 묶어서 보낸다. 파장분할 다중화 정합부는 원격 기지국이 원거리에 위치하는 경우, 광신호를 다중화하여 전송한다. 그러면 광 정합장치는, 송신 광선로와 수신 광선로를 분리하지 않고 하나의 광선로를 사용하여 광신호를 송수신할 수 있다.

원격 기지국(400)의 제 2 광/전기 변환부(410)는 송신 광선로(2)로부터 수신된 광신호를 고주파 전기 신호로 변환한다. 대전력 증폭부(420)는 변환된 고주파 전기 신호를 증폭하여 이중화부(450)를 통해 송신 안테나(460)로 전달한다.

이하 광 정합부와 원격 기지국의 수신 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다. 원격 기지국(400)은 2개의 수신 안테나(460)(470)를 통해 고주파 신호를 수신한다. 수신된 고주파 신호는 이중화부(450) 및 필터부(460)를 통해 저잡음 증폭부(430)(440)로 각각 전달된다. 저잡음 증폭부(430)(440)는 수신된 신호를 증폭하여 제 2 광/전기 변환부(430)(440)로 각각 전달한다. 제 2 광/전기 변환부(430)(440)는 증폭된 수신 신호를 광신호로 각각 변환한다. 수신 광선로(3)(4)는 변환된 광신호를 주 기지국의 광 정합부로 전달한다.

광 정합부(300)의 제 1 광/전기 변환부(310)는 수신된 2개의 광신호를 전기 신호로 변환하여 주 기지국(100)의 고주파 수신 경로로 각각 전달한다. 주 기지국은 수신된 신호를 처리한다.

시스템의 운영자는 기지국 관리 시스템을 이용하여 주 기지국 및 광 중계장치를 유지보수한다. 도 4 는 본 발명에 의한 광 중계장치의 유지보수 장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 광 정합부(300)는 원격 기지국에서 보고된 경보를 처리하는 경보감시 및 제어부(Alarm Monitoring and Controlling Unit)(320)를 포함하며, 원격 기지국(400)은 각 장치(제 2 광/전기 변환부, 증폭부, 필터부)에서 발생된 장애를 수집하여 광 정합부의 경보감시 및 제어부로 장애에 대한 경보를 보고하는 경보 수집부(Alarm Gathering Unit)(490)를 포함한다.

경보감시 및 제어부(320)는 원격 기지국으로부터 경보가 보고되었는지를 감시하고 해당 경보를 주 기지국의 경보 처리부(160)에게 전달한다. 경보 처리부(160)는 해당 경보를 기지국의 프로세서(150)에게 보고하거나, 또는 기지국 관리 시스템(500)에게 보고한다. 시스템의 운영자는 기지국의 프로세서나 기지국 관리 시스템을 통해 원격 기지국의 장애 여부를 알 수 있다.

또한 시스템 운영자는 기지국 관리 시스템(500) 또는 기지국을 통해 원격 기지국이 시험 호를 시도하도록 지시할 수 있다. 기지국 제어기는 시험 신호를 발생시켜 주 기지국(100)을 통해 원격 기지국(400)으로 전달한다. 원격 기지국은 원격 시험 신호를 시험 전화기(Test Mobile: TM)(495)로 전달한다. 시험 전화기(495)는 원격 기지국의 송신 안테나를 통해 시험 신호를 수신하고, 그에 대한 결과 신호를 원격 기지국의 수신 안테나로 전달한다. 원격 기지국은 수신된 결과 신호를 광선로를 통해 주 기지국으로 전달한다.

주 기지국은 시험 호의 결과 신호를 수집하여 기지국 제어기로 전달한다. 기지국 제어기는 시험 호에 대한 프레임 에러율(Frame Error Rate: RER)을 계산하여 원격 기지국의 통화 환경을 판단한다. 만약 프레임 에러율이 정해진 임계치보다 낮다면 기지국 제어기는 원격 기지국의 대전력 증폭부 출력을 조정한다. 시스템 운영자는 주 기지국으로부터 직접 결과 신호를 수집하고, 원격 기지국의 통화 환경을 판단할 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기한 바와 같이 동작하는 본 발명에 있어서, 개시되는 발명중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 원격 기지국은 주 기지국에서 제공하는 수신 다이버시티 기능을 제공하여 수신 통화 품질을 더욱 향상시킨다. 또한 시험 단말기를 내장하기 때문에, 원격 기지국의 통화 상태를 적절하게 감시할 수 있다.

Claims (4)

1. 광선로를 통해 주 기지국과 연결되며 주 기지국의 주파수 자원을 이용하여 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 원격 기지국에 있어서,

   수신 다이버시티를 지원하기 위하여 이동 전화기로부터의 신호를 수신하는 제 1 및 제 2 수신 안테나;

   상기 제 1 및 제 2 수신 안테나로부터 전달된 신호들에서 불필요한 대역을 각각 제거하는 제 1 및 제 2 필터부;

   상기 제 1 및 제 2 필터부에 의하여 필터링된 신호들을 각각 증폭하는 제 1 및 제 2 증폭부;

   상기 제 1 및 제 2 증폭부에 의하여 증폭된 신호들을 각각 광신호로 변환하여 상기 광선로를 통해 상기 주 기지국으로 전달하며, 상기 광선로를 통해 상기 주 기지국으로부터 수신된 송신 광신호를 전기 신호로 변환하는 광/전기 변환부;

   상기 변환된 전기 신호를 출력 레벨로 증폭하는 제 3 증폭부;

   상기 제 3 증폭부에 의하여 증폭된 신호에서 불필요한 대역을 제거하는 제 3 필터부;

   상기 제 3 필터부에 의하여 필터링된 신호를 이동 전화기로 송출하는 송신 안테나;

   상기 송신 안테나 및 상기 제 1 및 제 2 수신 안테나를 통해 상기 원격 기지국과 시험 호를 시도하는 시험 전화기를 포함하는, 셀룰러 시스템의 광 중계장치.
2. 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 셀룰러 시스템에 있어서,

   이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 주 기지국에서 하나의 주파수 자원을 분배하여 광선로로 연결하는 광 정합부;

   상기 광선로를 통해 상기 광 정합부와 연결되며 상기 주 기지국의 주파수 자원을 이용하여 마이크로 셀 내의 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 원격 기지국;

   상기 원격 기지국의 송수신 안테나를 통해 호를 연결하여 상기 원격 기지국의 무선 통화 품질을 진단하는 시험 전화기를 포함하는, 셀룰러 시스템의 광 중계장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 시험 전화기는, 상기 원격 기지국에 내장되며 상기 주 기지국의 명령에 의해 상기 원격 기지국과 호를 연결하는, 셀룰러 시스템의 광 중계장치.
4. 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 주 기지국에서 하나의 주파수 자원을 분배하여 광선로로 연결하는 광 정합부와, 광선로를 통해 광 정합부와 연결되며 주 기지국의 주파수 자원을 이용하여 마이크로 셀 내의 이동 전화기에게 이동통신 서비스를 제공하는 원격 기지국을 포함하는 광 중계장치를 시험하기 위한 방법에 있어서,

   시스템 운영자가 상기 주 기지국에게 원격 기지국의 시험을 명령하는 단계;

   상기 주 기지국이 시험 신호를 생성하여 상기 광 정합부로 전달하는 단계;

   상기 광 정합부가 상기 광선로를 통해 상기 원격 기지국으로 시험 신호를 전달하는 단계;

   상기 원격 기지국이 상기 시험 전화기로 시험 신호를 전달하는 단계;

   상기 시험 전화기가 시험 신호를 수신하고 그 결과 신호를 상기 원격 기지국으로 전달하는 단계;

   상기 원격 기지국이 상기 광선로를 통해 상기 광 정합부로 결과 신호를 전달하는 단계;

   상기 광 정합부가 상기 주 기지국으로 결과 신호를 전달하는 단계;

   상기 결과 신호를 이용하여 상기 원격 기지국의 무선 환경을 진단하는 단계를 포함하는, 셀룰러 시스템을 위한 광 중계장치의 시험방법.