KR101006672B1 - 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템 - Google Patents

Abstract

광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템에 대해 개시한다. 본 발명은 교환기와 연결되는 유무선망, 이동통신단말기와 연결되는 유무선망을 형성시키고, 교환기와 이동통신단말기를 정합시키는 기지국과, 그리고 상기 기지국에 연결되며, 이웃 기지국과의 중첩지역의 중앙에 설치되어 상기 기지국에 섹터를 형성시키는 광중계기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 하나의 셀에 대해 광중계기를 이용하여 멀티 섹터 방식으로 구성함으로써 셀간의 중첩지역을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 높은 전송율을 갖는 변조방식을 적용하는 지역이 늘어나 상대적으로 평균전송 속도를 높일 수 있으므로 고속 무선 데이터 통신을 구현할 수 있다.

광중계기, 멀티섹터, 기지국

Description

광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템{Mobile communication system for composing base station of multi sector by optical repeater}

도 1은 기지국간 중첩지역을 도식적으로 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 광중계기를 이용한 멀티 섹터 방식으로 구성한 상태에서의 기지국간 중첩지역을 도식적으로 나타낸 도면,

도 3은 본 발명의 광중계기에 의해 발생되는 중첩지역을 도시적으로 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 적용되는 광중계기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 기지국 2 : 광중계기

21 : 안테나 22 : RF모듈

23 : 광모듈

A : 기지국 커버리지 B : 기지국간 중첩지역

C : 섹터 D : 광중계기간 중첩지역

본 발명은 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템에 관한 것으로, 특히 셀간의 중첩을 최소화하여 높은 전송율을 갖는 변조방식을 적용하는 지역을 확장시키기 위한 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템에 관한 것이다.

이동통신 분야에 있어 그 분류는 크게 서킷(circuit)망을 이용하는 음성 서비스와 패킷(packet)망을 이용하는 데이터(data) 서비스로 나눌 수 있다. 음성서비스에 있어 CDMA(Code Division Multiple Access) 구조상 셀간의 중첩이 서비스의 품질에 영향을 주기는 하나 체감적으로 큰 요소로 작용하지 않았다.

그러나, 2.3GHz 휴대인터넷 사업의 data서비스에서는 셀간의 중첩이 가입자의 전송속도를 현저하게 저하시키는 요인이 되고 있다. 이는 데이터(data) 서비스에 있어 적응변조(adaptive modulation)을 적용하는 시스템에서 C/I값으로 변조방식을 결정함에 기인한 것이다. 여기서, 적응변조(Adaptive modulation)란 낮은 C/I 값을 갖는 환경에서는 BPSK(Binary Phase Shift Keying)나 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 같은 낮은 전송율을 갖는 변조방식을 채택을 하고, 높은 C/I 값을 갖는 환경에서는 16QAM이나 64QAM 같은 높은 전송율을 갖는 변조방식을 채택하는 기술을 말한다.

이를 위하여 고속의 무선 데이터(data) 통신을 수행하기 위해서는 음성과 달 리 중첩되는 셀의 면적을 최소화하여 평균전송 속도를 높이는 것이 필요하다. 단절없는 서비스를 위한 핸드 오프(hand-off)를 제공하기 위하여 셀간의 중첩지역이 없을 수는 없으나, 그 면적을 최소화한다면 높은 전송율을 갖는 변조방식을 적용하는 지역이 늘어나 상대적으로 평균전송 속도를 높일 수 있다.

또한, 고속 무선 data 서비스에서 광중계기는 서로 다른 두개의 채널을 형성함으로서 채널간의 상관성(correlation)을 감소시켜 페이딩(fading)으로 인한 채널의 열화를 막을 수 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은, 셀간의 중첩을 최소화하여 높은 전송율을 갖는 변조방식을 적용하는 지역을 확장시키기 위해, 기지국의 서비스 커버리지(coverage) 확장용으로 사용하는 이동통신용 광중계기를 이용하여 멀티 섹터 방식으로 구성하여 셀간의 중첩 지역을 최소화시키는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서 본 발명은 교환기와 연결되는 유무선망, 이동통신단말기와 연결되는 유무선망을 형성시키고, 교환기와 이동통신단말기를 정합시키는 기지국; 및 상기 기지국에 연결되며, 이웃 기지국과의 중첩지역의 중앙에 설치되어 상기 기지국에 섹터를 형성시키는 광중계기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 광중계기는, 상기 해당 기지국을 다수의 섹터로 구성하도록 하 는 광모듈, RF모듈 및 안테나로 형성된 적어도 하나 이상의 장치를 포함하여 이루어진다. 구체적으로 상기 광중계기는, 인접하는 3개 혹은 2개의 기지국 중앙에 설치되며, 상기 기지국간의 중첩지역을 2 섹터 내지 3 섹터로 형성시킨다.

한편, 상기 광모듈은, 상기 기지국에 광 케이블로 접속되며, 이동통신단말기로부터 전송된 순방향 통신 신호들을 광복조하여 순방향 통신용 광신호를 발생하여 광 케이블을 통해 기지국으로 전송하거나, 기지국으로부터 전송된 역방향 통신 신호들을 파장 분할 다중화에 의한 역방향 통신용 RF신호로 변환하는 장치를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 RF모듈은, 상기 기지국으로부터 전송된 광신호를 RF신호로 역변환하여 안테나로 전송하거나, 안테나의 RF신호를 광신호로 변환하는 변환기; 상기 RF신호를 송신채널 및 수신채널 신호로 분리 전송하여 증폭기, 필터, 및 안테나를 통해 공간에 전파 또는 안테나, 필터, 저잡음증폭기를 통하여 수신하는 송수신기; 상기 광중계기의 운용상태 감시, 고장 감시, 운용 데이터베이스 제어를 위해 상기 기지국과 연동되는 제어기; 및 전원공급하기 위한 파워 서플라이를 포함하여 이루어진다. 그리고, 상기 기지국과 광중계기 사이에는, 상기 기지국에 RF 케이블로 연결되며, 하기하는 인터페이스로부터 출력되는 FA별 송수신신호를 멀티 FA신호로 결합함과 아울러 중간주파수(IF)로 변환하도록 구성되는 업다운변환부; 및 각 기지국간의 중첩지역의 중앙에 설치되는 광중계기와 상호 연결되어 RF신호를 광신호로 변환하여 FA별 송신채널, 수신채널 신호로 분리하여 출력하도록 구성되는 인터페이스를 더 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 기지국간 중첩지역을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 1은 기지국을, A는 기지국 커버리지(coverage)를, B는 기지국(1)간의 중첩지역을 각각 나타낸다.

이 때, 2.3GHz 휴대인터넷을 이용한 데이터 전송에 있어 상기 기지국(1)간의 중첩지역인 B에서는 전송속도가 저하되게 된다.

도 2는 본 발명의 광중계기를 이용한 멀티 섹터 방식으로 구성한 상태에서의 기지국간 중첩지역을 도식적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 1은 기지국을, 2는 광중계기를, A는 기지국 커버리지(coverage)를, B는 기지국(1)간의 중첩지역을, C는 광중계기(2)에 의해 구성된 섹터(sector)를 각각 의미한다.

이와 같이, 광중계기(2)는 3 섹터로 구성되어 3개의 기지국(1)으로부터 광케이블을 통해 신호를 전송받아 각각의 기지국(1) 방향으로 방사하도록 구성되어 있다. 도시된 바와 같이 옴니(omni) 형태가 아닌 섹터(sector)형 광중계기(2)를 이용하여 기지국(1)간의 중첩지역인 B를 감소시키고 있음을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 광중계기에 의해 발생되는 중첩지역을 도시적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, C는 광중계기(2)에 의해 구성된 섹터(sector)를, D는 광중계기(2)에 의해 발생되는 중첩지역을 각각 의미한다.

이와 같이, 광중계기(2) 섹터간의 간섭이 발생할 수 있으나, 광중계기(2)의 출력조정과 적정 빔폭을 갖는 안테나를 선정함으로써 중첩지역인 D의 최소화가 가능하다.

도 4는 본 발명에 적용되는 광중계기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 광중계기(2)는 기본적으로 안테나(21), RF모듈(22), 광모듈(23)로 이루어져 있다. 상기 각 광모듈(23)은 해당 기지국(1)에 광케이블을 통해 접속되어 있다.

본 실시예에서는 3 섹터의 구성에 대해 예시하고 있으나, 2 섹터를 포함하여 다양한 섹터를 구성할 수 있다.

각 기지국(1)간의 중첩지역이 형성된 B의 중앙에 광중계기(2)를 설치하며, 이 광중계기(2)에는 본 실시예에서와 같이 3개의 섹터 형성을 위한 안테나(21), RF모듈(22), 광모듈(23)이 각각 각 기지국(1)별로 마련되게 된다. 즉, 하나의 기지국(1)에 안테나(21), RF모듈(22), 광모듈(23)이 연결되게 된다.

상기 기지국(1)은 교환기와 단말기(Mobile phone)를 연결시키기 위해 교환기와 기지국(1)을 연결하는 유선망, 기지국(1)과 단말기를 연결하는 무선망과 이러한 유무선을 연결하기 위한 안테나(21), 송신기, 수신기 및 전원장치로 구성되어 있으며, 이들의 상호 접속이 가능하도록 정합기능을 담당한다.

상기 기지국(1)과 광모듈(23) 사이에는, 도시되지 않았으나, 업다운변환부, 인터페이스가 마련되어 있다. 이 업다운변환부는 인터페이스와 일반적으로 RF 케이블로 연결되며 인터페이스로부터 출력되는 FA별 송수신신호를 멀티 FA신호로 결합함과 아울러 중간주파수(IF)로 변환하도록 구성되어 있으며, 기지국(1)은 업다운변환부로부터 출력되는 신호를 제공받아 동일 셀 내의 제반 장치들을 제어하도록 처리회로와 메모리로 구성되어 있다. 그리고, 상기 인터페이스는 B의 중앙에 설치되는 광중계기(2)와 상호 연결되어 RF신호를 광신호로 변환하여 FA별 송신채널(TX), 수신채널(RX0, RX1) 신호로 분리하여 출력하도록 구성되어 있는데, 이 인터페이스는 광중계기(2)를 접속 수용할 수 있을 뿐만 아니라 다수의 원격 RF 장치도 접속 수용할 수 있다. 광중계기(2)는 옥외에 설치되어 해당 무선신호를 저잡음증폭 및 변조한 후 다른 중계기와 송수신할 수 있도록 구성될 수 있으며, 개인 이동통신단말기와 음성 및 데이터를 상호 송수신하는 기능을 수행한다.

상기 인터페이스에 연결되는 광중계기(2)의 광모듈(23)은 광케이블로 접속되며, 상기 광모듈(23)은, 상기 인터페이스와 RF모듈(22) 사이의 전송 신호에 대해 광신호로의 변환하거나, 광신호를 RF신호로의 변환을 수행한다. 이와 같이, 광모듈(23)은 이동통신단말로부터 전송된 순방향 통신 신호들을 광복조하여 순방향 통신용 광신호를 발생하여 광 케이블을 통해 기지국(1)으로 전송하거나, 기지국(1)으로부터 전송된 역방향 통신 신호들을 파장 분할 다중화에 의한 역방향 통신용 RF신호로 변환하는 기능을 수행한다.

한편, 상기 광모듈(23)에 접속되는 RF모듈(22)은, 안테나(21)를 통해 전송되 는 신호를 처리하기 위해 송수신기, 필터, 및 복조기 등으로 구성되어 있다. 구체적으로, 변환기, 송수신기, 저전력증폭기, 저잡음증폭기, 필터, 제어기, 파워 서플라이 등으로 구성되어 진다. 상기 변환기는 광케이블을 통해 전송된 광신호를 RF신호로 역변환하여 안테나(21)로 전송하며 안테나(21)의 RF신호를 광신호로 변환하여 광모듈(23)로 전송한다. 상기 송수신기는 RF신호를 TX, RX0, RX1로 분리 전송하여 각각의 증폭기, 필터, 및 안테나(21)를 통해 공간에 전파 또는 안테나(21), 필터, 저잡음증폭기를 통하여 수신된다. 한편, 운용상태 감시, 고장 감시, 운용 데이터베이스 제어 등을 위하여 기지국(1)과 연동되는 제어기와 전원공급을 하기 위한 파워 서플라이와 각 중요 파트별 전원 유닛이 내장된다. 또한 별도의 백업 배터리를 설치할 수 있다. 전원은 동일 건물 내에는 기지국(1) 전원에서 공급이 이루어질 수 있으며, 원격으로 관리될 경우에는 별도의 전원장치가 마련되어야 한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템은, 하나의 셀에 대해 광중계기를 이용하여 멀티 섹터 방식으로 구성함으로써 셀간의 중첩지역을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 높은 전송율을 갖는 변조방식을 적용하는 지역이 늘어나 상대적으로 평균전송 속도를 높일 수 있으므로 고 속 무선 데이터 통신을 구현할 수 있다.

또한, 고속 무선 데이터 서비스에서 광중계기는 서로 다른 두개의 채널을 형성함으로써 채널간의 상관성을 감소시켜 페이팅(fading)으로 인한 채널의 열화를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 교환기와 연결되는 유무선망, 이동통신단말기와 연결되는 유무선망을 형성시키고, 교환기와 이동통신단말기를 정합시키는 기지국; 및

   상기 기지국에 연결되며, 이웃 기지국과의 중첩지역의 중앙에 설치되어 상기 기지국 및 상기 이웃 기지국에 섹터를 형성시키는 광중계기

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광중계기는,

   상기 기지국 및 상기 이웃 기지국을 다수의 섹터로 구성하도록 하는 광모듈, RF모듈 및 안테나로 형성된 적어도 하나 이상의 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광중계기는,

   인접하는 3개 혹은 2개의 기지국 중앙에 설치되며, 상기 3개 혹은 2개의 기지국간의 중첩지역을 2 섹터 또는 3 섹터로 형성시키는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광모듈은,

   상기 기지국 및 상기 이웃 기지국에 광 케이블로 접속되며, 이동통신단말기로부터 전송된 순방향 통신 신호들을 광복조하여 순방향 통신용 광신호를 발생하여 광 케이블을 통해 해당 기지국으로 전송하거나, 기지국으로부터 전송된 역방향 통신 신호들을 파장 분할 다중화에 의한 역방향 통신용 RF신호로 변환하는 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 RF모듈은,

   상기 기지국 또는 상기 이웃 기지국으로부터 전송된 광신호를 RF신호로 역변환하여 안테나로 전송하거나, 안테나의 RF신호를 광신호로 변환하는 변환기;

   상기 RF신호를 송신채널 및 수신채널 신호로 분리 전송하여 증폭기와 필터 및안테나를 통해 공간에 전파 또는 안테나와 필터 및 저잡음증폭기를 통하여 수신하는 송수신기;

   상기 광중계기의 운용상태 감시 또는 고장 감시 또는 운용 데이터베이스 제어를 위해 상기 기지국 또는 상기 이웃 기지국과 연동되는 제어기; 및

   전원공급하기 위한 파워 서플라이

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기지국과 광중계기 사이에는,

   상기 기지국 및 상기 이웃 기지국에 RF 케이블로 연결되며, 하기하는 인터페이스로부터 출력되는 FA별 송수신신호를 멀티 FA신호로 결합함과 아울러 중간주파수(IF)로 변환하도록 구성되는 업다운변환부; 및

   각 기지국간의 중첩지역의 중앙에 설치되는 광중계기와 상호 연결되어 RF신호를 광신호로 변환하여 FA별 송신채널, 수신채널 신호로 분리하여 출력하도록 구성되는 인터페이스

   를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용한 멀티섹터 기지국의 이동통신시스템.

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