KR100619355B1

KR100619355B1 - 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템

Info

Publication number: KR100619355B1
Application number: KR1019990030736A
Authority: KR
Inventors: 서상훈; 정종민; 강찬구; 박순
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2006-09-06
Also published as: KR20010011389A

Abstract

본 발명은 무선통신 서비스 사업자의 중심기지국 송수신 서브시스템(BTS)과 원격지사이에서 단일 코어의 광섬유를 통하여 RF/IF 신호를 송수신하는 멀티드롭 광중계기 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 멀티드롭 광중계기 시스템은 순방향 링크, 즉 BTS로부터 원격지의 다수의 원격 장비로의 링크에서는 RF 신호를 직접 전송하는 반면, 역방향 링크, 즉 각각의 원격장비로부터 BTS로의 링크에서는 RF 신호를 IF 신호로 변환하여 전송한다.

상술한 구성에 따라, 순방향 링크에서 주파수 상하향 변환기능을 없앨 수 있고, 역방향 링크에서는 필요한 대역만을 정확히 전달 할 수 있어 넓은 대역의 CDMA 신호를 전송할 수 있는 간단하고 신뢰성 높은 고품질의 광중계기를 구현할 수 있다. 또한, 무선통신 서비스를 제공하는 사업자들간에 광섬유 선로 및 일부장치를 공유할 수 있어 보다 경제적이고 효율적으로 각 사업자의 무선통신 서비스 커버리지를 확대 할 수 있다.

Description

무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템 {MULTI-DROP OPTICAL REPEATER SYSTEM FOR THE WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}

도 1은 본 발명에 따른 멀티드롭 광중계기 시스템의 개략적인 구성을 설명하는 도면,

도 2는 본 발명의 멀티드롭 광중계기 시스템을 지원하는 주파수 할당예를 예시하는 도면,

도 3a 및 도 3b는 각기 도 1에 도시된 중계기 정합 유니트와 원격 장비의 상세 블록 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 110 : 중심기지국 송수신 서브시스템(BTS)

150 : 광전송로

300 : 중계기 정합 유니트(RIU)

500, 510 : 원격 장비(mRS)

본 발명은 무선통신 시스템에 적용될 수 있는 광중계 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선통신 시스템에서 하나의 광섬유 코어를 이용하여 하나의 모국과 다수의 자국사이에 아날로그 무선 신호를 전송하는 멀티 드롭 광중계기에 관한 것이다.

종래에는 무선통신시스템에서 음영지역 해소나 커버리지 확장 등을 위해 이용되고 있는 광중계기 시스템은 무선통신 서비스 사업자에게 할당된 RF(radio frequency) 신호를 직접 전송하는 방식으로 수행되고 있다. 예를 들면, 셀룰러의 경우에는 800 MHz 대역의 RF 신호를 직접 전기-광 변환하고, 개인휴대통신(PCS : personal communication service) 시스템의 경우에는 1.8 GHz 대역의 RF 신호를 직접 전기-광 변환하여 송신한다. 그리고, 수신단에서는 이러한 아날로그 신호를 직접 검출(direct detection) 방식으로 전-광 변환하여 원래의 전기신호를 복원한다. 이렇게 함으로써 저손실 낮은 간섭 그리고 좋은 대역특성을 가진 광섬유 통신을 무선통신 시스템에 활용할 수 있었던 것이다.

그러나, 상술한 광중계 장치는 여러개의 원격장치와 송수신할 수 있도록 하기 위하여 그에 대응하는 개수의 광섬유가 일대일로 연결된 구성을 가지고 있어야 하기 때문에, 이들간의 거리가 길어짐에 따라 광섬유 포설 및 임차 비용이 과다하게 소요되는 문제가 있었다.

옥내나 지하의 음영지역 해소뿐 아니라 트래픽이 많지 않은 시골의 외곽지역의 경우 여러개의 광중계기가 한 가닥의 광섬유에 연결되어 서비스된다면 경제성을 확보할 수 있다. 근래, 상술한 필요를 충족시킬 수 있는 파장분할 다중화(wavelength division multiplexing : WDM) 방식을 이용하여 단지 한 라인의 광섬유를 배치하여 순방향과 역방향 신호의 전송이 가능한 이중성형망 기반의 광마이크로셀 시스템이 제안되었다. 이러한 이중성형망 기반의 광마이크로셀 시스템은 여러개의 광 마이크로셀 에 의한 광 비트 간섭(optical beat interference) 잡음의 영향을 최소화하기 위한 방법으로 선폭이 넓은 발광다이오드(LED : light emitting diode)와 각각 마이크로셀 장비 광원의 파장이 일정간격 분리된 DFB-레이저 다이오드를 이용하고 있다.

그러나, 상술한 광마이크로셀 시스템은 CDMA RF 신호를 IF(intermediate frequency) 신호로 변환하여 송수신하는 구조를 가지고 있기 때문에 전체적인 구조가 복잡하고 구성시 비교적 가격이 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 기존의 RF 전송방식의 광중계기보다 훨씬 경제적이며 신뢰성 있는 멀트드롭 광중계기 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 서브 사업자와 광선로 및 관련 설비를 공용할 수 있도록 구성된 멀티드롭 광중계기 시스템을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기위하여 본 발명에 따르면, 무선통신 서비스 사업자의 중심기지국 송수신 서브시스템(BTS)과 원격지사이에서 단일의 광전송로를 통하여 RF 신호를 송수신하는 멀티드롭 광중계기 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 광중계기 시스템은: 상기 BTS로부터 제공되는 기설정된 RF 대역의 신호를 제 1 파장의 광신호로 변환하여 상기 광전송로를 통해 상기 원격지로 전송하고, 상기 원격지로 부터 전송된 제 2 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하고 상기 변환된 전기적 신호로부터 기설정된 IF 주파수 대역에 할당된 신호를 추출하고 추출된 IF 신호를 RF 신호로 상향변환하여 상기 BTS로 전송하는 중계기 정합 유니트; 상기 광전송로에 각기 연결되어 있으며, 각기 상기 제 1 파장의 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 변환된 전기적 신호로부터 상기 기설정된 RF주파수대역의 RF 신호를 추출하여 상기 원격지로 전달하며, 상기 원격지에서 제공되는 RF 신호를 상기 기설정된 IF 대역의 신호로 하향변환하고 상기 제 2 파장 광신호로서 변환하여 상기 광전송로를 통하여 상기 중계기 정합 유니트로 전송하는 다수의 원격 장비를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 상세히 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 멀티드롭 구성의 광중계기 시스템의 구성이 개략적으로 도시된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 무선통신 시스템은 복수개의 무선통신 서비스 사업자, 예를 들면, 본 발명의 광중계기 시스템을 사용하는 메인 무선통신 서비스 사업자와 메인 무선통신 서비스 사업자이외의 다른 서브 무선통신 서비스 사업자의 각각의 모국(donor site)과 관련하여 무선통신 서비스를 위한 기지국장비, 예를 들면, 중심기지국 송수신 서브시스템(basestation transceiver subsystem : BTS)(100, 110)이 하나의 광중계기 정합 유니트(Repeater Interface Unit : RIU)(300)에 다수개의 원격 장비(micro Repeater System : mRS)(500, 510)들을 하나의 광전송로(150)를 이용하여 연결시킨 멀티드롭형으로 구성된다. 다수개 의 원격 장비(mRS)들중 (500)은 메인 사업자와 관련된 원격장비들이고, 나머지 (510)은 서브 사업자와 관련된 원격 장비들을 나타낸다.

중계기 접속 유니트(300)는 메인 서비스 사업자와 서브 서비스 사업자의 BTS(100, 110)에서 제공되는 CDMA RF 신호와 GPS(도시안됨)로부터 10MHz의 기준주파수 신호를 수신하고 이들을 합성하여 단일 코어의 광섬유(150)를 통하여 각각의 원격 장비(500, 510)로 전송한다. 한 기지국의 서비스를 지원하는 전체의 원격 장비들(500, 510)은 수동 이중성형(passive double star) 혹은 버스형으로 광전송로(150)에 연결되는데, 이때 연결되는 원격 장비(500, 510)의 개수는 시스템의 성능에 직접 관련되어 있으므로 사용자의 수나 전체 광섬유의 길이와 관련되어 제한될 수도 있을 것이다.

중계기 접속 유니트(300)는 순방향 링크시 BTS(100, 110)에서 제공되는 RF 신호를 직접 전-광 변환하고 역방향 링크시 각각의 원격 장비(500, 510)로부터 수신되는 중간주파수(IF)를 RF 주파수로 변환시켜 각기 대응하는 BTS(100, 110)로 전송한다. 서브 사업자 신호를 처리하는 RF 신호처리 모듈은 분리된 모듈 형태로 존재한다.

원격 장비(500, 510)는 순방향 링크시 중계기 접속 유니트(300)로부터 광전송로(150)를 통하여 전송된 광신호를 전기적인 신호로 변환하여 증폭 및 필터링 과정을 거쳐 안테나를 통하여 각 이동 단말기에게 송출한다. 이와 반대로 역방향 링크의 경우에는 각 이동 단말기들로부터 생성된 RF 신호를 수신하여 이를 IF 신호로 변환하고 변환된 IF 신호를 광신호로서 변환하여 광전송로(150)를 통하여 중계기 접속 유니트(300)로 전송한다.

도 1에 도시된 바와 같이, CDMA 기지국 시스템인 BTS(100, 110)는 기존의 셀을 서비스하기 위해 안테나를 사용하고 있다. 이러한 안테나는 송수신 겸용일 수도 있고, 각각의 안테나일 수도 있으며, 본 발명에서와 같이 다이버시티를 이용할 수도 있다. 이러한 BTS가 서비스하는 지역에 다수의 음영 지역이나 신호세기가 미약하여 통화하기 어려운 영역이 존재할 때 혹은 시골지역과 같이 산이나 언덕이 많아 서비스가 제대로 되지않는 지역 등에 본 발명의 멀티드롭형의 광중계기 시스템을 설치하여 서비스하는 것이 가능하다. 또는 기지국 전체를 BTS(100, 110)의 안테나를 사용하지 않고 원격 장비(500, 510)들을 이용하여 서비스하게 할 수도 있다.

도 1을 참조한 설명으로부터 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 멀티드롭 광중계기 시스템은 하나의 광전송로를 통하여 각 서비스 사업자의 CDMA RF 신호를 광신호로 변환하여 원격장비로 전송하고, 원격장비로부터 CDMA RF 신호를 중간 주파수 신호로 광 변환하여 BTS로 전송하는 방식으로 동작된다. 따라서, 순방향 및 역방향 링크시 송수신되는 각 서비스 사업자의 신호를 구별하는 것이 필요하다.

도 2는 상술한 본 발명의 멀티드롭 광중계기 시스템을 지원하기 위한 주파수 할당 예로서 도 2a는 순방향 링크의 주파수 할당을 도시하며, 도 2b는 역방향 링크의 주파수 할당 예를 도시한다.

도 2a를 참조하면, BTS-RIU간에 전송되는 신호의 RF 주파수와 RIU-mRS간에 전송되는 신호의 RF 주파수는 동일한 대역으로 할당되는 것으로 도시된다. 보다 상세히 설명하면, 특정 주파수 대역, 예를 들면, 셀룰러의 경우 800MHz 대역중에서 사용가능한 25MHz에 해당하는 대역중의 공백으로 표시된 대역(201)은 메인 무선통신 서비스 사업자의 대역으로 할당되고, 사선으로 표시된 대역(202)은 서브 무선통신 서비스 사업자의 대역으로 할당된다.

도 2b에 있어서, 도 2a에서와 마찬가지로 메인 사업자와 서브 사업자의 전송 신호는 서로 상이한 대역으로 할당되어 있지만, 이들 신호는 각기 프라이머리(primary)신호와 다이버시티(diversity)신호로 구분되어 전송된다. 또한, mRS-RIU간에 전송되는 신호는 RF를 하향변환한 IF 신호로서 전송되고, RIU-BTS간에 전송되는 신호는 IF를 상향변환한 RF 신호로서 전송된다. 이때, mRS-RIU간에 전송되는 신호의 프라이머리 신호대역과 다이버시티 신호대역(210),(220)에서 공백으로 표시된 대역(203),(205)은 메인 사업자에게 할당된 대역이고, 사선으로 표시된 대역(204),(206)은 서브 사업자에게 할당된 대역을 나타낸다. 또한, RIU-BTS간에 전송되는 프라이머리 신호와 다이버시티 신호는 서로 동일한 대역을 사용하며, 공백으로 표시된 대역(207)은 메인 사업자에게 할당된 대역이고, 사선으로 표시된 대역(208)은 서브 사업자에게 할당된 대역을 나타낸다. 또한, 도 2a와 도 2b에서 알수 있는 바와 같이, 순방향 신호의 RF 대역과 역방향 신호의 RF 대역은 서로 상이한, 예를 들면, 869-894 MHz와 824-849 MHz로 서로 상이한 주파수 대역을 점유하고 있음을 알 수 있다.

도 2b의 주파수 할당 실시예에서는 서브 사업자의 대역(204, 206)을 메인 사업자의 대역(203, 205)사이에 할당한 것으로 예시되었지만, 다른 방식으로 할당될 수도 있다. 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, mRS-RIU간에 전송되는 프라이머리 신호와 다이버시티 신호의 전송시, 메인 사업자의 프라이머리 신호대역을 150-175 MHz의 대역(203)에 집중할당하고, 서브 사업자의 프라이머리 대역을 175-185 MHz 의 대역(204)에 할당하고, 계속하여 메인 사업자의 다이버시티 신호대역을 185-210 MHz 대역(205)에 할당하고, 서브 사업자의 다이버시티 신호대역을 210-220 MHz의 대역(206)에 연속하여 할당할 수도 있다. 물론, RIU-BTS간에 전송되는 프라이머리 신호와 다이버시티 신호는 도 2b에서와 마찬가지로 메인 사업자에게 할당된 대역(207)과 서브 사업자에게 할당된 대역(208)로 서로 동일한 대역을 사용한다. 상술한 인접한 연속대역할당은 해당 대역을 명확하게 필터링하는데 유용하지만 사용하는 중간 주파수 대역폭이 넓어진다는 단점이 있을 수 있다.

비록 도 2에서 메인 사업자의 대역이 두 개로 분리되어 예시되어 있지만, 이하의 설명에서는 동일한 사업자에 대하여 단지 하나의 대역과 관련하여 설명될 것이다.

이제, 도 3a을 참조하면, 도 1에 도시된 중계기 접속 유니트(300)의 상세 구성이 도시된다. 도시된 바와 같이, 중계기 접속 유니트(300)는 순방향 RF 신호 경로(320)와 역방향 RF 신호경로(380)를 구비한다. RF 신호 경로(320)는 증폭기(302), RF 신호 가변감쇄기(forward link attenuator)(304), 대역필터(306), 증폭기(308), 전력 합성기(310) 및 전/광 변환기(312)로 구성된다. 역방향 RF 신호 경로(380)는 광/전 변환기(342), 증폭기(344), 전력 분배기(346), 대역필터(348), 주파수 상향변환기(350), 대역필터(352), 가변감쇄기(354), 증폭기(356)로 구성된다. 이때, 전력 분배기(346)의 하류측의 대역필터(348), 주파수 상향변환기(350), 대역필터(352), 가변감쇄기(354) 및 증폭기(356)는 프라이머리 RF 신호경로(340)를 구성한다. 다이버시티 RF 신호경로(360)는 프라이머리 RF 신호 경로(340)와 동일한 구성요소로 구현될 수 있는데, 도면의 간단한 도시를 위하여 상세 구성은 생략된다. 도 3a에서, 각 신호 경로상에서 동일 대역(RF 부분 및 IF 부분)내의 구성요소들은 추가 및 삭제 혹은 그 위치가 변경되어 구성될 수도 있다.

도 3b를 참조하면, 각각의 원격 장비(500, 510)는 각기 파장선택형 커플러(WDM)(400), 순방향 RF 신호 경로(430)와 역방향 IF 신호경로(490)를 구비한다. 순방향 RF 신호 경로(430)는 광/전 변환기(402), 저잡음 증폭기(404), 전력 분배기(406), RF 대역필터(408), 증폭기(412), 가변 감쇄기(414), RF 대역필터(416), 증폭기(418), RF 대역필터(422)로 구성된다. 순방향 RF 신호 경로(430)는 전력 분배기(406)의 하류측에 연결되는 기준주파수 대역필터(424), 가변감쇄기(426), 증폭기(428)로 구성되는 기준주파수 처리 경로(420)를 더 구비한다.

한편, 역방향 IF 신호 경로는(490)는 프라이머리 IF 경로(450), 다이버시티 IF 경로(480), 합성기(468) 및 광/전 변환기(470)를 구비하며, 프라이머리 IF 경로(450)는 초단수신필터(452), 저잡음 증폭기(454), RF 대역필터(456), 주파수 햐향변환기(458), IF 필터(460), 가변 감쇄기(462) 및 증폭기(464)로 구성된다. 다이버시티 신호경로(480)는 프라이머리 IF 경로(450)중의 초단수신필터(452) 내지 증폭기(464)까지의 구성과 동일하므로 간략한 도시를 위하여 상세 구성은 생략된다. 도 3b에서, 각 신호 경로상에서 동일 대역(RF 부분, IF 부분)내의 구성요소들은 추가 및 삭제 혹은 그 위치가 변경되어 구성될 수도 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명의 중계기 시스템에서 BTS(100, 110)측으로부터 원격장비(500, 510)측으로 신호를 전송하는 순방향 링크의 과정은 다음과 같이 설명된다.

먼저, BTS(100, 110)로부터 RIU(300)로 입력되는 CDMA RF 신호는 증폭기(302)에서 증폭되고, 가변감쇄기(304)에서 적절히 레벨조절된 다음 RF 대역필터(306)로 인가된다. 대역 필터(306)는 전송하는 RF 신호대역(도 2의 201)보다 크거나 같은 필터를 사용하며, 가변감쇄기(304)의 출력에 대하여 스퓨리어스 성분 또는 원하는 주파수 대역외 성분을 제거하여 증폭기(308)로 제공한다. 증폭기(308)에서, 대역 필터(306)의 출력이 증폭된 다음, 전력 합성기(310)로 제공된다. 한편, 10 MHz의 기준주파수 신호는 가변 감쇄기(316)에 의해 적절히 레벨 조절된 다음, 전력 합성기(310)로 제공된다.

전력 합성기(310)는 증폭기(308)의 RF 출력과 기준주파수신호를 합성하여 전/광 변환기(312)로 전달한다. 이와 관련하여, 전력 합성기(310)는 서브 사업자의 BTS(110)로부터 제공된 RF 신호가 존재하는 경우 이들 세가지 신호를 합성하여 전/광 변환기(312)로 전달할 수도 있을 것이다.

전/광 변환기(312)는 전력 합성기(310)로부터의 합성된 신호를 파장 λ1의 광신호로 변환한다. 이러한 전/광 변환기(110)는 예를 들면, 1550 nm 파장대의 광원으로서 페브리-페롯(Fabry-Perot)레이저 다이오드 또는 DFB(Distributed Feedback) 레이저 다이오드를 포함한다. 전/광 변환기(312)에 의해 변환된 λ1의 광신호는 파장선택형 커플러(WDM)(318)를 거쳐 광전송로(150)를 통해 도 3b에 도시 된 각각의 원격장비(500, 510)로 전송된다.

각각의 원격 장비(500, 510)에서, 광전송로(150)를 통하여 제공되는 제 1 파장의 광신호는 파장선택형 커플러(400)에 의해 순방향 신호로서 광/전 변환기(402)로 입력된다. 광/전 변환기(402)에서, 제 1 파장의 광신호는 전기적 신호로 변환되고, 저잡음 증폭기(404)에 의해 증폭된 다음 전력 분배기(406)로 인가된다. 전력 분배기(406)는 저잡음 증폭기(404)의 출력을 순방향 RF 신호를 처리하는 경로와 기준주파수 처리 경로(420)으로 분배한다.

순방향 RF 신호 경로(430)에서, 전력 분배기(406)에 연결된 세라믹 필터 또는 유전체 필터로서 구현될 수 있는 RF 대역 필터(408)는 전송 RF 대역(도 2의 201)에 해당하는 신호를 통과시켜 증폭기(412)로 제공한다. 증폭기(412)에서, RF 대역 필터(408)의 출력이 증폭된 다음 가변 감쇄기(414)에서 적절히 레벨 조절된다. 가변 감쇄기(414)에서 레벨 조절된 RF 신호는 세라믹 필터 또는 유전체 필터로서 구현될 수 있는 또 다른 RF 필터(416)에 의해 스퓨리어스 및 대역외 성분이 제거된 다음, 증폭기(418)로 제공된다. 증폭기(418)는 대역 필터(416)의 출력을 증폭하는 기능을 수행하는데, 이 증폭기(418)는 여러단의 증폭기가 연결된 구조, 예를 들면, 구동증폭기와 고출력 증폭기를 포함할 수도 있다. 증폭기(418)의 하류측의 RF 필터(422)는 또 다시 증폭에 의한 스퓨리어스 및 상호변조 성분을 제거한다. 이후, RF 필터(422)의 출력은 각각의 단말기측으로 전송된다.

한편, 기준주파수 처리경로(420)에서, 분배기(406)에 의해 분배된 전기적 신호는 기준주파수 대역필터(410)에 의해 필요로 하는 10MHz 대역의 신호만 추출되 고, 가변감쇄기(426)에 의해 레벨 조절된다. 이후, 가변감쇄기(426)에 의해 레벨 조절된 10MHz 대역의 기준주파수 신호는 다음에 설명되는 주파수 하향변환기(458)의 발진기(472)의 기준주파수로 사용된다.

그 다음, 도 3에 도시된 본 발명의 광전송 시스템에서 원격장비(500, 510)로부터 BTS(100, 110)측으로 신호를 전송하는 역방향 링크의 과정에 대하여 설명된다. 이와 관련하여, 개개의단말기로부터 생성된 원격지 CDMA RF신호는 프라이머리 신호와 다이버시티 신호로 구분되는데, 간략한 설명을 위하여 프라이머리 신호 경로(450)에서의 과정만이 설명될 것이다.

각각의 단말기들로부터 생성되어 원격장비(500, 510)로 제공된 CDMA RF 신호는 캐비티 필터로 구현될 수 있는 초단 수신필터(452)에서 수신 대역외 성분의 신호가 제거된다. 초단 수신필터(452)와 순방향 RF 신호경로(410)의 RF 필터(422)는 각기 별개의 소자가 아닌 순방향 및 역방향 신호의 필터링을 수행하는 하나의 송/수신 듀플렉서로서 구성될 수도 있다.

초단 수신 필터(452)에 의해 필터링된 신호는 저잡음 증폭기(454)에서 증폭되어 RF 대역 필터(456)로 인가된다. 유전체 필터 또는 세라믹 필터로 구성되는 RF 대역 필터(456)는 저잡음 증폭기(454)에 의해 증폭된 RF 신호의 스퓨리어스 성분을 적절히 제거하고, 주파수 하향변환기(458)로 전달한다.

주파수 하향변환기(458)는 국부 발진기(471)에서 기준주파수 처리 경로(420)에서 추출된 10MHz 기준주파수를 이용하여 발진된 주파수와 필터(456)의 RF 신호를 믹서(472)에서 합성함으로써 필터(456)에서 출력된 신호의 RF 주파수를 도 2의 (203)으로 할당된 대역의 중간주파수로 하향변환한다. 주파수 상향변환기(458)에 의해 하향변환된 중간주파수 신호는 다음단의 IF 대역 필터(460)로 제공된다.

일반적으로, 주파수 하향변환기(458)내 믹서(472)의 격리도(isolaton)는 낮기 때문에 국부발진기(471)의 발진신호가 안테나 입력단 방향으로의 수신경로상에서 높은 레벨로 존재하여 전반사 성분에 의한 잡음지수의 증가를 가져올 수 있다. 이러한 영향은 캐비티 필터(456)에 의해 격리도를 높게하여 줌으로써 억제될 수 있다.

순방향 링크를 통해 전송되어 기준주파수 처리 경로(420)에서 추출된 GPS 10MHz 기준주파수를 이용하면 다음과 같은 장점이 있다. 즉, 중간주파수로 신호를 전송함에 있어서, 기준주파수가 다르다면, 국부 발진기(471)의 주파수가 동기가 맞지않으므로 이에 따라 신호의 복조시에 신호의 품질저하를 야기시킨다. 그러나, GPS 기준주파수 신호를 이용하면 BTS의 RF/IF 신호 처리부(도시안됨)와 중계기 정합 유니트(300) 및 원격장비(500, 510)의 IF 신호 경로(490)에서 주파수 코헤런시(coherence)가 유지되므로 상술한 문제를 최소화 할 수 있다. 이와 달리, 기준주파수 신호의 중심주파수는 10MHz 와 다른 GPS에 동기가 맞추어진 주파수, 즉 10MHz를 이용하여 상향변환된 주파수, 예로 100 MHz 등을 사용할 수도 있다. 이 경우, 원격장비에서는 상향변환된 주파수를 국부발진기의 기준주파수로 사용할 수 있도록 변환시켜주는 수단이 필요할 것이다.

IF 대역 필터(460)는 주파수 상향변환기(458)로부터 제공된 중간주파수 신호로부터 전송대역(도 2의 203)이외의 성분을 제거한다. 이러한 대역 필터(460)는 유 전체 필터 혹은 세라믹 필터를 포함하며, 대역외 성분을 깨끗하게 제거하는 쏘(saw)필터를 사용할 수도 있다. 대역필터(460)에 의해 필터링된 전송대역의 중간주파수 신호는 가변 감쇄기(462)에서 적절히 레벨 조정된 다음, 증폭기(464)에서 증폭되고 신호 결합기(468)에서 다이버시티 IF 신호 경로(480)를 통해 처리된 중간주파수 신호와 결합된다.

신호 결합기(468)에서 결합된 프라이머리 및 다이버시티 신호는 전/광 변환기(470)에 의해 파장λ2의 광신호로서 변환된다. 전/광 변환기(470)는 순방향 신호전송에 사용되는 1550nm 파장대와 다른 1300nm 파장대를 생성하면서 광비트 간섭이 적은 발광 다이오드를 광원으로서 사용한다. 전/광 변환기(470)에서 변환된 파장λ2의 광신호는 파장 선택형 커플러(400)에서 역방향 신호로서 광전송로(150)에 전달된다.

본 발명에 따르면, 순방향 신호와 역방향 신호가 서로 상이한 파장대의 광신호로서 전송되는 것으로 설명되었지만, 도 2에서 예시된 바와 같이, 순방향 RF 신호와 역방향 IF 신호에 할당된 주파수 대역의 차이가 크기 때문에, 순방향 및 역방향 신호간의 누화를 제거한다면, 파장 다중화 및 역다중화 소자없이 서로 상이한 파장대역이 아닌 동일 파장대를 이용할 수도 있을 것이다.

다시, 도 3a의 중계기 전송 유니트(300)를 참조하면, 광전송로(150)를 통하여 수신된 파장λ2의 광신호가 파장선택형 커플러(318)를 거쳐 광/전 변환기(342)에 인가되면, 원격지의 광신호는 광/전 변환기(342)에 의해 전기적 신호로 변환된다. 변환된 전기적 신호는 다음단의 저잡음 증폭기(344)에서 증폭된 다음, 전력분 배기(346)에서 분배되어 각기 프라이머리 신호 경로(340)와 다이버시티 신호 경로(360)에 제공된다.

프라이머리 신호 경로(340)에서, IF 대역 필터(348)는 분배된 전기적 신호로부터 역방향 프라이머리 신호에 할당된 주파수대역(도 2의 203)에 해당하는 신호를 추출한다. IF 필터(348)에 의해 추출된 프라이머리 IF 신호는 주파수 상향변환기(350)에서 10 MHz의 기준주파수를 사용하는 국부발진기(361)에서 발진된 신호와 믹서(362)에서 믹싱되어 도 2의 대역(207)에 해당하는 RF의 신호로 상향변환된다. 상향변환된 RF 신호는 RF 대역 필터(352)에서 수신 RF 대역(도 2의 207)만 통과되고 나머지 성분은 제거된다. 이후, 필터링된 프라이머리 RF 신호는 가변감쇄기(354)에 의해 적절히 레벨 조절되고, 증폭기(356)에서 증폭된 다음 대응하는 BTS(100)측으로 제공된다. 한편, 다이버시티 신호는 다이버시티 신호 경로(360)에서 IF 대역(도 2의 206)과 RF 주파수 대역(도 2의 208)만이 다르다는 것을 제외하고는 상술한 프라이머리 신호 경로(340)에서와 동일한 처리 과정을 거쳐 대응하는 BTS(100)측으로 제공된다.

또한, 상술한 역방향 신호에 서브 사업자와 관련된 원격 장비(510)로부터 생성된 신호가 포함되어 있는 경우, 전력분배기(336)에 의해 분배된 다음, 라인(363)을 통하여 타 서비스 사업자측의 신호처리 수단(도시안됨)에 의해 처리되어 대응하는 BTS(110)로 제공될 것이다.

비록 본 발명이 협대역 CDMA 방식에 기반한 무선통신 시스템에 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 CDMA 방식뿐 아니라 WLL(wireless local loop) 시스템이나 광대역 CDMA에 기반한 IMT-2000 이동통신 방식에도 적용될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 본 발명의 광중계기 시스템에 있어서, 각 신호 경로상에서 동일 대역(RF 부분, IF부분)내의 구성요소들은 추가 및 삭제 혹은 그 위치가 변경될 수도 있을 것이며, 이러한 변경예 역시 본 발명의 범주에 속할 것이다.

본 발명은 저가의 단순한 기능의 광중계기 시스템으로 구현될 수 있고, 한 개의 광섬유를 이용하여 여러개의 광중계기를 연결할 수 있기 때문에, BTS가 서비스하는 지역에 빌딩내를 포함한 다수의 음영지역이나 신호세기가 미약하여 통화하기 어려운 지역이 있을 때, 또는 시골지역과 같이 산이나 언덕이 많아 서비스가 제대로 되지않는 지역에서 효과적(우수한 경제성 및 확장용이)으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 전송되는 기준주파수를 그대로, 또는 상향변환하여 사전송하여 사용하기 때문에 시스템의 주파수 동기를 맞출수 있고, 역방향의 신호에 대해 기지국과 주파수 동기가 맞으므로 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 기존의 셀을 여러개의 본 발명의 시스템으로 최적화하여 설치할 수 있고, 저가이며 소형으로 가벼우므로 셀 설치가 용이하고 상황에 따라 쉽게 이동할 수 있다는 장점이 있다.

그 외에, 본 발명은 서브 사업자와 광선로 및 관련 설비를 공용할 수 있어 매우 경제적인 장점을 제공할 수 있다.

Claims

무선통신 서비스 사업자의 중심기지국 송수신 서브시스템(BTS)과 원격지사이에서 단일의 광전송로를 통하여 RF 신호를 송수신하는 멀티드롭 광중계기 시스템에 있어서,

상기 BTS로부터 제공되는 기설정된 RF 대역의 신호를 제 1 파장의 광신호로 변환하여 상기 광전송로를 통해 상기 원격지로 전송하고, 상기 원격지로부터 전송된 제 2 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하고 상기 변환된 전기적 신호로부터 기설정된 IF 주파수 대역에 할당된 신호를 추출하고 추출된 IF 신호를 RF 신호로 상향변환하여 상기 BTS로 전송하는 중계기 정합 유니트;

상기 광전송로에 각기 연결되어 있으며, 각기 상기 제 1 파장의 광신호를 수신하여 전기적 신호로 변환하고, 상기 변환된 전기적 신호로부터 상기 기설정된 RF주파수대역의 RF 신호를 추출하여 상기 원격지로 전달하며, 상기 원격지에서 제공되는 RF 신호를 상기 기설정된 IF 대역의 신호로 하향변환하고 상기 제 2 파장 광신호로서 변환하여 상기 광전송로를 통하여 상기 중계기 정합 유니트로 전송하는 다수의 원격 장비를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 중계기 정합 유니트는:

상기 BTS로부터 상기 원격지로 전송되는 순방향 링크의 RF 신호를 상기 제 1 파장의 광신호로 변환하는 순방향 RF 신호 처리수단;

상기 원격지로부터 상기 BTS로 전송되는 역방향 링크의 제 2 파장의 광신호로부터 상기 상향변환된 RF 신호로 생성하는 역방향 IF 신호처리수단;

상기 제 1 파장의 광신호와 상기 제 2 파장의 광신호를 파장에 따라 분리시켜 상기 분리된 제 1 및 제 2 파장의 광신호를 각기 상기 광전송로와 상기 역방향 IF 신호처리 수단에 제공하는 파장 선택형 커플러 수단을 구비하며;

상기 순방향 RF 신호 처리수단은:

상기 BTS에서 제공되는 RF 신호로부터 스퓨리어스 성분과 상기 기설정된 주파수 대역외 성분을 제거하는 RF 대역 필터;

상기 RF 대역 필터에 의해 필터링된 RF 신호를 상기 제 1 파장의 광신호로 변환하여 상기 파장 선택형 커플러 수단으로 제공하는 전/광 변환기로 구성되며;

상기 역방향 IF 신호 처리수단은:

상기 파장 선택형 커플러 수단으로부터 제공되는 상기 제 2 파장 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광/전 변환기;

상기 광/전 변환기에 의해 변환된 전기적 신호로부터 상기 기설정된 IF 대역의 신호를 추출하는 필터링 수단;

상기 필터링 수단에 의해 추출된 IF 신호를 내부적으로 발진된 주파수신호와 믹싱함으로써 상기 IF 신호를 RF 신호로 상향변환하여 상기 BTS로 제공하는 주파수 상향 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광 중계기 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 각각의 원격장비는:

상기 BTS로부터 상기 원격지로 전송되는 순방향 링크의 제 1 파장의 광신호로부터 상기 기설정된 RF 주파수대역의 신호를 추출하는 순방향 RF 신호 처리수단;

상기 원격지로부터 상기 BTS로 전송되는 역방향 링크의 RF 신호를 상기 제 2 파장의 광신호로 생성하는 역방향 IF 신호처리수단;

상기 제 1 파장의 광신호와 상기 제 2 파장의 광신호를 파장에 따라 분리시켜 상기 분리된 제 1 및 제 2 파장의 광신호를 각기 상기 순방향 RF 신호처리 수단과 상기 광전송로에 제공하는 파장 선택형 커플러 수단을 구비하며;

상기 순방향 RF 신호처리 수단은:

상기 제 1 파장의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광/전 변환기;

상기 변환된 전기적 신호로부터 상기 기설정된 RF 대역의 신호를 추출하여 상기 원격지로 제공하는 RF 대역 필터를 구비하며;

상기 역방향 IF 신호처리 수단은:

상기 원격지의 RF 신호를 내부적으로 발진된 주파수신호와 믹싱하여 상기 기설정된 IF 대역으로 하향변환하는 주파수 하향변환기;

상기 주파수 하향변환기에 의해 하향변환된 IF 신호를 상기 제 2 파장의 광신호로 변환하여 상기 파장선택형 커플링 수단에 제공하는 전/광 변환기로 구성된 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 중계기 정합 유니트의 역방향 IF 신호 처리수단에서 처리된 원격지 IF 신호는 프라이머리 IF 신호와 다이버시티 IF 신호를 포함하며;

상기 IF 대역 필터와 상기 주파수 상향변환기는 상기 프라이머리 IF 신호와 다이버시티 IF 신호를 분리하여 처리하는 프라이머리 신호 처리경로와 다이버시티 신호처리경로를 구성하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 중계기 정합 유니트의 역방향 IF 신호 처리수단은 상기 광/전 변환기에서 변환된 전기적 신호를 상기 프라이머리 신호 처리경로와 다이버시티 신호처리경로로 분배하는 전력 분배기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 원격장비의 역방향 IF 신호처리수단에 제공되는 원격지 RF 신호는 프라이머리 RF 신호와 다이버시티 RF 신호를 포함하며;

상기 주파수 하향변환기와 상기 IF 대역 필터는 상기 프라이머리 RF 신호와 다이버시티 RF 신호를 분리하여 처리하는 프라이머리 신호 처리경로와 다이버시티 신호처리경로를 구성하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 원격장비의 역방향 IF 신호처리수단은 프라이머리 신호 처리경로와 다이버시티 신호처리경로에서 주파수 하향변환된 프라이머리 IF 신호와 다이버시티 IF 신호를 합성하여 상기 주파수 하향변환된 IF 신호로서 상기 전/광 변환기로 제공하는 합성기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 4 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 프라이머리 IF 신호와 다이버시티 IF 신호는, 서로 상이한 IF 대역으로 할당된 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 중계기 정합 유니트의 순방향 RF 신호처리 수단은 GPS 기준주파수 신호와 상기 RF 대역필터에 의해 필터링된 RF 신호를 합성하여 상기 전/광 변환기에 제공하는 전력 합성기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 무선통신 서비스 사업자는 상기 시스템을 사용하는 메인 사업자와 상기 메인 사업자이외의 타 서브 사업자를 포함하고, 상기 원격 장비는 상기 메인 사업자와 상기 서브 사업자와 관련된 원격장비를 포함하며;

상기 중계기 정합 유니트의 순방향 RF 신호 처리수단은 상기 RF 대역필터에 의해 필터링된 RF 신호와 상기 서브 사업자에 의해 생성된 RF 신호를 합성하여 상기 전/광 변환기에 제공하는 전력 합성기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 무선통신 서비스 사업자는, 상기 시스템을 사용하는 메인 사업자와 상기 메인 사업자 이외의 서브 사업자를 포함하고, 상기 원격 장비는 상기 메인 사업자와 상기 서브 사업자와 관련된 원격장비를 포함하며;

상기 중계기 정합 유니트는, 상기 변환된 전기적 신호를 상기 중계기 정합 유니트의 역방향 IF 신호처리수단과 상기 서브 사업자의 중계기 정합 유니트로 분배하는 전력 분배기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 메인 사업자와 상기 서브 사업자의 순방향 RF 신호는, 서로 상이한 RF 대역으로 할당되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 11 항에 있어서,

상기 메인 사업자와 상기 서브 사업자의 역방향 IF 신호는, 서로 상이한 IF 대역으로 할당되는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 원격 장비의 역향 IF 신호처리수단은 상기 주파수 하향변환기의 격리도를 높여줌으로써 전반사 성분에 의한 잡음 지수의 증가를 억제하는 필터 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무선통신용 멀티드롭 광중계기 시스템.