KR100703374B1 - 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치 및 그 신호대역 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 신호 대역 설정을 위해, 송신측 장치에서는, 멀티모드 광섬유의 전체 주파수 스캔 대역을 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하여 전송 대역을 설정하고, 다수의 주파수 슬롯 형태의 전송 대역별로 마련된 다수의 기준 주파수 각각을 순차적으로 해당 주파수 슬롯에 해당하는 대역만을 스윕시키고, 수신측 장치로부터 전송된 전송 품질 정보에 따라 주파수 슬롯 별로 신호 전송 가능 여부를 확인하여 전송 신호 대역을 설정하는 동작을 수행하며, 수신측 장치에서는, 다수의 주파수 슬롯별로 주파수 스윕시에 해당 주파수 슬롯별로 수신된 신호의 품질을 검출하과, 검출한 신호 품질에 대에 따라 송신측 장치로 상기 전송 품질 정보를 전송하는 동작을 수행한다.

MMF, ROF, IF, 전송 대역

Description

멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치 및 그 신호 대역 설정 방법{RADIO OVER FIBER LINK APPARATUS USING MULTI-MODE FIBER AND SIGNAL BAND SELECTING METHOD THEREOF}

도 1은 일반적인 멀티모드 광섬유의 주파수 특성 그래프의 일 예시도

도 2는 신호 전송 가능 대역이 표시된 멀티모드 광섬유의 주파수 특성 그래프의 일 예시도

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 전송 대역의 설정 방식을 설명하기 위한 멀티모드 광섬유 주파수 특성 그래프의 일 예시도

도 4a, 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 블록 구성도

도 5a, 5b는 도 4a, 4b 중 필터뱅크&스위치부와, 오실레이터뱅크&스위치부의 상세 블록 구성도

도 6a, 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 블록 구성도

도 7a, 7b는 도 6a, 6b 중 믹서/오실레이터/필터뱅크부의 상세 블록 구성도

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치 중 송신측 장치의 블록 구성도

본 발명은 멀티모드 광섬유를 통해 다양한 서비스 신호를 처리하는 링크 장치 및 그 신호 전송 대역의 설정 방법에 관한 것이다.

정보통신 서비스의 다양화와 급속한 증가로 인해 광통신 기술과 무선통신 기술이 결합되어 초고속 무선 멀티미디어 통신 서비스를 제공해야 할 필요성이 증대하고 있다. 이에 유선통신 기술과 무선통신 기술이 결합하여 여러 종류의 대용량 멀티미디어 정보통신 서비스를 가능하게 하도록 초고주파를 초고속 광통신망에 연동시키는 기술에 관심이 집중되고 있으며, 두 기술의 융합에 따른 통합 기술 즉, 고속 전송을 위해 광통신 기술과 이동성을 위한 무선 기술을 동시에 사용하는 광-무선(ROF: Radio Over Fiber) 기술이 활발히 연구되고 있다.

이러한 ROF 기술은 전송 신호를 마이크로파 대역으로 변조하고 이후 광신호로 변환하여 광섬유를 통해 전송하는 광링크 장치와, 광섬유를 통해 수신된 신호를 무선으로 전달하는 무선링크 장치 등이 기본 구성 요소가 되며, 광대역의 요구와 광통신 및 무선통신의 특성을 고려하여 음성, 방송, 데이터 등을 위한 다양한 무선 서비스들을 효율적으로 제공하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다.

이때 음성, 방송, 데이터 등을 이한 다양한 무선 서비스가 제공되는 환경에서 매 서비스 마다 원격(remote) 안테나 링크를 구성하는 것은 비효율적이다. 이에 ROF 링크 기술은 하나의 링크에 여러 무선 서비스들을 동시에 전송하도록 하여 효 율성을 높인다. 이러한 ROF 링크는 주로 단일모드광섬유(SMF: Single-Mode Fiber)를 사용하여 구성한다. 이는 광섬유의 특성상 사용할 수 있는 대역이 넓고, 적은 색분산으로 인해 먼 거리까지 전송할 수 있기 때문이다. 하지만 단일모드광섬유의 작은 코어 반경으로 인해 발광소자나 수광 소자와의 연결에서 커플링 효율이 많이 떨어진다. 반면에 멀티모드 광섬유(MMF: Multi-Mode Fiber)의 경우 코어 반경이 크기 때문에 커플링 효율이 높아 빌딩 내처럼 짧은 거리의 응용에는 매우 적합하다.

도 1은 일반적인 멀티모드 광섬유(MMF)의 주파수 특성 그래프의 일 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, MMF의 경우는 각각의 모드간 분산의 영향으로 전송 대역인 3dB 대역이 좁게 형성됨을 알 수 있다. 즉, 광섬유의 대역폭 이내(즉 3dB 대역내)에서는 단조 감소의 특성을 가지며 주파수가 증가함에 따라 불규칙한 특성을 가짐을 알 수 있다. 이러한 불규칙한 특성은 각각의 모드간 커플링에 의해서 광섬유의 길이 및 연결 상태에 따라 다르게 된다. 따라서 종래의 경우, 주파수 특성이 단조 감소 특성을 가지는 낮은 주파수의 중간 주파수(IF)를 사용하여 ROF 링크를 구성하였다.

그런데, 이러한 경우, MMF 광섬유의 좁은 대역폭만으로는 여러 서비스의 신호들을 동시에 수용하기에 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 멀티모드 광섬유를 사용하여 ROF 링크를 구성하는 경우, 보다 용이하고 간단한 구성으로 여러 무선 서비스들을 효율적으로 동시에 수 용할 수 있도록 하기 위한 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치 및 그 신호 대역 설정 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 양상은 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 신호 대역 설정 방법에 있어서, 송신측 장치에서, 상기 멀티모드 광섬유의 전체 주파수 스캔 대역 중 미리 설정된 대역을 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하여 전송 대역을 미리 설정하는 과정과; 상기 다수의 주파수 슬롯 형태의 전송 대역별로 미리 마련된 다수의 기준 주파수 각각을 순차적으로 해당 주파수 슬롯에 해당하는 주파수 대역만을 스윕시키는 과정과; 수신측 장치로부터 전송된 전송 품질 정보에 따라 상기 다수의 주파수 슬롯 별로 신호 전송 가능 여부를 확인하여 전송 신호 대역을 설정하는 과정과; 수신측 장치에서, 상기 다수의 주파수 슬롯별로 주파수 스윕시에 해당 주파수 슬롯별로 수신된 신호의 품질을 검출하는 과정과; 상기 검출한 신호 품질에 대에 따라 상기 송신측 장치로 상기 전송 품질 정보를 전송하는 과정을 수행함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 양상은 멀티모드 광섬유(MMF: Multi-Mode Fiber)를 이용한 광-무선 링크 장치에 있어서, 상기 MMF의 전체 주파수 대역중 미리 설정된 대역을 동일 대역폭을 가지는 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하는 경우 각 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역의 기준 주파수를 각각 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 송신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 송신측 오실레이터뱅크&스위치부와; 상기 송신측 제어부의 제어하에 상기 주파수 슬롯 하나에 해당하는 주파수 대역을 스윕하도록 가변용 주파수를 출력하는 주파수변환모 듈과; 상기 주파수변환모듈에서 출력과 상기 송신측 오실레이터뱅크&스위치부의 출력을 합성하는 제1믹서와; 상기 다수의 주파수 슬롯별로 각각 필터링 대역이 설정된 다수의 필터를 구비하며, 상기 송신측 제어부(10)의 제어하에 상기 제1믹서에서 출력된 신호를 해당 주파수 대역의 필터를 통과시키도록 선택하는 송신측 필터뱅크&스위치부와; 신호 전송이 가능한 MMF의 주파수 대역을 확인하기 위하여, 상기 주파수변환모듈, 송신측 오실레이터뱅크&스위치부 및 필터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 주파수 슬롯별로 해당 광신호가 수신측 장치로 전송되도록 제어하며, 상기 수신측 장치로부터 전송된 해당 전송된 신호의 품질에 대한 정보를 입력받는 송신측 제어부를 구비하는 송신측 장치를 구비함을 특징으로 한다.

상기 광-무선 링크 장치는 수신측 제어부의 제어하에 상기 송신측 장치로부터 전송된 신호가 상기 주파수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 각각의 분리된 신호들을 각각 상기 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하며, 상기 다수의 필터에서 필터링된 신호를 원 신호의 신호 대역에 따라 미리 설정된 출력 라인으로 출력되도록 경로를 스위칭하는 수신측 필터뱅크&스위치와; 상기 주파수 슬롯별로 설정된 각 전송 대역의 주파수를 각각 원 신호의 신호 대역으로 변조하기 위한 기준 신호를 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 상기 수신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 수신측 오실레이터뱅크&스위치부와; 상기 수신측 필터뱅크&스위치의 각 출력 라인별로 구비되어 상기 필터뱅크&스위치의 출력과 상기 수신측 오실레이터뱅크&스위치부의 출력을 합성하여 원 신호의 신호 대역으로 변조하는 다수의 믹서와; 상기 다수의 믹서의 출력 신호를 각각의 해당 원 신호의 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터와; 상기 다수의 밴드패스필터의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈과; 상기 송신측 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라 상기 수신측 필터뱅크&스위치부 및 오실레이터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 성능측정모듈을 통해 상기 각 주파수 슬롯별로 신호 품질이 측정되도록 하며, 상기 성능측정모듈에서 검출된 신호 품질에 대한 정보를 상기 송신측 장치로 전송하도로 제어하는 수신측 제어부를 구비하는 수신측 장치를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

도 2는 신호 전송 가능 대역이 표시된 멀티모드 광섬유(MMF)의 주파수 특성 그래프의 일 예시도이다. 도 2를 참조하면, MMF의 사용시에 기존의 대역내만 사용하기에는 여러 서비스를 동시에 수용하기에 대역폭이 부족하므로, 기존의 대역폭 이상의 영역을 사용하기 위해, MMF의 기존 대역폭 밖의 영역을 스캔하여 어떤 주파수 영역에 딥(dip)이나 피크(peak), 리플(ripple) 등이 없는지 확인한 후 그 영역 을 신호 전송에 사용할 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, MMF에서 대역폭 이상의 부분의 경우 모드간의 커플링에 의하여 광섬유 길이 및 광섬유 연결 상태 등에 따라서 주파수 특성이 상이하다. 특히 대역폭 주파수 이상에서는 주파수 특성이 단조감소하기 보다는 리플이나 딥, 피크 등이 여러 개 존재하며, 그 특성이 무작위적(random)하므로 일반적인 특성을 찾기 힘들다. 따라서 특정 IF 대역을 사용하여 ROF 링크를 구성할 경우 전송특성이 링크를 구성할 때마다 달라지게 된다. 따라서 적절한 스캔 작업을 통해서 광섬유 대역폭 밖의 주파수 영역이 어떠한 특성을 가지는지 알아야 하며 이를 통해서 적당한 주파수 대역을 선정하여 신호 전송에 사용할 수 있다.

이를 위한 구성으로서는, MMF의 주파수 대역을 스캔하기 위해서 해당 MMF의 전체 주파수 대역을 스윕할 수 있는 스윕(sweep) 오실레이터 및 가변 주파수대역통과필터를 구비하는 방안을 고려할 수 있다. 그런데, 이 경우 원하는 가변 주파수 영역의 한계로 인하여 MMF의 사용 가능한 주파수 대역의 스캔 영역이 줄어들 수 있으며, 그러한 스윕 오실레이터 및 가변 주파수대역통과필터의 구성은 고정 주파수 오실레이터 및 고정 주파수대역통과필터보다 가격적인 면이나 성능적인 면에서 좋지 않을 수 있다. 또한 그 경우에는 장시간 사용할 때 안정성(stability)을 위해서 제어 기능이 추가적으로 필요하다.

이에 본 발명은 스윕 오실레이터 및 가변 주파수대역통과필터를 사용하지 않고, 다수의 고정 주파수 오실레이터와 고정 주파수대역통과필터를 사용하여 MMF의 전체 주파수 대역을 스캔하여 사용가능한 주파수 대역을 확인하는 방안을 제안한 다. 이를 위해 본 발명은 다수 고정 주파수 오실레이터 뱅크(여러 개의 조합을 의미)와 고정 주파수대역통과필터 뱅크를 사용한다. 따라서 이 경우 도면 3에서와 같이 전체 주파수 스캔 대역을 다수의 구간 , 즉 주파수 슬롯 형태로 분할하여 IF를 선정한다. 여기서 슬롯의 개수는 오실레이터 뱅크와 대역통과필터 뱅크에 들어 있는 오실레이터와 대역통과필터의 개수로 결정된다.

또한, 본 발명에서는 MMF의 주파수 특성을 파악하기 위해서 송신부에 주파수를 변화시킬 수 있는 주파수변환모듈(FSM: Frequency Sweep Module)을 가지고 있다. 이러한 주파수변환모듈의 주파수 변환 범위는 도면 3에 도시된 바와 같이, 주파수 슬롯 하나에 해당하는 주파수 대역만을 스윕(sweep)하도록 구성된다. 이후 주파수변환모듈과 각각의 분할된 대역별로 설정된 오실레이터가 선택되도록 오실레이터 뱅크를 순차적으로 적절하게 스위칭하여, 해당 분할된 대역의 특성을 파악함으로써 원하는 MMF의 전체 대역의 주파수특성을 파악할 수 있다. 이때 송신부에서는 주파수를 스윕시키고 수신부에서는 이 주파수에 대한 특성을 측정한 뒤 송신부에 결과를 보낸다. 여기서 신호의 특성을 측정하는 방법으로는 간단하게 신호의 세기를 측정하는 방법이 사용될 수 있다. 모든 주파수 영역에 대한 스캔을 마친 후, 송신부에서는 각 신호들을 어느 IF 주파수에 실어 줄 것인지 결정하게 된다.

도 4a, 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 MMF를 이용한 광-무선 링크 장치의 블록 구성도로서, 도 4a는 송신측 장치의 구성을 도시하며, 도 4b는 수신측 장치의 구성을 도시한다. 도 5a, 5b는 각각 도 4a, 4b 중 필터뱅크&스위치부와, 오실레이터뱅크&스위치부의 상세 블록 구성도이다. 먼저, 도 4a를 참조하면, 송신측 장 치는 본 발명의 특징에 따라 MMF의 전체 주파수 대역중 미리 설정된 대역을 동일 대역폭을 가지는 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하는 경우 각 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역의 기준 주파수를 각각 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 송신측 제어부(10)의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)와; 상기 송신측 제어부(10)의 제어하에 상기 주파수 슬롯 하나에 해당하는 주파수 대역을 스윕하도록 가변용 주파수를 출력하는 주파수변환모듈(11)과; 상기 주파수변환모듈(11)에서 출력과 상기 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 출력을 합성하는 제1믹서(15-1)와; 상기 다수의 주파수 슬롯별로 각각 필터링 대역이 설정된 다수의 필터를 구비하며, 상기 송신측 제어부(10)의 제어하에 상기 제1믹서(15-1)에서 출력된 신호를 해당 주파수 대역의 필터를 통과시키도록 선택하는 송신측 필터뱅크&스위치부(16)와; 시스템 초기화시 또는 시스템의 변경시에 신호 전송이 가능한 MMF의 주파수 대역(즉, 신호 전송이 가능한 주파수 슬롯)을 확인하기 위하여, 상기 주파수변환모듈(11)과, 오실레이터뱅크&스위치부(17) 및 필터뱅크&스위치부(16)를 제어하여 상기 주파수 슬롯별로 해당 광신호가 수신측 장치로 전송되도록 하며, 상기 수신측 장치로부터 전송된 해당 전송된 신호의 품질에 대한 정보를 입력받는 송신측 제어부(10)를 구비한다. 이때 송신측 제어부(10)는 초기 동작시 등에 신호 전송이 가능한 MMF의 주파수 대역을 확인하는 동작을 수행하기 위하여, 전송될 신호들 중 특정 신호(도 1의 예에서 signal 1)의 믹서(15-1)와의 신호 경로를 SPDT(Single Pole Dual Through) 스위치(12)를 통해 주파수변환모듈(11)과 전환되도록 SPDT 스위치(12)의 동작을 제어한다.

또한, 송신측 장치는 다양한 서비스 신호들(signal 1, 2 ... N)을 각각 상기 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 특정 오실레이터에서 발생된 주파수와 합성하기 위한 다수의 믹서들(15-1, 15-2 ... 15-N)을 구비한다. 이때 송신측 제어부(10)는 상기와 같이 신호 전송이 가능한 주파수 슬롯에 따라 전송할 신호가 적절한 주파수와 합성되도록 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 스위칭 동작을 제어하며, 각 믹서들(15-1, 15-2 ... 15-N)의 출력이 해당 대역 통과 필터를 통과할 수 있도록 상기 송신측 필터뱅크&스위치부(16)의 스위칭 동작을 제어한다. 또한 송신측 제어부(10)는 현재 확인하려는 주파수 슬롯에 대해 수신측 장치로 알려주기 위하여 적절한 제어 정보를 출력하며, 이러한 제어 정보로는 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17) 또는 필터뱅크&스위치부(16)의 스위칭 제어 신호일 수 있다. 이와 같이 송신측 제어부(10)에서 수신측 장치로 전송되는 제어 정보를 비롯하여 수신측 장치에서 신호의 품질에 대한 정보를 전송하기 위하여 별도의 제어 채널이 마련된다.

이외에도 송신측 장치에는 송신측 제어부(10)에서 출력되는 제어 정보와 상기 필터뱅크&스위치부(16)의 각 출력을 결합하는 송신측 결합/분리부(13)와, 결합/분리부(13)에서 결합된 신호를 광신호로 변환하여 MMF를 통해 수신측 장치로 송출하는 송신측 광전 변환부(14)가 구비된다. 이때 상기 송신측 광전 변환부(14)는 송신측 장치에서 전송되는 광신호를 전기적 신호로 변환하여 출력하며, 송신측 결합/분리부(13)는 이러한 송신측 광전 변환부(14)에서 출력된 전기적 신호를 분할한다. 이때 송신측 결합/분리부(13)에서 분할된 신호 중 제어 채널 신호는 송신측 제어부 (10)로 전송된다.

다음으로, 도 4b를 참조하면, 수신측 장치에는 먼저 송신측 장치로부터 MMF를 통해 전송된 다수의 IF 대역의 광신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하는 수신측 광전 변환부(24)와, 수신측 광전 변환부(24)에서 출력되는 신호를 상기 주파수 슬롯의 개수에 따라 분리하며, 제어 채널의 신호를 분리하여 출력하는 수신측 결합/분리부(23)가 구비된다. 또한 수신측 결합/분리부(23)는 수신측 제어부(20)에서 출력되는 신호 품질에 대한 정보를 수신측 광전 변환부(24)로 출력하며, 수신측 광전 변환부를 이를 광신호로 변환하여 송신측 장치로 전송한다.

또한, 수신측 장치에는 수신측 제어부(20)의 제어하에, 상기 수신측 결합/분리부(23)를 통해 주파수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 각각의 분리된 신호들을 각각 상기 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하며, 다수의 필터에서 필터링된 신호를 원 신호의 신호 대역에 따라 미리 설정된 출력 라인으로 출력되도록 경로를 스위칭하는 수신측 필터뱅크&스위치(25)와; 상기 주파수 슬롯별로 설정된 각 전송 대역의 주파수를 각각 원 신호의 신호 대역으로 변조하기 위한 기준 신호를 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 수신측 제어부(20)의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 수신측 오실레이터뱅크&스위치부(27)와; 상기 수신측 필터뱅크&스위치(25)의 각 출력 라인별로 구비되어 상기 필터뱅크&스위치(25)의 출력과 상기 수신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 출력을 합성하여 원 신호의 신호 대역으로 변조하는 다수의 믹서(25-1, 25-2 ... 25-N)와; 다수의 믹서((25-1, 25-2 ... 25-N)의 출력 신호를 각각의 해당 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터(28-1, 28-2 ... 28-N)와; 다수의 밴드패스필터(28-1, 28-2 ... 28-N)의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈(PM: Performance monitoring Module)(29)을 구비한다. 성능측정모듈(29)은 상기 각 다수의 밴드패스필터(28-1, 28-2 ... 28-N)의 각각의 출력을 일부 분할하여 신호의 세기를 검출하는 다수의 세기 검출기로 구성될 수 있다. 성능측정모듈(29)에서 검출된 신호 품질에 대한 정보는 수신측 제어부(20)로 제공되며, 수신측 제어부(20)는 해당 주파수 슬롯별 신호의 품질에 대한 정보를 송신측 장치로 전송하게 된다.

도 5a의 (a)에는 도 4a 중 송신측 필터뱅크&스위치부(16)가 도시되며, 도 5a의 (b)에는 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 상세 블록 구성이 도시되고 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 송신측 필터뱅크&스위치부(16)에는 다수의 주파수 슬롯별로 각각 필터링 대역이 설정된 다수의 밴드패스필터들(164-1, 164-2 ... 164-M)로 구성된 필터뱅크(164)와, 다수의 밴드패스필터들(164-1, 164-2 ... 164-M)의 입력 경로를 스위칭하는 NxM 스위치(162)가 구비된다. 또한 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)에는 다수의 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역의 기준 주파수를 각각 발생하는 다수의 오실레이터들(174-1. 174-2 ... 174-M)로 구성된 오실레이터뱅크(174)와, 다수의 오실레이터들(174-1. 174-2 ... 174-M)의 출력 경로를 스위칭하는 NxM 스위치(172)가 구비된다. 상기 NxM 스위치(162, 172)에서 N은 입력 신호의 개수이고, M은 출력 신호의 개수로서 뱅크에 있는 오실레이터나 대역통과필터의 개수가 된다(상기 구성에서는 통상 M이 N보다 크다).

도 5b를 참조하면, 수신측 필터뱅크&스위치부(26)에는 다수의 주파수 슬롯별로 각각 필터링 대역이 설정된 다수의 밴드패스필터들(264-1, 264-2 ... 264-M)로 구성된 필터뱅크(264)와, 다수의 밴드패스필터들(264-1, 264-2 ... 264-M)의 출력 경로를 스위칭하는 MxN 스위치(262)가 구비된다. 수신측 오실레이터뱅크&스위치부(27)의 하드웨어적인 상세 구성은 도 5a의 (b)에 도시된 바와 같은 송신측 오실레이터뱅크&스위치부(17)의 구성과 동일할 수 있다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제1 실시예에 따른 MMF를 이용한 광-무선 링크 장치의 동작을 설명하기로 한다. 먼저 시스템이 초기 작동되면 MMF의 주파수 특성을 파악하게 된다. 송신측 제어부(10)는 SPDT 스위치(12)를 주파수변환모듈(11)로 스위칭하고 주파수를 스윕하게 된다. 이때 송신측 오실레이터뱅크&스위치(17) 및 필터뱅크&스위치(16)에서 적절한 오실레이터와 대역통과필터를 순차적으로 선택함으로써 MMF의 모든 스캔 영역에 대해서 주파수를 스윕하게 된다. 수신측 장치에서는 송신측 장치와 동일한 대역통과필터를 선택하며 이때 성능측정모듈(29)을 통해 전송 특성(예를 들어 신호의 세기)을 측정하여 이에 대한 결과를 제어 채널을 통해 송신측 장치로 전송한다. 송신측 장치에서 전체 MMF 스캔 영역에 대해서 주파수 스윕과 이에 대한 주파수 특성을 얻은 다음에 어떤 신호를 어떤 IF에 실을지 결정하고 이에 대한 제어 정보를 수신측 장치로 보내어 수신측 장치도 적절하게 스위칭을 할 수 있도록 한다. 그 후 송신측 장치에서 적절하게 스위치를 조절한 후에 결정된 IF를 사용하여 각 입력 신호들을 적절한 IF를 사용해서 변조시킨다. 이렇게 변조된 신호들은 한데 합쳐 광신호로 변환된 후 MMF를 통해 수 신측 장치로 전송된다. 수신측 장치에서는 먼저 송신측 장치로부터 전송된 제어 신호를 수신하여 적절한 오실레이터와 대역통과필터를 선정하며, 적절한 스위칭 동작을 수행하게 된다. 수신측 장치로 입력된 수신측 결합/분배부(23)에 의해 여러 신호로 쪼개진 후 필터뱅크&스위치부(26)를 통과하게 된다. 수신측 장치의 필터뱅크&스위치부(26) 및 오실레이터뱅크&스위치부(27)에서 스위치 구조가 사용된 이유는 원 신호의 순서대로 출력하기 위함이다. 즉, 4b에 도시된 밴드패스필터들(28-1, 28-2 ... 28-N)은 각각의 원 신호에 맞게 설계된 대역통과필터이기 대문에 각각의 원 신호를 적절한 위치(출력 라인)로 출력하기 위하여 스위치 구조가 필요하다. 상기 수신측 필터뱅크&스위치부(26)를 통과한 신호들은 오실레이터뱅크&스위치부(27) 및 다수의 믹서(25-1, 25-2 ... 25-N)에 의해 적당한 오실레이터와의 조합으로 원래의 주파수 대역으로 재 변환된다. 이후 상기 밴드패스필터들(28-1, 28-2 ... 28-N)을 통과한 신호의 품질을 측정하게 된다. 이러한 신호 품질에 대한 동작은 시스템 초기 동작시, 또는 적절한 주기를 가지고 반복적으로 수행될 수 있으며, 이때 품질 측정 결과에 따라 IF 신호 대역의 재배치를 실행 할 수 있다. 이 경우 신호 품질이 나쁜 특정한 주파수 슬롯의 IF 신호 대역을 변경할 수도 있고, 전체 신호 대역의 IF 신호 대역을 재배치 할 수도 있다.

도 6a, 6b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 블록 구성도로서, 도 6a는 송신측 장치의 구성을 도시하며, 도 6b는 수신측 장치의 구성을 도시한다. 도 7a, 7b는 도 6a, 6b 중 믹서/오실레이터/필터뱅크부의 상세 블록 구성도이다. 먼저, 도 6a 및 7a를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 송신측 장치의 구성은 상기 도 4a 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 동일한 주파수변환모듈(11), SPDT 스위치(12) 등을 구비하며, 유사한 동작을 수행하지만, 다수의 주파수 슬롯별로 각각 믹서(361-b ... 36M-b)와, 오실레이터(361-a ... 36M-a) 및 대역통과필터(361-c, 36M-c)를 하나의 셀로 적절로 구성하여 입력되는 신호를 해당 주파수 슬롯의 신호로 변조하는 다수의 셀들(도 7a의 36-1 ... 36-M)로 구성된 송신측 믹서/오실레이터/뱅크부(36)를 구비하며, 송신측 제어부(10)의 제어하에 송신측 믹서/오실레이터/뱅크부(36)의 입력단과 전송할 신호의 신호 경로를 적절히 스위칭하는 송신측 스위치부(35)(NxM 스위치)를 구비하는 것에서 차이가 있다.

마찬가지로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수신측 장치의 구성은, 도 6b 및 7b를 참조하면, 상기 도 4b 등에 도시된 본 발명의 제1 실시예에서의 구성과 유사하지만, 다수의 주파수 슬롯별로 각각 대역통과필터(461-c, 36M-c), 믹서(461-b ... 46M-b)와, 오실레이터(461-a ... 46M-a)를 하나의 셀로 적절로 구성하여 입력되는 신호를 원 신호의 주파수 대역으로 변조하는 다수의 셀들(46-1 ... 46-M)로 구성된 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부(46)를 구비하며, 수신측 제어부(20)의 제어하에 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부(46)의 출력단과 원 신호 대역의 출력 라인간의 신호 경로를 적절히 스위칭하는 수신측 스위치부(35)(MxN 스위치)를 구비하는 것에서 차이가 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제2 실시예에 따른 송신측 장치와 수신측 장치는 도 4a, 4b 등에 개시된 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구성 에 비해, 스위치 구조를 간단하게 할 수 있다. 즉, 도 4a, 4b의 경우 송신측 장치와 수신측 장치에 각각 두 개의 스위치 블록을 필요로 한다. 하나는 오실레이터를 선택하기 위함이고, 또 하나는 대역통과필터를 선택하기 위함이다. 반면에 도 6a, 6b 등에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2 실시예의 경우에는 스위치 블록이 송신측 장치와, 수신측 장치에 각각 하나씩만 요구된다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치 중 송신측 장치의 블록 구성도로서, 수신측 장치의 경우에는 상기 도 6b 등에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서의 구성과 동일할 수 있다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 송신측 장치는 상기 도 6a에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서의 구성과 거의 동일하지만, 도 6a에 도시된 바와 같은 주파수변환모듈(11)의 경로 설정을 위한 별도의 SPDT 스위치(12)를 구비하는 것이 아니라, 도 6a에 도시된 송신측 믹서/오실레이터/뱅크부(36)의 입력단과 전송할 신호의 신호 경로를 적절히 스위칭하는 송신측 스위치부(35)의 구성에서 입력단이 하나 더 추가된 (N+1)xM 스위치를 사용하여 송신측 제어부(10)의 제어하여 주파수변환모듈(11)의 경로도 적절히 설정하도록 하는 구성에서만 차이가 있다.

상기와 같이 본 발명의 특징에 따른 MMF를 이용한 광-무선 링크 장치 및 그 신호 대역 설정 방식이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 송신측 장치로는 제1 실시예에 따른 구성을 가지며, 이와 연동하는 수신측 장치로는 제2 실시예에 따른 구성을 가질 수 있으며, 반 대로 송신측 장치로는 제2 실시예에 따른 구성을 가지며 수신측 장치로는 제1 실시예에 따른 구성을 가질 수도 있다. 이외에도 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 방식은 여러 서비스를 MMF를 동시에 수용할 수 있으며, 이때 여러 서비스를 동시에 수용하기 위해 부족한 MMF 대역폭 중에서 적절한 IF 대역을 찾음으로써 MMF 종류, 길이, 연결 상태에 관계없이 고른 성능을 가질 수 있다. 또한 링크를 처음 포설할 때 자동적으로 IF 대역이 선정되므로 일일이 IF 대역을 튜닝할 필요가 없기에 설치비용을 감소시킬 수 있으며, 서비스별 실시간 성능 모니터링이 가능하다. 이때 MMF의 주파수 특성을 미리 파악하고 입력 신호들을 재배치하기 때문에 여러 신호들에 보다 효율적으로 전송 대역을 선택할 수 있다. 이외에도 가변 주파수 오실레이터와 가변 주파수대역통과필터를 사용하지 않고 구성함으로써 성능 및 비용면에서 효율적이며, 장시간 사용시 안정성을 위한 제어 기능이 추가적으로 필요하지 않게 된다.

Claims (11)

1. 멀티모드 광섬유(MMF: Multi-Mode Fiber)를 이용한 광-무선 링크 장치에 있어서,

   상기 MMF의 전체 주파수 대역중 미리 설정된 대역을 동일 대역폭을 가지는 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하는 경우 각 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역의 기준 주파수를 각각 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 송신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 송신측 오실레이터뱅크&스위치부와;

   상기 송신측 제어부의 제어하에 상기 주파수 슬롯 하나에 해당하는 주파수 대역을 스윕하도록 가변용 주파수를 출력하는 주파수변환모듈과;

   상기 주파수변환모듈에서 출력과 상기 송신측 오실레이터뱅크&스위치부의 출력을 합성하는 제1믹서와;

   상기 다수의 주파수 슬롯별로 각각 필터링 대역이 설정된 다수의 필터를 구비하며, 상기 송신측 제어부(10)의 제어하에 상기 제1믹서에서 출력된 신호를 해당 주파수 대역의 필터를 통과시키도록 선택하는 송신측 필터뱅크&스위치부와;

   신호 전송이 가능한 MMF의 주파수 대역을 확인하기 위하여, 상기 주파수변환모듈, 송신측 오실레이터뱅크&스위치부 및 필터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 주파수 슬롯별로 해당 광신호가 수신측 장치로 전송되도록 제어하며, 상기 수신측 장치로부터 전송된 해당 전송된 신호의 품질에 대한 정보를 입력받는 송신측 제어부 를 구비하는 송신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 송신측 장치는

   다양한 서비스 신호들을 각각 상기 송신측 오실레이터뱅크&스위치부중 하나의 오실레이터에서 발생된 주파수와 합성하기 위한 다수의 믹서들과,

   상기 송신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 서비스 신호들과 다수의 믹서들 중 하나의 신호 경로와 상기 주파수변환모듈과의 신호 경로를 스위칭하기 위한 스위치를 구비함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
3. 제1항에 있어서,

   수신측 제어부의 제어하에 상기 송신측 장치로부터 전송된 신호가 상기 주파수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 각각의 분리된 신호들을 각각 상기 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하며, 상기 다수의 필터에서 필터링된 신호를 원 신호의 신호 대역에 따라 미리 설정된 출력 라인으로 출력되도록 경로를 스위칭하는 수신측 필터뱅크&스위치와;

   상기 주파수 슬롯별로 설정된 각 전송 대역의 주파수를 각각 원 신호의 신호 대역으로 변조하기 위한 기준 신호를 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 상기 수신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 수신측 오실레이터뱅크&스위치부와;

   상기 수신측 필터뱅크&스위치의 각 출력 라인별로 구비되어 상기 필터뱅크&스위치의 출력과 상기 수신측 오실레이터뱅크&스위치부의 출력을 합성하여 원 신호의 신호 대역으로 변조하는 다수의 믹서와;

   상기 다수의 믹서의 출력 신호를 각각의 해당 원 신호의 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터와;

   상기 다수의 밴드패스필터의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈과;

   상기 송신측 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라 상기 수신측 필터뱅크&스위치부 및 오실레이터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 성능측정모듈을 통해 상기 각 주파수 슬롯별로 신호 품질이 측정되도록 하며, 상기 성능측정모듈에서 검출된 신호 품질에 대한 정보를 상기 송신측 장치로 전송하도로 제어하는 수신측 제어부를 구비하는 수신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 송신측 장치로부터 전송된 신호가 상기 주파수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 상기 주파수 슬롯별로 각각 대역통과필터, 믹서 및 오실레이터를 하나의 셀로 구성하여 입력되는 신호를 원 신호의 주파수 대역으로 변조하는 다수의 셀들로 구성된 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부와;

   수신측 제어부의 제어하에 상기 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부의 출력단과 원 신호 대역의 출력 라인간의 신호 경로를 스위칭하는 수신측 스위치부와;

   상기 수신측 스위치부의 출력 신호를 각각의 해당 원 신호의 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터와;

   상기 다수의 밴드패스필터의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈과;

   상기 송신측 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라 상기 수신측 필터뱅크&스위치부 및 오실레이터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 성능측정모듈을 통해 상기 각 주파수 슬롯별로 신호 품질이 측정되도록 하며, 상기 성능측정모듈에서 검출된 신호 품질에 대한 정보를 상기 송신측 장치로 전송하도로 제어하는 수신측 제어부를 구비하는 수신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   상기 성능측정모듈은 상기 각 다수의 밴드패스필터의 각각의 출력을 일부 분할하여 신호의 세기를 검출하는 다수의 세기 검출기로 구성됨을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
6. 멀티모드 광섬유(MMF: Multi-Mode Fiber)를 이용한 광-무선 링크 장치에 있 어서,

   상기 MMF의 전체 주파수 대역중 미리 설정된 대역을 동일 대역폭을 가지는 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하는 경우 상기 다수의 주파수 슬롯별로 각각 믹서와, 오실레이터 및 대역통과필터를 하나의 셀로 구성하여 각각 입력되는 신호를 해당 주파수 슬롯의 신호로 변조하는 다수의 셀들로 송신측 믹서/오실레이터/뱅크부와,

   송신측 제어부의 제어하에 상기 주파수 슬롯 하나에 해당하는 주파수 대역을 스윕하도록 가변용 주파수를 출력하는 주파수변환모듈과;

   송신측 제어부의 제어하에 상기 송신측 믹서/오실레이터/뱅크부의 입력단과 전송할 신호의 신호 경로 및 상기 주파수변환모듈의 출력 경로를 스위칭하는 송신측 스위치부와;

   신호 전송이 가능한 MMF의 주파수 대역을 확인하기 위하여, 상기 주파수변환모듈 및 상기 송신측 스위치부를 제어하여 상기 주파수 슬롯별로 해당 광신호가 수신측 장치로 전송되도록 제어하며, 상기 수신측 장치로부터 전송된 해당 전송된 신호의 품질에 대한 정보를 입력받는 송신측 제어부를 구비하는 송신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
7. 제6항에 있어서,

   수신측 제어부의 제어하에 상기 송신측 장치로부터 전송된 신호가 상기 주파 수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 각각의 분리된 신호들을 각각 상기 주파수 슬롯별로 설정된 전송 대역별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하며, 상기 다수의 필터에서 필터링된 신호를 원 신호의 신호 대역에 따라 미리 설정된 출력 라인으로 출력되도록 경로를 스위칭하는 수신측 필터뱅크&스위치와;

   상기 주파수 슬롯별로 설정된 각 전송 대역의 주파수를 각각 원 신호의 신호 대역으로 변조하기 위한 기준 신호를 발생하는 다수의 오실레이터를 구비하며, 상기 수신측 제어부의 제어하에 상기 다수의 오실레이터 중 하나를 선택하는 수신측 오실레이터뱅크&스위치부와;

   상기 수신측 필터뱅크&스위치의 각 출력 라인별로 구비되어 상기 필터뱅크&스위치의 출력과 상기 수신측 오실레이터뱅크&스위치부의 출력을 합성하여 원 신호의 신호 대역으로 변조하는 다수의 믹서와;

   상기 다수의 믹서의 출력 신호를 각각의 해당 원 신호의 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터와;

   상기 다수의 밴드패스필터의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈과;

   상기 송신측 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라 상기 수신측 필터뱅크&스위치부 및 오실레이터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 성능측정모듈을 통해 상기 각 주파수 슬롯별로 신호 품질이 측정되도록 하며, 상기 성능측정모듈에서 검출된 신호 품질에 대한 정보를 상기 송신측 장치로 전송하도로 제어하는 수신측 제어부를 구비하는 수신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 송신측 장치로부터 전송된 신호가 상기 주파수 슬롯의 개수별로 분리된 신호를 각각 입력받아, 상기 주파수 슬롯별로 각각 대역통과필터, 믹서 및 오실레이터를 하나의 셀로 구성하여 입력되는 신호를 원 신호의 주파수 대역으로 변조하는 다수의 셀들로 구성된 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부와;

   수신측 제어부의 제어하에 상기 수신측 믹서/오실레이터/뱅크부의 출력단과 원 신호 대역의 출력 라인간의 신호 경로를 스위칭하는 수신측 스위치부와;

   상기 수신측 스위치부의 출력 신호를 각각의 해당 원 신호의 주파수 대역별로 필터링 하는 다수의 밴드패스필터와;

   상기 다수의 밴드패스필터의 출력 신호들의 신호 품질을 측정하기 위한 성능측정모듈과,

   상기 송신측 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라 상기 수신측 필터뱅크&스위치부 및 오실레이터뱅크&스위치부를 제어하여 상기 성능측정모듈을 통해 상기 각 주파수 슬롯별로 신호 품질이 측정되도록 하며, 상기 성능측정모듈에서 검출된 신호 품질에 대한 정보를 상기 송신측 장치로 전송하도로 제어하는 수신측 제어부를 구비하는 수신측 장치를 포함함을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,

   상기 성능측정모듈은 상기 각 다수의 밴드패스필터의 각각의 출력을 일부 분할하여 신호의 세기를 검출하는 다수의 세기 검출기로 구성됨을 특징으로 하는 광-무선 링크 장치.
10. 멀티모드 광섬유를 이용한 광-무선 링크 장치의 신호 대역 설정 방법에 있어서,

    송신측 장치에서, 상기 멀티모드 광섬유의 전체 주파수 스캔 대역 중 미리 설정된 대역을 다수의 주파수 슬롯 형태로 분할하여 전송 대역을 미리 설정하는 과정과,

    상기 다수의 주파수 슬롯 형태의 전송 대역별로 미리 마련된 다수의 기준 주파수 각각을 순차적으로 해당 주파수 슬롯에 해당하는 대역만을 스윕시키는 과정과,

    수신측 장치로부터 전송된 전송 품질 정보에 따라 상기 다수의 주파수 슬롯 별로 신호 전송 가능 여부를 확인하여 전송 신호 대역을 설정하는 과정과,

    수신측 장치에서, 상기 다수의 주파수 슬롯별로 주파수 스윕시에 해당 주파수 슬롯별로 수신된 신호의 품질을 검출하는 과정과,

    상기 검출한 신호 품질에 대에 따라 상기 송신측 장치로 상기 전송 품질 정보를 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 신호 대역 설정 방법.
11. 제 10항에 있어서, 상기 신호 품질의 검출은 수신 신호의 세기를 검출하는 것임을 특징으로 하는 신호 대역 설정 방법.

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