KR100819257B1

KR100819257B1 - 전송시간을 제어하기 위한 ｒａｄｉｏｏｖｅｒｆｉｂｅｒ시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100819257B1
Application number: KR1020060083835A
Authority: KR
Inventors: 김상호; 오윤제; 황성택; 조재헌; 이재훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-04-02
Also published as: KR20080020402A; US20080056167A1; EP1895688A1; CN101166068A

Abstract

본 발명은 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너와 리모트로 구성된 TDD(Time Division Duplex)방식의 무선 통신에서 상향 및 하향 RF 신호를 송수신하며, 리모트(Remote)에 제어 신호를 신뢰성 있게 전달함과 동시에 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상하여 기지국과 리모트(Remote)의 안테나를 통해 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 제어함으로써, TDD 방식의 무선 서비스 시스템 성능을 효율적으로 높이는 효과가 있다.

TDD, 광중계기, 시스템, 도너(Donor), 리모트, 전송지연, 광 선로, 동기

Description

전송시간을 제어하기 위한 ＲＡＤＩＯＯＶＥＲＦＩＢＥＲ 시스템 및 방법 {Radio Over Fiber System and Method for Controlling Transmission Time}

도 1은 TDD 방식의 무선 통신 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TDD 방식 무선 통신에서의 Radio Over Fiber 시스템 구성도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시간지연 측정 모듈의 내부 구성도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TDD 방식의 Radio Over Fiber 시스템에서 전송시간 제어 방법을 나타낸 흐름도

* 주요 도면부호에 대한 설명 *

20, 315 : 안테나 40, 310 : 제1, 제2RF 스위치

60 : RF 송수신 증폭기 80 : 시간 지연기

100 : 도너 110 : 모뎀

115 : 시간지연 제어 모듈 120, 320 : 제1, 제2RF수신 증폭기

130, 240, 330 : 전광 변환기 140, 340 : 파장분할 다중화/역다중화

150, 260, 350, 380 : 광전 변환기 160, 360 : 제1, 제2RF송신 증폭기

170 : 시간지연 측정 모듈 180 : 기준 신호 생성기

190 : 신호 검출기 200 : 비교기

210 : 시간지연 제어 신호 생성기 220 : 시간지연 보상기

230 : 신호 결합기 250, 345 : 제1, 제2광 서큘레이터

270, 385 : 제1, 제2신호 분리기 300 : 리모트

370 : 광 커플러 390 : 스위치 검출기

본 발명은 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너(Donor)와 리모트(Remote)로 구성된 TDD(Time Division Duplex)방식의 무선 통신에 있어서, 리모트(Remote)에 제어 신호를 신뢰성 있게 전달함과 동시에 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상하여 기지국과 리모트(Remote)의 안테나를 통해 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 제어하는 Radio Over Fiber 시스템 및 방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선 통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선 통신 서비스가 제공되고 있다. 가장 기본적인 무선 통신 서비스는 이동 통신 단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무 선 음성 통화 서비스로서 이는 시간과 장소에 구애받지 않고 서비스를 제공할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 문자 메시지서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보완해주는 한편, 최근에는 이동 통신 단말기의 사용자에게 무선 통신망을 통해 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 대두되었다.

최근에는 정보통신의 발달로ITU-R에서 표준으로 제정하고 있는 제 3 세대 이동 통신 시스템인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000) 예컨대, CDMA(Code Division Multiple Access), EV-DO, WCDMA(WideBand CDMA) 등이 상용화되고 있다. IMT-2000은 개인의 이동성 및 서비스 이동성을 포함한 전세계적인 직접 로밍, 유선 전화와 동일한 수준의 통화 품질, 고속 패킷 데이터 서비스 및 유무선망의 결합에 의한 다양한 응용 서비스의 구현 등을 목표로 등장한 이동 통신 시스템으로, 기존의 음성 및 WAP 서비스 품질의 향상은 물론 각종 멀티미디어 서비스(AOD, VOD 등)를 보다 빠른 속도로 제공할 수 있다.

그러나, 기존의 이동 통신 시스템은 기지국 구축 비용이 높기 때문에 무선 인터넷의 이용 요금이 높고, 이동 통신 단말기의 화면 크기가 작기 때문에 이용할 수 있는 컨텐츠에 제약이 있는 등 초고속 무선 인터넷을 제공하기에는 한계가 있으며, WLAN(Wireless Local Area Network) 기술은 전파 간섭 및 좁은 사용 영역(Converage) 등의 문제로 공중 서비스의 제공에 한계가 있다. 따라서, 휴대성과 이동성을 보장하며 저렴한 요금으로 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있는 초고속 휴대 인터넷 서비스인 와이브로(WiBro : Wireless Broadband Internet)와 4G 무선 이동 통신이 대두되었다.

이러한 와이브로(WiBro : Wireless Broadband Internet)와 4G 무선 이동 통신은 CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(WideBand CDMA)와 달리 듀플레스(Duplex)방식으로 TDD(Time Division Duplex)방식을 이용하고, 변조 방식으로 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)방식을 이용하는 휴대 인터넷 기술이 사용된다.

여기서, TDD 방식은 동일한 주파수 대역에서 시간적으로 상향(Uplink), 하향(Downlink)을 교대로 배정하는 양방향 전송 방식이다. TDD 방식은 상향과 하향에 각기 다른 2개의 주파수를 배정하는 FDD(Frequency Division Duplex) 방식보다 전송 효율이 높고, 타임슬롯의 동적 할당으로 비대칭(Asymmetric)이나 버스티(Bursty)한 어플리케이션 전송에 적합한 특징이 있다. 이러한 OFDMA/TDMA 방식은 전체 대역폭에 퍼져 있는 모든 부반송파를 일정 시간 동안 한 사용자에게 할당하고 다음 일정 시간 동안 또 다른 사용자에게 할당하는 TDMA와 유사한 다중 접속 방식이며, 대역폭당 전송 속도를 향상시키고 멀티패스(Multipath) 간섭을 방지할 수 있는 특성을 가진다.

한편, 일반적으로 이동 통신 시스템에서는 이동 통신망의 커버리지(Coverage)를 확장하기 위해 주파수 재사용 개념 등을 이용하여 이동 통신 서비스 지역을 다수의 셀(Cell)들로 분할하고, 각각의 셀의 중심 부근에 이동 통신 서비스를 처리하기 위해 무선 기지국(BS : Base Station)을 설치하고 있다. 여기서, 셀의 반경은 해당 지역의 신호의 세기나 데이터의 트래픽(Traffic)량에 따라 정해진다. 즉, 트래픽량이 많은 도심 지역에서는 셀의 반경을 작게 하고, 트래픽량이 상대적으로 적은 도심 외 지역에서는 셀의 반경을 크게 하여 각각의 셀에서 발생하는 트래픽이 해당 이동 통신 서비스를 담당하는 무선 기지국의 처리 용량을 넘지 않도록 하고 있다.

이러한 주파수 재사용 개념, 트래픽량 등에 따라 셀의 반경을 적절하게 조절하여 보다 나은 이동 통신 서비스를 지원하고자 하는 노력에도 불구하고 도심 지역에서는 지하, 건물 내부, 터널 등 일반적으로 전파가 도달하기 어려운 전파 음영 지역이 존재하고 있다. 전파 음영 지역에서의 전파 음영을 해결하기 위해 다수의 새로운 무선 기지국을 시설하는 것은 시설 비용, 설치 비용 및 유지 보수 비용 등으로 인하여 경제성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 셀 설계에도 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있을 것이다. 이에 대한 해결책으로서, 전파 음영 지역에는 광중계기 시스템을 이용하여 이동 통신 서비스를 제공할 수 있다. 광중계 시스템은 모기지국에 할당된 통화 채널을 광중계기를 이용한 광 전송 방식을 통해 전파 음영 지역으로 전송하도록 하여 전파 음영의 문제점을 해소한다.

특히, 제 2 세대 이동 통신 시스템보다 제 3 세대 이동 통신 시스템 및 와이브로 시스템에서는 높은 주파수를 이용하고 있어 전파 경로 손실이 크고, 회절 효과가 작으며, 건물 투과 손실이 크기 때문에 셀의 반경이 작아 광중계기를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 광중계기에서 기지국과 단말기 간의 무선 신호를 중계하기 위해서는 하향 신호와 상향 신호를 구분할 수 있어야 한다. 이동 통신 시스템의 광중계기에서 FDD 방식을 이용하는 경우에는 듀플렉서를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분하게 되나, TDD 방식을 이용하는 경우에는 동일 주파수를 하향 및 상향 신호의 전송을 위해 사용하며 시간 구간을 나누어 하향 신호와 상향 신호를 구분하기 때문에, 듀플렉서를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분할 수 없다. 따라서, TDD 방식을 이용하는 광중계기는 스위치를 사용하여 하향 신호와 상향 신호를 구분하고, 각각의 신호에 대한 경로를 선택적으로 제공할 수 있다. 이를 위해서는, 하향 신호의 시작점과 상향 신호의 시작점을 정확히 판별하고 각각의 신호에 따라 스위치의 개폐를 조절하여 신호의 이동 경로를 바꿀 수 있는 제어 신호가 필요하며, 광중계기는 전술한 제어신호를 기지국으로부터 광케이블을 통해 전송받을 수 있다.

TDD 방식의 광중계기는 전송 신호 프레임을 분석하여 하향 신호 구간과 상향 신호 구간 사이에서 스위칭 동작이 일어나도록 스위치를 제어하는 스위치 제어 신호를 생성하는 기능을 갖추고 있어야 한다. 한편, 광중계기는 광통신 케이블을 통해 신호를 전송하기 때문에 전송 과정에서 시간 지연(Time Delay)이 발생할 수 있다. 이러한 광통신 케이블의 시간 지연을 스위치 제어 신호에 보정하지 않으면 부정확한 스위치 제어 신호가 생성되어 하향 신호와 상향 신호를 정확하게 구별하지 못하는 문제점이 발생한다.

이에 대한 해결책으로서, 예컨대 종래 기술 중 하나인 공개특허번호 제2006-0010963호(명칭 : TDD 방식과 OFDM변조 방식을 이용하는 이동통신망의 광중계기에서 전송 신호를 분리하는 스위칭타이밍 신호 생성 방법 및 시스템)를 들수 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이, 단말기(MS)는 기지국(Base Station)으로부터 직접 수신되는 신호와 도너(Donor, 100) 및 리모트(Remote, 300) 거쳐서 수신되는 신호를 멀 티-패스(Multi-Path) 신호로 수신하게 된다. 이 때, 두 신호의 시간 지연차가 OFDMA 심볼의 주기적 전치 부호(Cyclic Prefix)시간을 초과하게 되면 두 신호 간의 인터심볼 간섭() 현상이 발생되므로 OFDMA 심볼을 복조할 경우 데이터 에러율이 증가될 뿐만 아니라 기지국(Base Station)과 리모트(Remote, 300)에서 송수신하는 무선 신호의 시간 동기를 맞추기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너(Donor)와 리모트(Remote)로 구성된 TDD(Time Division Duplex)방식의 무선 통신에 있어서, 리모트(Remote)에 제어 신호를 신뢰성 있게 전달함과 동시에 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상하여 기지국과 리모트(Remote)의 안테나를 통해 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 제어하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기지국(Base Station)과 리모트의 각각에 RF 스위치를 통해 송수신되는 신호들 사이의 시간 동기를 제어하여 TDD 방식의 무선 서비스 시스템 성능을 효율적으로 높이는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너와 리모트로 구성된 TDD방식의 무선 통신 시스템에 있어서, 상기 TDD 방식의 상향 및 하향 RF신호를 송수신하는 안테나와, 상기 안테나를 통해 상, 하향 RF신호에 대한 경로를 설정하는 제1RF스위치와, 상기 제1RF스위치로부터 하향 RF신호에 대한 경로를 설정한 경우 하향 RF신호를 증폭하며, 상향 RF신호의 잡음 성분을 줄이고, 신호 성분을 증폭하는 RF송수신 증폭기와, 상기 상, 하향 RF신호의 전송시간에 대한 동기를 보정하여 지연하는 시간 지연기와, 상기 상, 하향 RF신호의 경로 설정하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하며, 상기 TDD방식의 데이터 통신을 수행하는 모뎀과, 상기 모뎀으로부터 생성된 스위치 제어 신호와 상기 상, 하향 RF신호를 리모트로 송수신하며, 상기 광 선로를 통해 전송되는 광 신호의 지연시간을 측정하여 제어하는 도너 및 상기 도너로부터 전송된 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 신호를 상기 도너로 재전송하며, 상기 도너로부터 전송된 스위치 제어 신호에 의해 상향 및 하향 RF신호의 경로를 설정하는 리모트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TDD 방식 무선 통신에서의 Radio Over Fiber 시스템 구성도이다.

본 발명의 Radio Over Fiber 시스템은 TDD(Time Division Duplex) 방식을 사용하기 때문에 동일한 주파수를 시분할하여 하향 RF신호와 상향 RF신호로 구분하여 양방향 통신이 가능하며, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 Radio Over Fiber 시스템은, 안테나(20), 제1RF스위치(40), RF송수신 증폭기(60), 시간 지연기(80), 모뎀(110) 및 도너(100)로 구성되는 기지국(Base Station) 및 리모트(300)를 포함한다.

우선, 기지국의 제1RF스위치(40)는 안테나(20)를 통해 TDD 방식의 하향 RF신호가 입력된 경우에는 기지국의 도너(100)로 입력되도록 하향 RF신호에 대한 경로를 설정하며, 도너(100)로부터 모뎀(110)을 통해 TDD 방식의 상향 RF신호가 입력된 경우에는 안테나(20)로부터 방사하도록 상향 RF신호에 대한 경로를 설정하며, 한다. 따라서, 제1RF스위치(40)는 모뎀(110)으로부터 송신된 스위치 제어 신호에 따라 각각의 하향 또는 상향 RF신호에 대한 경로를 선택적으로 설정한다.

RF송수신 증폭기(60)는 제1RF스위치(40)로부터 하향 RF신호에 대한 경로를 설정한 경우 하향 RF신호를 송출하기 위한 실효 출력까지 증폭하여 시간 지연기(80)로 전달하며, 모뎀(110)으로부터 상향 RF신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 제1RF스위치(40)로 전달하며, 제1RF스위치(40)에서 상향 RF신호에 대한 경로를 설정하여 안테나(20)를 통해 방사한다.

시간 지연기(80)는 모뎀(110)을 통해 기지국의 도너(100)와 리모트(300)간에 송수신되는 상향 RF신호 및 하향 RF신호의 전송시간에 대한 동기를 보정하여 지연한다.

모뎀(110)은 TDD 방식의 하향 RF신호와 상향 RF신호를 구분하여 송수신하며, 기지국의 제1RF 스위치(40)와 리모트(300)의 제2RF스위치(310)를 제어하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하여 전송한다.

도너(100)는 모뎀(110)으로부터 하향 RF신호를 전송 받으면 전광 변환하여 광 신호로 변환하고 광 선로를 통해 리모트(300)에 광 신호를 전송하며, 리모트(300)로부터 수신된 광 신호를 광전 변환하여 상향 RF신호로 변환하고 모뎀(110) 에 전송한다.

리모트(300)는 도너(100)로부터 광 신호를 수신하면 광전 변환하여 하향 RF신호로 변환하고 안테나(315)를 통해 공중으로 전송하며, 공중으로부터 안테나(315)를 통해 전송받은 상향 RF신호를 전광 변환하여 광신호로 변환하고 광 선로를 통해 도너(100)에 전송한다.

도너(100)는 내부 구성요소로서 제1RF수신 증폭기(120), 제2전광 변환기(E/O, 130), 제1파장 분할 다중화/역다중화기(Wavelength Division Multiplexer, 140), 제2광전 변환기(O/E, 150), 제1RF송신 증폭기(160), 및 시간 지연 제어 모듈(115)을 포함할 수 있다.

또한, 리모트(300)는 내부 구성요소로서 제 2RF스위치(310), 제2RF수신 증폭기(320), 제3전광 변환기(330), 제2파장 분할 다중화기/역다중화(Wavelength Division Multiplexer, 340), 제4광전 변환기(350), 제2RF송신 증폭기(360), 제2광 써큘레이터(345), 광 커플러(370), 제3광전 변환기(380), 스위치 검출기(390)를 포함할 수 있다.

여기서, Radio Over Fiber 시스템의 도너(100)는 광 선로를 통해 다수의 리모트(300)와 연결되어 기지국의 커버리지를 확장할 수 있다.

우선, 제1 및 제2 파장 분할 다중화기/역다중화기(140, 340)는 광섬유 채널을 빛의 파장에 의해 다수의 채널로 분할하여 복수의 통신경로로 사용할 수 있게 하는 장치로서, 광 신호를 전송하는 경우에는 여러 광파장의 신호를 하나의 광섬유에 실어 전송하는 파장 분할 다중화기로서 동작하고, 여러 광파장의 신호를 각각 역 다중화하는 파장 분할 역다중화기로서 동작한다. 또한, 기지국에서 사용된 전광 변환기는 레이저 다이오드(Laser Diode)를 사용하여 구현할 수 있으며, 광전 변환기는 포토다이오드(Photo Diode)를 사용하여 구현할 수 있다.

전술한 Radio Over Fiber 시스템의 구성요소를 이용하여 순방향 및 역방향 채널에서의 신호의 전송 과정을 상세히 설명하면 아래와 같다.

순방향 채널의 경우, 안테나(20)를 통해 입력된TDD 방식의 하향 RF신호는 기지국의 도너(100)로 입력되도록 제1RF스위치(40)에서 하향 RF신호에 대한 경로를 설정하여RF송수신 증폭기(60)로 전송된다. 이때, 제1RF스위치(40)는 모뎀(110)으로부터 송신된 스위치 제어 신호에 따라 하향 RF신호에 대한 경로를 설정한다. 이렇게 제1RF스위치(40)로부터 하향 RF신호에 대한 경로를 설정한 경우 기지국의 RF송수신 증폭기(60)에서 하향 RF신호를 증폭하여 시간 지연기(80)로 전송되며, 시간 지연기(80)에서 도너(100)와 리모트(300)간의 전송시간에 대한 하향 RF신호의 동기를 보정 지연하여 모뎀(110)으로 전송된다. 모뎀(110)에서 시간 지연기(80)로부터 전송된TDD 방식의 하향 RF신호를 상향 RF신호와 구분하여 도너(100)로 전송되며, 또한, 기지국의 제1RF스위치(40)와 리모트(300)의 제2RF스위치(310)를 제어하기 위한 스위치 제어 신호가 생성되어 전송된다.

모뎀(110)으로부터 전송된 하향 RF신호는 도너(100)의 제1RF수신 증폭기(120)에 전달된다. 제1RF수신 증폭기(120)에서 하향 RF신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 제2전광 변환기(130)로 전달되며, 제2전광 변환기(130)로부터 전기적인 하향 RF신호에서 광 신호로 변환되고, 제1파장 분할 다중화/역다중 화기(140)로 전달된다. 제1파장 분할 다중화/역다중화기(140)는 광 선로를 통해 제2전광 변환기(130)로부터 전달받은 광 신호를 리모트(300)에 전송한다.

도너(100)로부터 제2전광 변환기(130)를 통해 전송된 광 신호는 리모트(300)의 제2파장 분할 다중화/역다중화기(340)를 거쳐 제4광전 변환기(350)로 전달되고, 제4광전 변환기(350)에서 전기적인 하향 RF신호로 변환되어 리모트(300)의 제2RF송신 증폭기(360)에 전달된다. 리모트(300)의 제2RF송신 증폭기(360)에서 안테나(315)를 통해 송출하기 위한 실효 출력까지 증폭되어 제2RF스위치(310)로 전달되며, 제2RF스위치(310)에서 모뎀(110)으로부터의 스위치 제어 신호에 의해 하향 RF신호의 경로를 설정하여 안테나(315)를 통해 공중으로 방사하게 된다.

역방향 채널의 경우, 리모트(300)의 안테나(315)로부터 수신된TDD 방식의 상향 RF신호는 제2RF스위치(310)에서 모뎀(110)으로부터의 스위치 제어 신호에 의해 설정한 상향 RF신호에 대한 경로를 통해 제2RF수신 증폭기(320)로 전송된다. 이후 제2RF수신 증폭기(320)를 거쳐 잡음을 제거하고 신호 성분이 증폭되어 제3전광 변환기(330)에 전달된다. 제3전광 변환기(330)로부터 전기적인 상향 RF신호에서 광 신호로 변환되어 제2파장 분할 다중화/역다중화기(340)에 전달되며, 제2파장 분할 다중화/역다중화기(340)는 광 선로를 통해 제3전광 변환기(330)로부터 전달받은 광 신호를 도너(100)에 전송한다.

리모트(300)로부터 전송된 광 신호는 도너(100)의 제1파장 분할 다중화/역다중화기(140)를 통해 제2광전 변환기(150)로 전달되고, 제2광전 변환기(150)에서 전기적인 상향 RF신호로 변환되고 제1RF송신 증폭기(160)에 전달된다.

이렇게 제2광전 변환기(150)로부터 변환된 상향 RF신호는 제1RF송신 증폭기(160)에서 모뎀(110)으로 전송하기 위한 실효 출력까지 증폭하고 모뎀(110)으로 전송된다. 모뎀(110)에서 제1RF송신 증폭기(160)로부터 전송된TDD 방식의 상향 RF신호를 하향 RF신호와 구분하여 시간 지연기(80)로 전송되며, 시간 지연기(80)에서 도너(100)와 리모트(300)간의 전송시간에 대한 상향 RF신호의 동기를 지연하여 제1RF스위치(40)로 전송되면 제1RF스위치(40)에서 모뎀(110)으로부터의 스위치 제어 신호에 의해 상향 RF신호의 경로를 설정하여 안테나(20)를 통해 공중으로 방사하게 된다.

한편, 도너(100)의 시간지연 제어 모듈(115)은 광 선로의 지연시간을 측정하기 위해 특정 시간을 기준으로 기준 신호를 생성하며, 생성된 기준 신호와 모뎀(110)으로부터 리모트(300)에 송수신되는 상향 및 하향 RF신호의 경로 설정하기 위해 생성된 스위치 제어 신호를 결합하여 제1전광 변환기(240)를 통해 광 신호로 변환하고, 변환된 광 신호를 제1 및 제2파장분할 다중화/역다중화기를 통해 리모트(300)의 제2광 써큘레이터(345)로 전송한다.

리모트(300)의 제2광 써큘레이터(345)는 제2파장분할 다중화/역다중화기(340)부터 전송된 광 신호를 원하는 전송 방향으로 광 커플러(370)에 전송하며, 또한 다른 방향으로는 전달하지 않도록 격리시킨다. 또한, 광 신호의 전송 방향에 대한 역방향을 통해 시간지연 제어 모듈로 재전송 한다.

광 커플러(370)는 광 신호를 그대로 출력하여 제3광전 변환기(380)에서 광전 변환을 통해 전기적인 신호로 변환하고, 제2신호 분리기(385)는 제3광전 변환 기(380)를 통해 변환된 전기적인 신호로부터 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 기준 신호와 모뎀(110)으로부터 리모트(300)에 송수신되는 상향 및 하향 RF신호의 경로 설정하기 위해 생성된 스위치 제어 신호를 분리하여 스위치 검출기(390)로 전달하면 스위치 검출기(390)에서는 리모트(300)의 제2RF 스위치(310)를 제어할 수 있는 스위치 제어 신호를 검출한다.

또한, 리모트(300)의 광 커플러(370)에서는 광 신호 중 일부를 분기하여 제2광 써큘레이터(345)로부터 전송된 방향의 역방향으로 전송하며, 제1 및 제2 파장분할 다중화/역다중화기(140, 340)를 거쳐 도너(100)의 시간지연 제어 모듈(115)로 재전송한다. 시간지연 제어 모듈(115)로 재전송된 광 신호는 제1광전 변환기(260)를 통해 전기적인 신호로 변환하고, 시간지연 제어 모듈(115)에서 리모트(300)의 광 커플러(370)로부터 재전송된 신호를 측정하여 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 전송시간과 비교한다. 이후 재전송되어 측정된 신호의 시간과 기준 신호의 생성시간의 차이에 따라 시간지연 제어 신호를 생성한다.

제2RF스위치(310)는 스위치 검출기(390)로부터 검출된 스위치 제어 신호에 따라 스위치의 단락을 제어하여 각각의 하향 또는 상향 RF신호에 대한 경로를 선택적으로 설정한다. 따라서, 제2RF스위치(310)는 리모트(300)의 RF송신 증폭기(360)로부터 하향 RF신호가 입력된 경우에는 안테나(315)를 통해 공중으로 방사하도록 설정하며, 안테나(315)를 통해 RF상향 신호가 입력된 경우에는 리모트(300)의 RF수신 증폭기(320)로 입력되도록 설정한다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시간지연 측정 모듈의 내부 구성 도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 TDD 방식의 Radio Over Fiber 시스템에서 전송시간 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 시간지연 제어 모듈(115)은 내부 구성요소로서 기준 신호 생성기(180), 신호 검출기(190), 비교기(200), 시간지연 제어 신호 생성기(210)로 구성되는 시간지연 측정 모듈(170), 시간지연 보상기(220), 신호 결합기(230), 제1전광 변환기(240), 제1광 서큘레이터(250), 제1광전 변환기(260) 및 제1신호 분리기(270)를 포함할 수 있다.

전술한 시간지연 제어 모듈(115)의 구성요소를 이용하여 전송시간 지연을 보상하는 과정을 상세히 설명하며 아래와 같다.

모뎀(110)에서 TDD 방식에 상향 및 하향 RF신호의 경로 설정하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하여 시간지연 보상기(220)로 전송한다(S200). 한편, 시간지연 측정 모듈(170)의 기준 신호 생성기(180)에서는 광 선로의 지연시간을 측정하기 위해 특정 시간을 기준으로 기준 신호를 생성하여 신호 결합기(230)에 전송한다(S210).

신호 결합기(230)에서는 상향 및 하향 RF신호의 경로 설정하기 위한 스위치 제어 신호와 기준 신호 생성기(180)에서 생성된 기준 신호를 결합(S220)하여 제1전광 변환기(240)를 통해 광 신호로 변환하고, 제1광 써큘레이터(250)는 제1전광 변환기(240)부터 전송된 광 신호를 원하는 전송 방향과 다른 방향은 격리시키며, 제1 및 제2 파장분할 다중화/역다중화기(140, 340)를 거쳐 리모트(300)의 제2광 써큘레이터(345)로 전송한다(S230).

리모트(300)의 제2광 써큘레이터(345)에서는 도너(100)의 제1광 써큘레이터(250)로부터 전송된 광 신호를 원하는 전송 방향으로 광 커플러(370)에 전송하며, 이때, 광 신호를 다른 방향으로는 전달하지 않도록 격리시킨다.

광 커플러(370)에서 광 신호 중 일부를 분기하여 제2광 써큘레이터(345)의 전송 방향에 대한 역방향을 통해 도너(100)의 시간지연 제어 모듈(115)로 재전송 한다(S240). 이후 시간지연 제어 모듈(115)의 제1광 써큘레이터(250)는 재전송된 광 신호를 전송 방향에 대한 역방향을 통해 제1광전 변환기(260)로 전송한다.

시간지연 제어 모듈(115)의 제1광전 변환기(260)로 재전송된 광 신호는 전기적인 신호로 변환하고(S250), 제1신호 분리기(270)에서 제1광전 변환기(260)를 통해 변환된 전기적인 신호로부터 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 기준 신호와 모뎀(110)으로부터 상향 및 하향 RF신호의 경로 설정하기 위해 생성된 스위치 제어 신호를 분리하여 시간지연 측정 모듈(170)로 전달하면 시간지연 측정 모듈(170)의 신호 검출기(190)에서 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 기준 신호를 검출한다(S260).

비교기(200)에서는 리모트(300)로부터 광 선로를 통해 재전송되어 신호 검출기(190)에 의해 검출된 기준 신호의 전송 시간과 기준 신호 생성기(180)로부터 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 생성 시간을 측정하여 비교한다(S270). 이렇게 비교된 두 신호의 타이밍이 일치하지 않는 경우 그 지연시간의 차이에 따라 시간지연 제어 신호 생성기(210)에서는 시간지연 제어 신호를 생성하여 시간지연 보상기(220)로 전송한다(S280).

시간지연 보상기(220)에서는 시간지연 제어 신호 생성기(210)로부터 전송된 시간지연 제어 신호에 따라 기지국의 상, 하향 RF신호 및 리모트(300)의 제2RF 스위치(310)의 제어 신호에 대해서 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상함으로써, 기지국(Base Station)과 리모트(300)의 각각에 RF 스위치(40, 310)를 통해 안테나(20, 315)로 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 맞춘다(S290).

한편, 비교기(200)에서 리모트(300)로부터 광 섬유를 통해 재전송되어 신호 검출기(190)에 의해 검출된 기준 신호의 전송 시간과 기준 신호 생성기(180)로부터 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 생성 시간을 측정하여 비교한 두 신호의 타이밍이 일치하는 경우 그대로 기지국(Base Station)과 리모트(300)의 각각에 RF 스위치(40, 310)를 통해 안테나(20, 315)로 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 맞춘다.

상기와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전송시간을 제어하는 Radio Over Fiber 시스템 및 방법이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 다양한 실시예가 있을 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 TDD(Time Division Duplex) 방식의 무선 통신에서 Radio-over-fiber 시스템을 사용할 경우, 리모트에 스위치 제어 신호를 신뢰성 있게 전달함과 동시에 기지국(Base Station)의 상, 하향 RF신호 및 리모트의 스위치 제어 신호에 대하여 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상함으로써, 기지국(Base Station)과 리모트의 각각에 RF 스위치를 통해 안테나로 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 유지하여 TDD 방식의 무선 서비스 시스템 성능을 효율적으로 높이는 효과가 있다.

Claims

광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너와 리모트로 구성된 TDD방식의 무선 통신 시스템에 있어서,

상기 TDD 방식의 상향 및 하향 RF신호를 송수신하는 안테나와;

상기 안테나를 통해 상, 하향 RF신호에 대한 경로를 설정하는 제1RF스위치와;

상기 제1RF스위치로부터 하향 RF신호에 대한 경로를 설정한 경우 하향 RF신호를 증폭하며, 상향 RF신호의 잡음 성분을 줄이고, 신호 성분을 증폭하는 RF송수신 증폭기와;

상기 상, 하향 RF신호의 전송시간에 대한 동기를 보정하여 지연하는 시간 지연기와;

상기 상, 하향 RF신호의 경로 설정하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하며, 상기 TDD방식의 데이터 통신을 수행하는 모뎀과;

상기 모뎀으로부터 생성된 스위치 제어 신호와 상기 상, 하향 RF신호를 리모트로 송수신하며, 상기 광 선로를 통해 전송되는 광 신호의 지연시간을 측정하여 제어하는 도너; 및

상기 도너로부터 전송된 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 신호를 상기 도너로 재전송하며, 상기 도너로부터 전송된 스위치 제어 신호에 의해 상향 및 하향 RF신호의 경로를 설정하는 리모트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도너는 상기 광 선로의 지연시간을 측정하기 위해 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 생성 시간과 상기 리모트로부터 재전송된 신호의 전송 시간을 측정하여 상기 기지국과 리모트로 송수신되는 상, 하향 RF신호의 전송시간을 제어하는 시간지연 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제2항에 있어서, 상기 시간지연 제어 모듈은 상기 광 선로의 지연시간을 측정하기 위해 특정 시간을 기준으로 기준 신호를 생성하는 기준 신호 생성기와;

상기 리모트로부터 재전송한 신호에서 상기 기준 신호를 검출하는 신호 검출기와;

상기 신호 검출부로부터 검출된 기준 신호의 전송 시간과 상기 리모트로부터 재전송된 신호의 전송 시간을 측정하여 비교하는 비교기와;

상기 비교기에서 비교된 두 신호의 시간차에 따라 시간지연 제어 신호를 생성하는 시간지연 제어 신호 생성기를 갖는 시간지연 측정 모듈; 및

상기 시간지연 제어 신호에 따라 상기 광 선로상에서 발생하는 시간지연을 보상하는 시간지연 보상기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위 한 Radio Over Fiber 시스템.
제3항에 있어서, 상기 시간지연 제어 모듈은 상기 기준 신호 생성기로부터 생성된 기준 신호와 상기 모뎀으로부터 생성된 스위치 제어 신호를 결합하는 신호 결합기와;

상기 신호 결합기로부터 결합된 전기적인 신호를 광 신호로 변환하는 제1전광 변환기와;

제1전광 변환기부터 전송된 광 신호를 원하는 전송 방향과 다른 방향은 격리시키는 제1광 써큘레이터와;

상기 제1광 써큘레이터로부터 출력된 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 제1광전 변환기; 및

상기 리모트로부터 재전송되어 상기 제1광전 변환기로부터 변환된 전기적인 신호에서 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 기준 신호와 상기 모뎀으로부터 생성된 스위치 제어 신호를 분리하는 제1신호 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제1항에 있어서, 상기 도너는 상기 시간지연 보상기로부터 전송된 하향 RF신호의 잡음을 제거하고 신호 성분을 증폭하는 제1RF수신 증폭기와;

상기 송신 증폭기로부터 증폭된 하향 RF신호를 광 신호로 변환하는 제2전광 변환기와;

상기 리모트로부터 수신된 광 신호를 상향 RF신호로 변환하는 제2광전 변환기와;

상기 제2광전 변환기로부터 변환된 상향 RF신호를 실효 출력까지 증폭하는 제1RF송신 증폭기; 및

상기 제2전광 변환기로부터 변환된 광 신호에 다수의 광 파장을 하나의 광 선로에 실어 다중화하며, 상기 리모트로부터 수신되는 광 신호에 다수의 광 파장을 각각 역 다중화하는 제1파장 분할 다중화/역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제5항에 있어서, 상기 도너는 광 선로를 통해 다수의 리모트와 연결하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제1항에 있어서, 상기 리모트는 상기 도너로부터 전송된 광 신호를 원하는 전송 방향과 다른 방향은 격리시키는 제2광 써큘레이터와;

상기 제2광 써큘레이터로부터 원하는 전송 방향으로 전송된 광 신호를 그대로 출력하며, 상기 도너로 재전송하기 위해 상기 광 신호 중 일부를 분기하는 광 커플러와;

상기 광 커플러로부터 전송된 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 제3광전 변환기; 및

상기 제3광전 변환기로부터 변환된 전기적인 신호로부터 상기 스위치 제어 신호를 검출하는 스위치 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
제7항에 있어서, 상기 리모트는 상기 스위치 제어 신호에 의해 안테나로부터 송수신되는 상, 하향 RF신호의 경로를 설정하는 제2RF스위치와;

상기 제2RF스위치로부터 설정된 경로에 따라 상향 RF신호의 잡음을 제거하고 신호 성분을 증폭하는 제2RF수신 증폭기와;

상기 제2RF수신 증폭기로부터 증폭된 상향 RF신호를 광 신호로 변환하는 제3전광 변환기와;

상기 도너로부터 수신되는 광 신호를 하향 RF신호로 변환하는 제4광전 변환기와;

상기 제4광전 변환기로부터 변환된 하향 RF신호를 실효 출력까지 증폭하는 제2송신 증폭기; 및

상기 제2전광 변환기로부터 변환된 광 신호에 다수의 광 파장을 하나의 광 선로에 실어 다중화하며, 상기 도너로부터 수신되는 광 신호에 다수의 광 파장을 각각 역 다중화하는 제2파장 분할 다중화기/역다중화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 Radio Over Fiber 시스템.
광 선로를 통해 연결된 기지국의 도너와 리모트로 구성된 TDD방식의 무선 통신 시스템에 있어서,

상기 도너로부터 리모트에 송수신되는 상향 및 하향 신호의 경로 설정하기 위한 스위치 제어 신호를 생성하여 전송하는 과정과;

상기 광 선로의 지연시간을 측정하기 위해 특정 시각을 기준으로 기준 신호를 생성하여 전송하는 과정과;

상기 기준 신호와 상기 스위치 제어 신호를 결합하는 과정과;

상기 결합된 신호를 광 신호로 변환하여 상기 리모트로 전송하는 과정과;

상기 리모트로부터 상기 도너에서 전송된 광 신호 중 일부를 분기하여 상기 도너로 재전송하는 과정과;

상기 리모트로부터 재전송된 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 과정과;

상기 전기적인 신호로부터 광 선로의 지연시간을 측정하기 위한 기준 신호와 상기 스위치 제어 신호를 분리하여 상기 기준 신호를 검출하는 과정과;

상기 검출된 기준 신호의 전송 시간과 기준 신호 생성기로부터 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 생성 시간을 측정하여 비교하는 과정과;

상기 검출된 기준 신호와 기준 신호 생성기로부터 특정 시간을 기준으로 생성된 기준 신호의 타이밍을 고려하여 시간지연 제어 신호를 생성하는 과정; 및

상기 생성된 시간지연 제어 신호에 따라 광 선로상에서 발생하는 전송시간의 지연을 보상하여 상기 기지국과 리모트에 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 방법.
제9항에 있어서, 상기 비교된 두 신호의 타이밍이 일치하는 경우 그대로 상기 기지국과 리모트에 송수신되는 상향 및 하향 RF 신호의 시간 동기를 제어하는 과정을 더 포함는 것을 특징으로 하는 전송시간을 제어하기 위한 방법.