KR100895169B1 - 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛 - Google Patents

시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 중계 시스템의 리모트 유닛은, 기준 주파수 신호를 생성하는 발진기와; 하향 중간 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 하향 무선 주파수 신호를 생성하는 제1 믹서와; 상향 무선 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 상향 중간 주파수 신호를 생성하는 제2 믹서와; 상기 발진기로부터 입력된 상기 기준 주파수 신호를 상기 하향 및 상향 믹서 중의 하나로 선택적으로 출력하는 제1 스위치를 포함한다.
Figure R1020070051738
중계 시스템, 도너 유닛, 리모트 유닛, 발진기, 스위치, 상대강도잡음

Description

시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛{TIME DIVISION DUPLEXED REMOTE UNIT}
도 1은 전형적인 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면,
도 2는 도 1에 도시된 제1 전광 변환기의 이상적인 광출력 파형을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면.
본 발명은 리모트 유닛(remote unit)에 관한 것으로서, 특히 시분할 듀플렉싱(time division duplexing: TDD) 방식의 이동통신 시스템에서 기지국의 도너 유닛(doner unit)과 유선 선로를 통해 연결되고 무선 전파의 송수신을 수행하는 리모트 유닛에 관한 것이다.
통상적인 이동통신 시스템은 셀 커버리지(cell coverage)를 확장하기 위해 중계 시스템을 포함한다. 이러한 중계 시스템은 기지국에 배치된 도너 유닛과, 상기 도너 유닛과 유선 선로를 통해 연결된 리모트 유닛을 포함한다.
이동통신 시스템은, 상향 신호와 하향 신호를 구분하기 위한 방식으로서, 상향 및 하향 신호에게 상이한 주파수들을 할당하는 주파수 분할 듀플렉싱(frequency division duplexing: FDD) 방식, 상향 및 하향 신호에게 상이한 시간 슬롯들을 할당하는 시분할 듀플렉싱 방식 등을 채택한다.
이동통신 규격들로서 CDMA(code devision multiple access), WCDMA(wideband CDMA), WiBro(wireless broadband internet), 4세대 이동통신(4th generation mobile communication) 등이 알려져 있고, CDMA 또는 WCDMA은 주로 주파수 분할 듀플렉싱 방식을 사용하며, WiBro 또는 4세대 이동통신은 시분할 듀플렉싱 방식을 채택하는 것을 논의 중이다.
시분할 듀플렉싱 방식은 상향 또는 하향 전송 용량을 가변하는 것이 상대적으로 자유롭고, 전송 시간이 상이할 뿐 상향 및 하향 신호가 동일한 특성을 가질 수 있으므로, MIMO(multiple input multiple output) 기술을 사용하는 차세대 이동통신 시스템에 적합한 방식으로 생각되고 있다.
도 1은 전형적인 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면이다. 상기 중계 시스템(100)은 기지국에 배치된 도너 유닛(DU, 110)과, 상기 도너 유닛(110)과 광섬유(130)를 통해 연결된 리모트 유닛(RU, 140)을 포함한다.
상기 기지국은 접속 장치(access point: AP, 102)를 더 포함하고, 상기 접속 장치(102)는 무선 전파를 공중으로부터 수신하여 얻어진 하향 중간 주파수 신 호(downstream intermediate frequency signal: downstream IF signal)를 상기 도너 유닛(110)으로 출력하고, 상기 도너 유닛(110)으로부터 입력된 상향 중간 주파수 신호(upstream IF signal)를 무전 전파로 변환하여 공중으로 전송한다.
상기 도너 유닛(110)은 증폭부(gain block: GB, 112), 제1 전광 변환기(electrical-to-optical converter: E/O converter, 114), 제1 파장분할 다중화기(wavelength division multiplexer: WDM, 116), 제1 광전 변환기(optical-to-electrical converter: O/E converter, 118) 및 제1 저잡음 증폭기(low noise amplifier: LNA)를 포함한다.
상기 증폭부(112)는 상기 접속 장치(102)로부터 입력된 하향 IF 신호를 증폭하여 출력하고, 상기 제1 전광 변환기(114)는 상기 증폭된 하향 IF 신호를 하향 광신호로 전광 변환하여 출력한다. 상기 제1 파장분할 다중화기(116)는 상기 하향 광신호를 상기 광섬유(130)로 출력하고, 상기 광섬유(130)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 제1 광전 변환기(118)로 출력한다. 상기 제1 광전 변환기(118)는 상기 상향 광신호를 상향 IF 신호로 광전 변환하여 출력하고, 상기 제1 저잡음 증폭기(120)는 상기 상향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 접속 장치(102)로 출력한다.
상기 리모트 유닛(140)은 제2 파장분할 다중화기(142), 제2 광전 변환기(144), 제2 및 제3 저잡음 증폭기(146,162), 전압제어발진기(voltage controlled oscillator: VCO, 148), 분할기(divider: DIV, 150), 제1 및 제2 믹서(mixer: MIX, 152,164), 고출력 증폭기(high power amplifier: HPA, 154), 스위치(switch: SW, 156), 대역통과필터(band-pass filter: BPF, 158), 안테나(antenna: ANT, 160) 및 제2 전광 변환기(166)를 포함한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(142)는 상기 광섬유(130)로부터 입력된 하향 광신호를 상기 제2 광전 변환기(144)로 출력하고, 상기 제2 광전 변환기(144)는 상기 하향 광신호를 하향 IF 신호로 변환하여 출력하며, 상기 제2 저잡음 증폭기(146)는 상기 하향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 제1 믹서(152)로 출력한다. 상기 전압제어발진기(148)는 기준 주파수 신호를 생성하여 출력하고, 상기 분할기(150)는 상기 기준 주파수 신호를 2분할하여 상기 제1 및 제2 믹서(152,164)에 각각 분할된 기준 주파수 신호를 출력한다. 상기 제1 믹서(152)는 상기 제2 저잡음 증폭기(144)로부터 입력된 하향 IF 신호와 상기 분할기(150)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 하향 무선 주파수 신호(downstream radio frequency signal: downstream RF signal)를 생성하여 출력한다. 상기 고출력 증폭기(154)는 상기 하향 RF 신호를 고출력으로 증폭하여 상기 스위치(156)로 출력한다. 상기 스위치(156)는 제1 내지 제3 포트를 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 고출력 증폭기(154)와 연결되며, 상기 제2 포트는 상기 대역통과필터(158)와 연결되고, 상기 제3 포트는 상기 제3 저잡음 증폭기(162)와 연결된다. 상기 스위치(156)는 스위칭 타이밍 신호(switching timing signal: STS)에 따라 상기 제2 포트를 상기 제1 및 제3 포트 중의 하나와 선택적으로 연결하며, 상기 하향 RF 신호를 상기 대역통과필터(158)로 출력하고, 상기 대역통과필터(158)로부터 입력된 상향 RF 신호를 상기 제3 저잡음 증폭기(162)로 출력한다. 상기 STS는 상기 리모트 유닛(140)의 제어부 (미도시)에 의해 제공되며, 상기 제어부는 상기 기지국으로부터 제공된 시간 슬롯 할당 정보에 따른 상기 STS를 상기 스위치(156)로 출력한다. 상기 대역통과필터(158)는 상기 스위치(156)로부터 하향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 안테나(160)로 출력한다. 상기 안테나(160)는 상기 필터링된 하향 RF 신호를 하향 무선 전파로 변환하여 공중으로 전송하고, 공중으로부터 수신한 상향 무선 전파를 상향 RF 신호로 변환하여 상기 대역통과필터(158)로 출력한다.
상기 대역통과필터(158)는 상기 안테나(160)로부터 상향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 제3 저잡음 증폭기(162)로 출력하고, 상기 제3 저잡음 증폭기(162)는 상기 상향 RF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 제2 믹서(164)로 출력한다. 상기 제2 믹서(164)는 상기 제3 저잡음 증폭기(162)로부터 입력된 상향 RF 신호와 상기 분할기(150)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 상향 IF 신호를 생성하여 출력한다. 상기 제2 전광 변환기(166)는 상기 상향 IF 신호를 상향 광신호로 전광 변환하여 출력하고, 상기 제2 파장분할 다중화기(142)는 상기 제2 전광 변환기(166)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 광섬유(130)로 출력한다.
상기 중계 시스템(100)은 선형성을 확보하기 위하여 제한된 변조 지수(modulation index)를 사용하며, 제한된 변조 지수에서 높은 전력의 RF 신호를 전송하기 위해서는 높은 광출력이 요구된다.
그러나, 상기 제1 전광 변환기(114)가 높은 광출력을 갖는 경우에, 상기 제1 전광 변환기(114)에서 발생하는 상대강도잡음(relative intensity noise: RIN)이 문제가 된다. 상대강도잡음은 하기 <수학식 1>로 정의할 수 있다.
Figure 112007039059388-pat00001
상기 <수학식 1>에서, f는 변조 주파수, P는 광출력, ΔP는 광출력의 변화량을 나타낸다. 설정된 변조 주파수에서의 상대강도잡음은 광출력이 클수록 증가한다. 상대강도잡음은 상기 제1 전광 변환기(114)의 이완 진동 주파수(relaxation oscillation frequency)까지 단조 증가하며, 통상적으로 -120dB/Hz~-150dB/Hz 범위의 값을 갖는다.
상기 제2 광전 변환기(144)에서 검출하는 상대강도잡음의 전력은 하기 <수학식 2>로부터 예측할 수 있다.
Figure 112007039059388-pat00002
상기 <수학식 2>에서, PRIN은 상대강도잡음의 전력, PIN은 입력 광출력, RRES는 상기 제2 광전 변환기(144)의 반응도, RLOAD는 상기 제2 광전 변환기(144)의 임피던스(impedance), BW는 변조 대역폭을 의미한다.
도 2는 제1 전광 변환기(114)의 이상적인 광출력 파형을 나타내는 도면이다. 도 2에는, 상기 제1 전광 변환기(114)의 변조 곡선(210)과, 입력 신호의 파형(220)과, 출력 광신호의 파형(230)이 도시되어 있다. 상기 제1 전광 변환기(114)는 입력 신호가 존재하지 않은 경우에도 일정한 광출력을 유지한다. 따라서, 상대강도잡음은 상기 제1 전광 변환기(114)의 동작 상태와 관계없이 항상 발생함을 알 수 있다.
100kHz의 변조 대역폭에 대하여, 상기 도너 유닛(110)의 제1 전광 변환기(114)에서 발생한 상대강도잡음을 상기 리모트 유닛(140)의 제2 광전 변환기(144)에서 검출하는 경우를 예시하자면 아래와 같다.
예1) RIN=-150㏈/㎐, PIN=0㏈m, RRES=1, RLOAD=50ohm, BW=100kHz
PRIN=[-150+(-30)*2+0+17+50]+30
=-113dBm/100kHz
상기 예1에서, 상대강도잡음의 전력을 dBm으로 표현하기 위해 PRIN의 계산식에서 30을 더했다.
예시한 바와 같이, 상대강도잡음의 전력이 -113dBm/100kHz의 작은 값을 가지므로, 낮은 변조 대역폭의 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템에서 상대강도잡음이 크게 문제되지 않을 수 있다.
그러나, 상대강도잡음은 변조 주파수, 변조 대역폭 등과 같은 전광 변환기의 동작 조건에 따라 크게 악화될 수 있다. 통상적으로, 2세대 이동통신은 2GHz 정도의 변조 주파수를 사용하고, 4세대 이동통신은 4GHz 정도의 변조 주파수와 100MHz 정도의 변조 대역폭을 사용한다. 100MHz의 변조 대역폭에 대하여, 상기 제1 전광 변환기(114)에서 발생한 상대강도잡음을 상기 제2 광전 변환기(144)에서 검출하는 경우를 예시하자면 아래와 같다.
예2) RIN=-120dB/Hz, Pin=0dBm, RRES=1, RLOAD=50ohm, BW=100MHz
PRIN=[-120+(-30)*2+0+17+80]+30
=-53dBm/100 MHz
상향 시간 슬롯 동안에, 상기 리모트 유닛(140)의 제2 광전 변환기(144)에서 검출된 후 제2 저잡음 증폭기(146)에서 증폭된 -53dBm의 상대강도잡음이 -25dB의 격리도를 갖는 상기 스위치(156)를 통해 누화되는 양(PLEAK)을 예시하면 아래와 같다.
예3) PLEAK=-53dBm+5dB-25dB
=-73dBm/100MHz
상기 예3에서 5dB는 상기 고출력 증폭기(154)의 이득을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 상기 스위치(156)를 통해 누화된 상대강도잡음은 상기 제3 저잡음 증폭기(162)에 의해 증폭되어 신호대잡음비(signal to noise ratio: SNR)를 악화시키기 때문에, 상기 도너 유닛(110)의 제1 광전 변환기(118)의 수신 감도를 악화시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발 명의 일측면에 따라 중계 시스템의 신호대잡음비 및 수신 감도를 향상시킬 수 있는 리모트 유닛이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따른 중계 시스템의 리모트 유닛은, 기준 주파수 신호를 생성하는 발진기와; 하향 중간 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 하향 무선 주파수 신호를 생성하는 제1 믹서와; 상향 무선 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 상향 중간 주파수 신호를 생성하는 제2 믹서와; 상기 발진기로부터 입력된 상기 기준 주파수 신호를 상기 하향 및 상향 믹서 중의 하나로 선택적으로 출력하는 제1 스위치를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 중계 시스템의 리모트 유닛은, 기준 주파수 신호를 생성하는 발진기와; 하향 중간 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 하향 무선 주파수 신호를 생성하는 제1 믹서와; 상향 무선 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 상향 중간 주파수 신호를 생성하는 제2 믹서와; 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 하향 중간 주파수 신호를 상기 제1 믹서로 출력하거나 차단하는 제1 스위치를 포함한다.
이하에서는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면이다. 상기 중계 시스템(300)은 기지국에 배치된 도너 유닛(310)과, 상기 도너 유닛(310)과 광섬유(330)를 통해 연결된 리모트 유닛(340)을 포함한다.
상기 기지국은 접속 장치(302)를 더 포함하고, 상기 접속 장치(302)는 무선 전파를 공중으로부터 수신하여 얻어진 하향 IF 신호를 상기 도너 유닛(310)으로 출력하고, 상기 도너 유닛(310)으로부터 입력된 상향 IF 신호를 무전 전파로 변환하여 공중으로 전송한다.
상기 도너 유닛(310)은 증폭부(312), 제1 전광 변환기(314), 제1 파장분할 다중화기(316), 제1 광전 변환기(318) 및 제1 저잡음 증폭기(320)를 포함한다.
상기 증폭부(312)는 상기 접속 장치(302)로부터 입력된 하향 IF 신호를 증폭하여 출력한다. 상기 증폭부(312)로는 통상의 IF 증폭기를 사용할 수 있다.
상기 제1 전광 변환기(314)는 상기 증폭부(312)로부터 입력된 하향 IF 신호를 하향 광신호로 전광 변환하여 출력한다. 상기 제1 전광 변환기(314)는 상기 증폭부(314)로부터 입력된 하향 IF 신호에 의해 변조된 제1 파장의 하향 광신호를 출력한다. 상기 제1 전광 변환기(314)로는 통상의 레이저 다이오드를 사용할 수 있다.
상기 제1 파장분할 다중화기(316)는 상기 제1 전광 변환기(314)로부터 입력된 하향 광신호를 상기 광섬유(330)로 출력하고, 상기 광섬유(330)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 제1 광전 변환기(318)로 출력한다. 상기 제1 파장분할 다중화기(316)로는 1*2 도파로열 격자(arrayed waveguide grating: AWG)를 사용할 수 있 고, 상기 도파로열 격자는 제1 및 제2 역다중화 포트(demultiplexing port)와 다중화 포트를 갖고, 상기 제1 및 제2 역다중화 포트는 상기 제1 전광 변환기(314) 및 제1 광전 변환기(318)와 각각 연결되고, 상기 다중화 포트는 상기 광섬유(330)와 연결된다. 필요에 따라, 상기 제1 파장분할 다중화기(316)로서 3-포트 광순환기(optical circulator)를 사용할 수 있고, 상기 광순환기는 제1 내지 제3 포트를 갖고, 상기 제1 및 제3 포트는 상기 제1 전광 변환기(314) 및 제1 광전 변환기(318)와 각각 연결되고, 상기 제3 포트는 상기 광섬유(330)와 연결된다.
상기 제1 광전 변환기(318)는 상기 제1 파장분할 다중화기(316)로부터 입력된 상향 광신호를 상향 IF 신호로 광전 변환하여 출력한다. 상기 제1 광전 변환기(318)로는 통상의 포토다이오드를 사용할 수 있다.
상기 제1 저잡음 증폭기(320)는 상기 제1 광전 변환기(318)로부터 입력된 상향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 접속 장치(302)로 출력한다.
상기 리모트 유닛(340)은 제2 파장분할 다중화기(342), 제2 광전 변환기(344), 제2 및 제3 저잡음 증폭기(346,366), 커플러(coupler: CP, 348), STS 생성 회로(350), 전압제어발진기(352), 제1 및 제2 믹서(356,368), 고출력 증폭기(358), 제1 및 제2 스위치(354,360), 대역통과필터(362), 안테나(364) 및 제2 전광 변환기(370)를 포함한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(342)는 상기 광섬유(330)로부터 입력된 하향 광신호를 상기 제2 광전 변환기(344)로 출력하고, 상기 제2 전광 변환기(370)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 광섬유(330)로 출력한다. 상기 제2 파장분할 다중화 기(342)로는 1*2 도파로열 격자 또는 광순환기를 사용할 수 있다.
상기 제2 광전 변환기(344)는 상기 제2 파장분할 다중화기(342)로부터 입력된 상기 하향 광신호를 하향 IF 신호로 변환하여 출력한다. 상기 제2 광전 변환기(344)로는 통상의 포토다이오드를 사용할 수 있다.
상기 제2 저잡음 증폭기(346)는 상기 제2 광전 변환기(344)로부터 입력된 하향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 출력한다.
상기 커플러(348)는 상기 제2 저잡음 증폭기(346)로부터 입력된 하향 IF 신호를 2분할하고, 분할된 한쌍의 하향 IF 신호를 상기 STS 생성 회로(350) 및 제1 믹서(356)에 각각 출력한다. 예를 들어, 상기 커플러(348)는 입력된 하향 IF 신호를 2분할하고, 상대적으로 낮은 전력을 갖는 분할된 하향 IF 신호를 상기 STS 생성 회로(350)로 출력하고, 상대적으로 높은 전력을 갖는 분할된 하향 IF 신호를 상기 제1 믹서(356)로 출력한다. 상기 커플러(348)로는 입력된 전기 신호를 기설정된 비율(예를 들어, 9:1)로 전력 분할하는 통상의 전력 분할기를 사용할 수 있다.
상기 STS 생성 회로(350)는 상기 커플러(348)로부터 하향 IF 신호를 입력받고, 상기 하향 IF 신호로부터 상기 기지국의 시간 슬롯 할당 정보를 추출하며, 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상향 링크 및 하향 링크 중의 어느 하나를 상기 안테나(364)에 선택적으로 연결하기 위한 STS를 상기 제2 스위치(360)로 출력한다. 이때, 상향 링크는 상기 리모트 유닛(340) 내에서 상향 신호만이 이동하는 선로를 나타내고, 하향 링크는 상기 리모트 유닛(340) 내에서 하향 신호만이 이동하는 선로를 나타낸다. 상기 STS 생성 회로(350)는 STS들을 상기 제1 스위치(354) 및 고출 력 증폭기(358)에 각각 출력한다.
상기 전압제어발진기(352)는 기준 주파수 신호를 생성하여 출력한다. 상기 기준 주파수는 RF보다 크고 IF보다 작은 주파수이다.
상기 제1 스위치(354)는 제1 내지 제3 포트를 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 제1 믹서(356)와 연결되며, 상기 제2 포트는 상기 전압제어발진기(352)와 연결되고, 상기 제3 포트는 상기 제2 믹서(368)와 연결된다. 상기 제1 스위치(354)는 상기 STS 생성 회로(350)로부터 입력된 STS에 따라 상기 제2 포트를 상기 제1 및 제3 포트 중의 하나와 선택적으로 연결함으로써, 상기 전압제어발진기(352)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 상기 제1 및 제2 믹서(356,368) 중의 하나로 선택적으로 출력한다. 즉, 상기 제1 스위치(354)는 하향 시간 슬롯(즉, 하향 신호를 전송하기 위한 시간 슬롯)에서 상기 기준 주파수 신호를 상기 제1 믹서(356)로 출력하고, 상향 시간 슬롯(즉, 하향 신호를 전송하기 위한 시간 슬롯)에서 상기 기준 주파수 신호를 상기 제2 믹서(368)로 출력한다.
상기 제1 믹서(356)는 상기 커플러(348)로부터 입력된 하향 IF 신호와 상기 제1 스위치(354)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 하향 RF 신호를 생성하여 출력한다.
상기 고출력 증폭기(358)는 상기 하향 RF 신호를 고출력으로 증폭하여 상기 제2 스위치(360)로 출력한다. 상기 고출력 증폭기(358)는 상기 STS 생성 회로(350)로부터 STS를 입력받으며, 하향 시간 슬롯에서 파워-온되고, 상향 시간 슬롯에서 파워-오프된다. 상기 고출력 증폭기(358)는 파워-온 상태에서 입력된 하향 IF 신호 를 상대적으로 높은 이득으로 증폭하여 출력하고, 파워-오프 상태에서 입력된 하향 IF 신호를 거의 그대로(또는, 상대적으로 낮은 이득으로 증폭하여) 통과시킨다.
상기 제2 스위치(360)는 제1 내지 제3 포트를 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 고출력 증폭기(358)와 연결되며, 상기 제2 포트는 상기 대역통과필터(362)와 연결되고, 상기 제3 포트는 상기 제3 저잡음증폭기(366)와 연결된다. 상기 제2 스위치(360)는 상기 STS 생성 회로(350)로부터 입력된 STS에 따라 상기 제2 포트를 상기 제1 및 제3 포트 중의 하나와 선택적으로 연결함으로써, 하향 시간 슬롯에서 상기 하향 RF 신호를 상기 대역통과필터(362)로 출력하고, 상향 시간 슬롯에서 상기 대역통과필터(362)로부터 입력된 상향 RF 신호를 상기 제3 저잡음 증폭기(366)로 출력한다.
상기 대역통과필터(362)는 상기 제2 스위치(360)로부터 하향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 안테나(364)로 출력한다. 또한, 상기 대역통과필터(362)는 상기 안테나(364)로부터 상향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 제2 스위치(360)로 출력한다.
상기 안테나(364)는 상기 대역통과필터(362)로부터 입력된 하향 RF 신호를 하향 무선 전파로 변환하여 공중으로 전송하고, 공중으로부터 수신한 상향 무선 전파를 상향 RF 신호로 변환하여 상기 대역통과필터(362)로 출력한다.
상기 제3 저잡음 증폭기(366)는 상기 상향 RF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 제2 믹서(368)로 출력한다.
상기 제2 믹서(368)는 상기 제3 저잡음 증폭기(366)로부터 입력된 상향 RF 신호와 상기 제1 스위치(354)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 상향 IF 신호를 생성하여 출력한다.
상기 제2 전광 변환기(370)는 상기 제2 믹서(368)로부터 입력된 상향 IF 신호를 상향 광신호로 전광 변환하여 출력한다.
전술한 바와 같이, 상기 중계 시스템(300)에 있어서, 상기 제1 스위치(354)가 상향 시간 슬롯에서 상대강도잡음이 제1 믹서(356)를 통해 RF로 주파수 변환되는 것을 억제하고, 상기 고출력 증폭기(358)가 상향 시간 슬롯에서 파워-오프되어 상대강도잡음의 증폭을 억제함으로써, 결과적으로 신호대잡음비 및 상기 도너 유닛(310)의 수신 감도를 향상시킨다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 시분할 듀플렉싱 방식의 중계 시스템을 나타내는 도면이다. 상기 중계 시스템(400)은 도 3에 도시된 중계 시스템(300)과 유사하며, 단지 도 3의 제1 스위치(354)를 분할기(456)로 대체하고, 제1 스위치(452)를 제2 저잡음증폭기(446) 및 제1 믹서(458)의 사이에 개재한 점에서 차이가 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 기술하기로 한다.
상기 중계 시스템(400)은 기지국에 배치된 도너 유닛(410)과, 상기 도너 유닛(410)과 광섬유(430)를 통해 연결된 리모트 유닛(440)을 포함한다. 상기 기지국은 접속 장치(402)를 더 포함하고, 상기 접속 장치(402)는 무선 전파를 공중으로부터 수신하여 얻어진 하향 IF 신호를 상기 도너 유닛(410)으로 출력하고, 상기 도너 유닛(410)으로부터 입력된 상향 IF 신호를 무전 전파로 변환하여 공중으로 전송한다.
상기 도너 유닛(410)은 증폭부(412), 제1 전광 변환기(414), 제1 파장분할 다중화기(416), 제1 광전 변환기(418) 및 제1 저잡음 증폭기(420)를 포함한다.
상기 증폭부(412)는 상기 접속 장치(402)로부터 입력된 하향 IF 신호를 증폭하여 출력한다.
상기 제1 전광 변환기(414)는 상기 증폭부(412)로부터 입력된 하향 IF 신호를 하향 광신호로 전광 변환하여 출력한다.
상기 제1 파장분할 다중화기(416)는 상기 제1 전광 변환기(414)로부터 입력된 하향 광신호를 상기 광섬유(430)로 출력하고, 상기 광섬유(430)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 제1 광전 변환기(418)로 출력한다.
상기 제1 광전 변환기(418)는 상기 제1 파장분할 다중화기(416)로부터 입력된 상향 광신호를 상향 IF 신호로 광전 변환하여 출력한다.
상기 제1 저잡음 증폭기(420)는 상기 제1 광전 변환기(418)로부터 입력된 상향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 접속 장치(402)로 출력한다.
상기 리모트 유닛(440)은 제2 파장분할 다중화기(442), 제2 광전 변환기(444), 제2 및 제3 저잡음 증폭기(446,468), 커플러(448), STS 생성 회로(450), 전압제어발진기(454), 분할기(456), 제1 및 제2 믹서(458,470), 고출력 증폭기(460), 제1 및 제2 스위치(452,462), 대역통과필터(464), 안테나(466) 및 제2 전광 변환기(472)를 포함한다.
상기 제2 파장분할 다중화기(442)는 상기 광섬유(430)로부터 입력된 하향 광신호를 상기 제2 광전 변환기(444)로 출력하고, 상기 제2 전광 변환기(472)로부터 입력된 상향 광신호를 상기 광섬유(430)로 출력한다.
상기 제2 광전 변환기(444)는 상기 제2 파장분할 다중화기(442)로부터 입력된 상기 하향 광신호를 하향 IF 신호로 변환하여 출력한다.
상기 제2 저잡음 증폭기(446)는 상기 제2 광전 변환기(444)로부터 입력된 하향 IF 신호를 저잡음으로 증폭하여 출력한다.
상기 커플러(448)는 상기 제2 저잡음 증폭기(446)로부터 입력된 하향 IF 신호를 2분할하고, 분할된 한쌍의 하향 IF 신호를 상기 STS 생성 회로(450) 및 제1 스위치(452)에 각각 출력한다.
상기 STS 생성 회로(450)는 상기 커플러(448)로부터 하향 IF 신호를 입력받고, 상기 하향 IF 신호로부터 상기 기지국의 시간 슬롯 할당 정보를 추출하며, 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상향 링크 및 하향 링크 중의 어느 하나를 상기 안테나(466)에 선택적으로 연결하기 위한 STS를 상기 제2 스위치(462)로 출력한다. 상기 STS 생성 회로(450)는 STS들을 상기 제1 스위치(452) 및 고출력 증폭기(460)에 각각 출력한다.
상기 제1 스위치(452)는 제1 및 제2 포트를 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 커플러(452)와 연결되며, 상기 제2 포트는 상기 제1 믹서(458)와 연결된다. 상기 제1 스위치(448)는 상기 STS 생성 회로(450)로부터 입력된 STS에 따라 상기 커플러(448)로부터 입력된 하향 IF 신호를 상기 제1 믹서(458)로 출력하거나 차단한다. 즉, 상기 제1 스위치(452)는 하향 시간 슬롯에서 상기 하향 IF 신호를 상기 제1 믹서(458)로 출력하고, 상향 시간 슬롯에서 상기 하향 IF 신호를 차단한다.
상기 전압제어발진기(454)는 기준 주파수 신호를 생성하여 출력한다.
상기 분할기(456)는 상기 기준 주파수 신호를 2분할하여 상기 제1 및 제2 믹서(458,470)에 각각 분할된 기준 주파수 신호를 출력한다.
상기 제1 믹서(458)는 상기 제1 스위치(452)로부터 입력된 하향 IF 신호와 상기 분할기(456)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 하향 RF 신호를 생성하여 출력한다.
상기 고출력 증폭기(460)는 상기 하향 RF 신호를 고출력으로 증폭하여 상기 제2 스위치(462)로 출력한다. 상기 고출력 증폭기(460)는 상기 STS 생성 회로(450)로부터 STS를 입력받으며, 하향 시간 슬롯에서 파워-온되고, 상향 시간 슬롯에서 파워-오프된다. 상기 고출력 증폭기(460)는 파워-온 상태에서 입력된 하향 IF 신호를 상대적으로 높은 이득으로 증폭하여 출력하고, 파워-오프 상태에서 입력된 하향 IF 신호를 거의 그대로(또는, 상대적으로 낮은 이득으로 증폭하여) 통과시킨다.
상기 제2 스위치(462)는 제1 내지 제3 포트를 구비하고, 상기 제1 포트는 상기 고출력 증폭기(460)와 연결되며, 상기 제2 포트는 상기 대역통과필터(464)와 연결되고, 상기 제3 포트는 상기 제3 저잡음증폭기(468)와 연결된다. 상기 제2 스위치(462)는 상기 STS 생성 회로(450)로부터 입력된 STS에 따라 상기 제2 포트를 상기 제1 및 제3 포트 중의 하나와 선택적으로 연결함으로써, 하향 시간 슬롯에서 상기 하향 RF 신호를 상기 대역통과필터(464)로 출력하고, 상향 시간 슬롯에서 상기 대역통과필터(464)로부터 입력된 상향 RF 신호를 상기 제3 저잡음 증폭기(468)로 출력한다.
상기 대역통과필터(464)는 상기 제2 스위치(462)로부터 하향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 안테나(466)로 출력한다. 또한, 상기 대역통과필터(464)는 상기 안테나(466)로부터 상향 RF 신호를 입력받고, RF 이외의 주파수 성분을 제거하여 상기 제2 스위치(462)로 출력한다.
상기 안테나(462)는 상기 대역통과필터(464)로부터 입력된 하향 RF 신호를 하향 무선 전파로 변환하여 공중으로 전송하고, 공중으로부터 수신한 상향 무선 전파를 상향 RF 신호로 변환하여 상기 대역통과필터(464)로 출력한다.
상기 제3 저잡음 증폭기(468)는 상기 상향 RF 신호를 저잡음으로 증폭하여 상기 제2 믹서(470)로 출력한다.
상기 제2 믹서(470)는 상기 제3 저잡음 증폭기(468)로부터 입력된 상향 RF 신호와 상기 분할기(456)로부터 입력된 기준 주파수 신호를 혼합함으로써 상향 IF 신호를 생성하여 출력한다.
상기 제2 전광 변환기(472)는 상기 제2 믹서(470)로부터 입력된 상향 IF 신호를 상향 광신호로 전광 변환하여 출력한다.
전술한 바와 같이, 상기 중계 시스템(400)에 있어서, 상기 제1 스위치(452)가 상향 시간 슬롯에서 상대강도잡음이 제1 믹서(458)로 출력되는 것을 차단하고, 상기 고출력 증폭기가 상향 시간 슬롯에서 파워-오프되어 상대강도잡음의 증폭을 억제함으로써, 결과적으로 신호대잡음비 및 상기 도너 유닛(410)의 수신 감도를 향상시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 중계 시스템의 리모트 유닛은, 스위치를 이용하여 상대강도잡음을 억제하고, 고출력 증폭기의 이득을 조절하여 상대강도잡음의 증폭을 억제함으로써, 상기 중계 시스템의 신호대잡음비 및 수신 감도를 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims (15)

  1. 중계 시스템의 리모트 유닛에 있어서,
    기준 주파수 신호를 생성하는 발진기와;
    하향 중간 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 하향 무선 주파수 신호를 생성하는 제1 믹서와;
    상향 무선 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 상향 중간 주파수 신호를 생성하는 제2 믹서와;
    상기 발진기로부터 입력된 상기 기준 주파수 신호를 상기 하향 및 상향 믹서 중의 하나로 선택적으로 출력하는 제1 스위치를 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    무선 전파의 송수신을 수행하는 안테나와;
    상기 하향 무선 주파수 신호를 상기 안테나로 출력하고, 상기 상향 무선 주파수 신호를 상기 제2 믹서로 출력하는 제2 스위치를 더 포함하고,
    상기 제1 스위치는 하향 시간 슬롯 동안에 상기 기준 주파수 신호를 상기 제1 믹서로 출력하고, 상향 시간 슬롯 동안에 상기 기준 주파수 신호를 상기 제2 믹서로 출력함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 믹서로부터 입력된 하향 무선 주파수 신호를 증폭하여 상기 제2 스위치로 출력하는 증폭기를 더 포함하고,
    상기 증폭기는 하향 시간 슬롯에서는 그 이득이 높게 조절되고, 상향 시간 슬롯에서는 그 이득이 낮게 조절됨을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하향 중간 주파수 신호를 2분할하고, 분할된 한쌍의 하향 중간 주파수 신호를 스위칭 타이밍 신호 생성 회로 및 상기 제1 믹서에 각각 출력하는 커플러와;
    상기 커플러로부터 입력된 하향 중간 주파수 신호로부터 시간 슬롯 할당 정보를 추출하며, 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 발진기를 상기 하향 및 상향 믹서 중의 하나와 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 타이밍 신호를 상기 제1 스위치로 출력하는 상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로를 더 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로는 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 안테나를 상기 제1 및 제2 믹서 중의 하나와 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 타이밍 신호를 상기 제2 스위치로 출력함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로는 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 증폭기의 이득을 조절하기 위한 스위칭 타이밍 신호를 상기 증폭기로 출력함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 리모트 유닛은 상기 중계 시스템의 도너 유닛과 광섬유를 통해 연결되고,
    상기 광섬유로부터 입력된 하향 광신호를 하향 중간 주파수 신호로 광전 변환하여 상기 제1 믹서로 출력하는 광전 변환기와;
    상기 제2 믹서로부터 입력된 상향 중간 주파수 신호를 상향 광신호로 전광 변환하여 상기 광섬유로 출력하는 전광 변환기를 더 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  8. 중계 시스템의 리모트 유닛에 있어서,
    기준 주파수 신호를 생성하는 발진기와;
    하향 중간 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 하향 무선 주파수 신호를 생성하는 제1 믹서와;
    상향 무선 주파수 신호와 상기 기준 주파수 신호를 입력받고, 상향 중간 주파수 신호를 생성하는 제2 믹서와;
    시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 하향 중간 주파수 신호를 상기 제1 믹서로 출력하거나 차단하는 제1 스위치를 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발진기로부터 입력된 기준 주파수 신호를 2분할하여 상기 제1 및 제2 믹서에 각각 분할된 기준 주파수 신호를 출력하는 분할기를 더 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  10. 제8항에 있어서,
    무선 전파의 송수신을 수행하는 안테나와;
    상기 하향 무선 주파수 신호를 상기 안테나로 출력하고, 상기 상향 무선 주파수 신호를 상기 제2 믹서로 출력하는 제2 스위치를 더 포함하고,
    상기 제1 스위치는 하향 시간 슬롯 동안에 상기 하향 중간 주파수 신호를 상기 제1 믹서로 출력하고, 상향 시간 슬롯 동안에 상기 하향 중간 주파수 신호를 차단함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 믹서로부터 입력된 하향 무선 주파수 신호를 증폭하여 상기 제2 스위치로 출력하는 증폭기를 더 포함하고,
    상기 증폭기는 하향 시간 슬롯에서는 그 이득이 높게 조절되고, 상향 시간 슬롯에서는 그 이득이 낮게 조절됨을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하향 중간 주파수 신호를 2분할하고, 분할된 한쌍의 하향 중간 주파수 신호를 스위칭 타이밍 신호 생성 회로 및 상기 제1 스위치에 각각 출력하는 커플러와;
    상기 커플러로부터 입력된 하향 중간 주파수 신호로부터 상기 시간 슬롯 할당 정보를 추출하는 상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로를 더 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로는 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 안테나를 상기 제1 및 제2 믹서 중의 하나와 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 타이밍 신호를 상기 제2 스위치로 출력함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 타이밍 신호 생성 회로는 상기 시간 슬롯 할당 정보에 따라 상기 증폭기의 이득을 조절하기 위한 스위칭 타이밍 신호를 상기 증폭기로 출력함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 리모트 유닛은 상기 중계 시스템의 도너 유닛과 광섬유를 통해 연결되고,
    상기 광섬유로부터 입력된 하향 광신호를 하향 중간 주파수 신호로 광전 변환하여 상기 제1 믹서로 출력하는 광전 변환기와;
    상기 제2 믹서로부터 입력된 상향 중간 주파수 신호를 상향 광신호로 전광 변환하여 상기 광섬유로 출력하는 전광 변환기를 더 포함함을 특징으로 하는 시분할 듀플렉싱 방식의 리모트 유닛.
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