KR101035741B1 - 무선 광 융합 통신 시스템에 있어서의 주파수 변환 방법 및기지국 - Google Patents

무선 광 융합 통신 시스템에 있어서의 주파수 변환 방법 및기지국 Download PDF

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Abstract

광 섬유 전송 경로와 무선 전파 경로를 융합한 무선 광 융합 통신시스템에 있어, 기지국에 있어 제 1 광원 및 제 2 광원과, 중간 주파수대에서 변조 신호를 생성하는 중간 주파수대 신호 발생수단과, 상기 중간 주파수대 신호에서 상기 제 1 광원으로부터의 광 신호를 SSB 광 변조 신호로 변조하는 변조기와, 변조된 광 신호와 제 2 광원으로부터의 광 신호를 혼합하여 광 송신하는 광 혼합기를 이용하여, 어느 일방의 주파수에 대해, 그 차가 소망의 무선 변조 신호 주파수가 되도록 조정하고, 무선 전파 경로에 있어서의 무선 변조 신호의 주파수 채널을 전환한다.

Description

무선 광 융합 통신 시스템에 있어서의 주파수 변환 방법 및 기지국{FREQUENCY CONVERSION METHOD AND BASE STATION IN RADIO OPTICAL FUSION COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광 섬유 전송과 무선통신을 융합시킨 무선 광 융합 통신시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해당 무선 광 융합 통신 시스템에 있어서 무선 주파수를 전환하는 기술에 관한 것이다.
종래로부터 본원 발명자들의 연구에 의해, 광 섬유 전송과 무선통신을 융합시킨 무선 광 융합 통신시스템이 제안되어 있다. 특히 본 발명자들의 방식에서는, 다른 파장의 제 1 및 제 2 레이저 광원을 이용하여 광 신호를 발생시키고, 중간 주파수대 신호를 이용하여 제 1의 광신호를 캐리어 비억압형(unsuppressed-carrier)의 단측파대(single-sideband: SSB)나 양측파대(double-sideband: DSB)로 변조시키며, 상기 변조된 신호를 제 2 광 신호와 함께 혼합하여 송신한다.
광 신호는 광-전기변환되어 무변조 캐리어와 무선변조신호를 생성한다. 무선 통신 경로에서는, 수신 시 무변조 캐리어와 무선변조신호의 승적성분이 획득되어, 중간 주파수대 변조신호가 추출되며, 신호가 복조된다.
이와 같은 자기 헤테로다인(self-heterodyne) 전송방식에 있어서, 수신신호가 안정적으로 재생될 수 있다. 게다가, 기지국으로부터 안테나국까지 광 섬유 전송 경로에 의해 수 km 정도의 거리를 저 손실로 신호를 송신시킬 수 있다. 따라서, 최적의 통신시스템을 실현시킬 수 있다.
도 10은 상술한 방식에 기초한 무선 광 융합 통신시스템의 구성도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 기지국(100), 리모트 안테나국(110), 수신단말(120)을 포함한다. 기지국(100)은 광 섬유 전송 경로(130)를 통해 리모트 안테나국(110)에 접속되어 있다. 리모트 안테나국(110)은 무선 전파 경로(propagation path)(131)를 통해 수신단말(120)에 접속되어 있다.
기지국(100)은 발진 주파수 f1(Hz)로 단일모드 발진하는 제 1 레이저 광원(101)과, 발진 주파수 f2(Hz)로 단일모드 발진하는 제 2 레이저 광원(102)과, 송신되는 정보신호 데이터에 기초하여 변조된 중간 주파수대 변조신호를 발생시키는 중간주파수대 신호발생기(103)를 포함한다.
중간 주파수대 신호발생기(103)로부터 발생된 중간주파수 f_m(Hz)를 갖는 중간주파수대 신호는 변조신호로서 기지국(100) 내의 광 변조기(104)로 입력된다. 상기 광 변조기(104)는 상기 제 1 레이저 광원(101)으로부터의 제 1 광신호를 신호 광으로 변조한다. 본 구성에서는, 광 변조기(104)로서 캐리어 억압형의 광 단측파대(광SSB) 변조기가 이용된다. 따라서, 캐리어 잔류형의 이미지 억압신호가 획득된다.
제 2 레이저 광원(102)으로부터의 제 2 광 신호는 무변조된 채 광 혼합기(105)에 입력된다. 상기 광 혼합기(105)는 상기 광 변조기(104)로부터 입력된 광 신호와 제 2 광 신호를 혼합한다. 광 섬유 전송 경로(130)에 있어서 광 스펙트럼(140)이 도면에 도시되어 있다. 즉, 상기 스펙트럼은 주파수 f2(Hz)의 제 2 광신호(141), 주파수 f1(Hz)의 제 1 광신호(142) 및 주파수 f1+f_m(Hz)의 변조신호(143)를 포함한다.
광 섬유 전송 경로(130)를 통해 기지국에 접속된 리모트 안테나국(110)에서, 광 전기 변환기(111)는 수신된 광 신호에 대해 자승(自乘) 검파를 수행한다. 증폭기(112)는 상기 신호를 증폭시킨다. 증폭된 신호는 안테나(113)로부터 공중으로 방사된다.
상기 무선 신호의 스펙트럼(144)이 도면에 도시되어 있다. 즉, 상기 신호는 캐리어 주파수가 f1-f2(Hz)(예를 들어 밀리 파 주파수)의 이미지 억압형 신호이다.
본 방식에 의하면, 리모트 안테나국(110)은 하측파대(lower-sideband)를 제거하는 무선 주파수대 필터를 필요로 하지 않으며, 수신단말(120)은 발진기 등을 필요하지 않아, 저 비용을 도모할 수 있다.
수신단말(120)에서, 상기 신호는 안테나(121)에 의해 수신되며, 도시하지 않은 증폭기나 밴드 펄스 필터로 입력된다. 검파기(122)는 자승 검파를 이용하여 신호를 검파하고, 검파된 신호를 신호 복조기(123)로 보낸다. 무선신호(144)의 무변조 캐리어(145)와 무선 변조 신호 성분(146)의 2 성분의 승적성분이 생성됨으로써, 중간 주파수대 신호가 재생된다. 상기 중간 주파수대 신호는 신호 복조기(123)에 입력되고 복조되어, 정보 신호 데이터를 획득할 수 있다.
상술한 무선 광 융합 통신시스템을 멀티 셀 환경에 도입하기 위해서는 주파수의 반복 이용과, 인접 셀간의 간섭의 관점으로부터 무선 주파수 채널을 변경하는 것이 바람직하다. 하지만, 종래 이와 같은 무선 주파수 채널을 전환하는 방식은 제안되어 있지 않았다.
본 발명은 상기 종래기술이 가지는 문제점을 감안하여 창출된 것으로 간편하고 고속으로 무선 주파수 채널을 전환하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 주파수 변환방법은 다음 특징을 가진다:
본 발명에 따른 청구항 제 1항 기재의 발명은, 기지국과 리모트 안테나국을 포함하며, 상기 기지국은 무선 변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 신호를 변조 형태를 유지한 채 광 신호로 전기-광학적으로 변환하며, 상기 변환된 신호를 리모트 안테나국까지 광 섬유 경로에 의해 전송하고, 상기 리모트 안테나국은 상기 수신된 광 신호를 광-전기 변환함으로써 무선 변조 신호를 추출하며, 상기 신호를 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 광 융합 통신시스템에서의 방법을 제공한다.
상기 시스템에 있어서, 기지국은 다른 주파수 신호를 발생하는 제 1 광원 및 제 2 광원과, 중간 주파수대에서 변조 신호를 생성하는 중간 주파수대 신호 발생수단과, 상기 중간 주파수대 신호를 이용하여 상기 제 1 광원으로부터의 광 신호를 캐리어 비억압형의 단측파대(SSB) 광 변조 신호, 또는 양측파대(DSB) 광 변조신호로 변조하는 변조기와, 상기 변조된 광 신호와 상기 제 2 광원으로부터의 광 신호를 혼합하여 광 송신 신호를 획득하는 광 혼합기를 포함한다.
본 발명에 따른 상기 구성에 있어서, 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터의 광 신호 중 적어도 하나의 신호 주파수는, 광신호간의 주파수의 차가 소망의 무선 변조 신호 주파수가 되도록 조정되어, 리모트 안테나국에 의해 추출된 무선 변조 신호의 주파수 채널이 전환된다.
청구항 제 2항 기재의 주파수 변환 방법에 있어서, 제 1 광원 및 제 2 광원의 적어도 하나로부터의 광 신호의 주파수는, 상기 광원의 후단(downstream)에 설치된 광 주파수 시프터를 통해 시프트된다.
청구항 제 3항 기재의 발명에 따르면, 상기 청구항 제 2의 광 주파수 시프트는 메인 마하 젠더(main Mach-Zehnder) 내 두 개의 서브 마하 젠더(sub Mach-Zehnder)를 포함하는 광도파로를 구비하고, 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수 발진신호에 따라 구동되며, 상기 주파수는 상기 광 주파수 시프터에 인가된 전압을 변화시켜 상기 광 도파로 사이에서 소정의 위상차를 갖게 함으로써 상기 발진신호 주파수분만큼 시프트된다.
청구항 제 4항 기재의 주파수 변환방법에서, 각 서브 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차는 +π 또는 -π 로 설정되고, 메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π/2와 -π/2 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득할 수 있다.
대안으로, 청구항 제 5항 기재와 같이, 메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차는 +π/2 또는 -π/2로 설정되고, 각 서브 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π와 -π 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득할 수 있다.
청구항 제 6항의 발명에서, 상기 인가된 전압은 소정의 펄스 주파수, 펄스 패턴 및 펄스 전압을 가지는 펄스 열(pulse train)을 포함하여, 상기 무선 변조 주파수를 호핑시킬 수도 있다.
주파수 호핑의 다른 태양으로서, 청구항 제 7항과 같이, 상기 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수 발신신호는 호핑되어, 상기 무선 변조 주파수를 호핑시킬 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환방법을 이용하는 기지국을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 광 융합 통신시스템의 구성도이다.
도 2는 광 섬유 전송 경로에 있어서의 광 스펙트럼이다.
도 3은 무선 변조신호에 있어서의 스펙트럼이다.
도 4는 수신기에 있어서의 수신 파워의 특성도이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 광 주파수 시프터의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 있어서의 광 주파수 시프터의 a-a' 단면도이다.
도 7은 본 발명에 있어서의 광 주파수 시프터의 b-b' 단면도이다.
도 8은 각 광도파로에 있어서의 광 성분의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 각 광도파로에 있어서의 광 성분의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 종래 구성에 있어서의 무선 광 융합 통신시스템의 구성도이다.
* 주요 부호의 설명 *
10 기지국
11 제 1 레이저 광원
12 제 2 레이저 광원
13 중간 주파수대 신호발생기
14 광 변조기
15 주파수 시프터
16 DC 전원기
17 마이크로 안테나국
18 광 혼합기
20 리모트 안테나국
21 광 전기 변환기
22 증폭기
23 안테나
30 수신단말
31 안테나
32 검파기
33 신호 복조기
40 광 섬유 전송 경로
41 무선전파 경로
이하, 본 발명의 바람직하다고 여겨지는 실시형태를 도면에 도시한 실시예를 기초로 설명한다. 또한 실시형태는 하기에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 광 융합 통신시스템의 전체 구성을 도시한다. 상기 시스템의 기본적 요소는 도 10에 도시한 구성과 동일하다. 즉, 상기 시스템은 기지국(10), 리모트 안테나국(20) 및 수신단말(30)을 포함한다. 상기 기지국(10)은 광 섬유 전송 경로(40)를 통해 리모트 안테나국(20)에 접속되어 있다. 상기 리모트 안테나국(20)은 무선 전파 경로(41)를 통해 수신단말(30)에 접속되어 있다.
상술한 바와 같이, 기지국(10)은 발진 주파수 f1(Hz)로 단일 모드 발진하는 제 1 레이저 광원(11)과, 발진 주파수 f2(Hz)로 발진하는 제 2 레이저 광원(12), 중간 주파수대 신호발생기(13) 및 캐리어 억압형 광 단측파대(광 SSB) 변조기(14)를 포함한다. 추가적으로, 본 발명에 따르면, 광 주파수 시프터(15)는 제 2 레이저 광원(12)의 직후단에 설치되어 있다.
리모트 안테나국(20) 및 수신단말(30)의 구성은 도 10의 구성과 동일하다. 리모트 안테나국(20)은 수신된 광 신호를 자승 검파를 이용하여 검파하는 광 전기 변환기(21), 증폭기(22) 및 안테나(23)를 포함한다. 수신 단말(30)은 안테나(31), 도시하지 않은 증폭기나 밴드 패스 필터, 검파기(32) 및 신호 복조기(33)를 포함한다.
본 발명은 무선 전파 경로에 있어서의 무선 주파수를 전환하는 기술을 제공하는 것으로, 본 발명에 관련한 자기 헤테로다인 전송방식의 이점을 이용하여, 제 1 및 제 2 레이저 광원(11 및 12)의 광 주파수를 변화시킴으로써, 무선 주파수를 전환하는 것을 제안한다.
즉, 본 발명에 따르면, 무선 주파수대로서 밀리 파대(millimeter-wave-band)를 상정하고 있다. 밀리 파대의 기기는 고가이다. 또한, 고 안정 기기는 개발이 곤란하다. 따라서, 고속 및 안정적으로 무선 주파수 채널을 전환하는 기술이 필요하다.
자기 헤테로다인 전송방식에 의하면, 두 개의 레이저 광원사이의 광 주파수 차가 무선 전파 경로에 있어서의 무선 주파수가 되기 때문에, 밀리 파대 기기를 이용하지 않고, 무선 주파수 채널을 전환하는 것이 가능하게 된다. 본 발명은 이 특징에 착안한 것으로, 지금까지 자기 헤테로다인 전송 방식의 시스템에서 제안되지 않은, 광 주파수를 변화시키는 것을 제안하는 것이다.
가장 간단한 실시형태로서, 제 1 레이저 광원(11) 또는 제 2 레이저 광원(12) 중 어느 하나의 발진 주파수가 변경되는 것으로 간주한다. 발진 주파수 f1(Hz)와 발진 주파수 f2(Hz) 사이의 차는 무선 주파수 채널이 되기 때문에, 예를 들어 제 1 레이저 광원(11)의 발진 주파수를 높이면 무선 주파수도 높아지고, 따라서 채널을 전환할 수 있다.
상술한 바에 대하여, 도 2, 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 2는 광 섬유 전송 경로(40)에 있어서의 광 스펙트럼을 도시한다. 광 혼합기(18)는 광 신호를 혼합하고, 광 스펙트럼은 주파수 f1+f_m(Hz)의 변조신호(42), 주파수 f1(Hz)의 발진신호(43) 및 주파수 f2(Hz)의 발진신호(44)의 주파수 분포를 나타낸다. 변조신호(42)는 무선 전파 경로에 있어서의 중간 주파수 분만큼 떨어져 있으며, 발진신호(43)는 밀리파 주파수 분만큼 떨어져 있다. 따라서, 발진신호(44)가 예를 들어 f_s(Hz)의 양으로 시프트되면, 변조신호(42)와 발진신호(43) 각각의 주파수도 동일한 양만큼 시프트된다.
무선 전파 경로(41)에서, 도 3에 도시한 바와 같이, 밀리 파대에 있어서 캐리어 성분(45)과 변조 신호성분(46)이 전파된다. 밀리 파대에 있어서 주파수도, 유사하게 f_s(Hz)의 양만큼 시프트된다. 즉, 광 주파수 시프터에 의해 부여된 시프트량에 따라 캐리어 성분 및 신호성분이 임의로 시프트된다.
수신 파워 특성에 대해, 도 4에 도시된 바와 같이, 다중 경로 환경에서는 동일한 정보를 포함하는 복수의 전파가 수신단말에 도달한다. 수신신호의 위상관계에 따라 수신파워(PW)가 큰 폭으로 감소한다고 하는 문제가 있다. 특히 밀리 파와 같은 높은 주파수의 무선신호에 대해서는, 송신 안테나와 수신단말간의 거리(D)를 약간 바꾸는 것만으로, 수신신호 사이의 위상관계가 간단히 변화된다. 그로 인해, 수신 파워의 저하가 발생할 수도 있다. 따라서, 심리스(seamless) 통신이 곤란하게 된다. 그러나 무선 캐리어 주파수를 고속 호핑하고, 동일 정보를 포함하며 거리 특성이 다른 수신 신호를 합성함으로써, 등가적으로 임의의 거리에서 신호를 수신하여도, 수신파워의 저하를 방지할 수 있다.
현재의 기술에 따르면, 반도체 레이저의 발진 주파수를 변경하기 위해서는 온도 제어를 고 정밀도로 행하거나, 레이저 공진기의 길이를 고정밀로 기계 제어할 필요가 있다. 이러한 제어는 반드시 용이하다고는 할 수 없다. 따라서, 최적의 실시형태에서, 제 2 레이저 광원(12)이나 제 1 레이저 광원(11)의 직후단에 광 주파수 시프터(15)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
광 주파수 시프터(15)의 구성에 대해, 도 5 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 5는 광 주파수 시프터(15)의 평면도이고, 도 6은 선 a-a'를 따른 단면도이며, 도 7은 선 b-b'를 따른 단면도이다. 본 광 주파수 시프터(15)는 니오브산리튬을 이용하여 제작되는 X-cutLN 변조기라고 한다. 상기 광 주파수 시프터(15)는 메인 마하 젠더(MMZ)(50) 내에 두 개의 서브 마하 젠더(SMZ)(60 및 70)를 통합한 광 도파로와, 2개의 포트로서 기능하는 RF+DC 전극(Hot)(61 및 71)과, 하나의 포트로서 기능하는 DC 전극(Hot)(51)을 포함한다. RF+DC 전극을 하나의 포트로 형성할 필요는 없다. 서브 마하 젠더 내 RF 전극과 DC 전극은 두 개의 포트로서 직렬하여 배치될 수도 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 서브 마하 젠더(60 및 70)에 있어, GND 전극(62)은 RF+DC 전극(61 및 71)의 양측에 GND 전극(62)으로 기판 표면이 덮이도록 배치된다. 따라서, 예컨대, RF+DC 전극(61)과 GND 전극(62a), RF+DC 전극(61)과 GND 전극(62b), RF+DC 전극(71)과 GND 전극(62b), RF+DC 전극(71)과 GND 전극(62c) 사이에는 각각 RF+DC 전극으로부터 GND 전극으로 전계가 발생된다. 이 때, 전극간의 기판 내에 설치된 광 도파로(63 및 64) 사이에서 광 위상차 π가, 광 도파로(72 및 73) 사이에서도 유사하게 광 위상차 π가 각각 발생되도록 DC 전압이 인가된다.
광 주파수 시프터(15)에 접속된 DC 전원기(16)는 DC 전압을 인가한다. 개별 전압은 3개의 전극, 즉 RF+DC 전극(61 및 71), 후술하는 DC 전극(51)의 세 개의 전극에 인가될 수 있다.
또한, 주파수 시프트량에 대응하여 RF 주파수 f_s(Hz)의 RF 발진신호는 RF+DC 전극(61 및 71)으로 입력되어, 제 2 레이저 광원(12)의 발진 주파수 f2(Hz)가 f_s(Hz)의 양만큼 시프트된 광 성분을 생성한다. RF 발진신호는 광 주파수 시프터(15)에 접속된 마이크로파 발진기(17)로부터 생성된다.
도 7을 참조하면, DC 전극(51)은 메인 마하 젠더(50)의 중앙에 배치되고, GND 전극(62d 및 62e)은 DC 전극(51)의 양측에 배치된다. 광 도파로(63 및 64)가 합성되어 형성된 광 도파로(52), 광 도파로(72 및 73)가 합성되어 형성된 광 도파로(53)가 기판에 배치되어, 광 도파로(52)는 전극(51 및 62d) 사이에 배치되고, 광 도파로(53)는 전극(51 및 62e) 사이에 배치된다.
DC 전극(51)에 전압이 인가되면, f_s(Hz)의 양만큼 상측파대에(즉, +f_s의 양만큼) 또는 하측파대에(즉, -f_s의 양만큼) 시프트된 발진 주파수가 획득된다. 즉, 상측파대 시프트 또는 하측파대 시프트 동안 광 도파로 W1(52) 및 광 도파로 W2(53)에 하기 표와 같은 유도 위상량을 발생시키도록 전압이 DC 전극(51)으로 인가된다.
광 도파로 상측파대 시프트 하측파대 시프트
W1(52) -π/4 +π/4
W2(53) +π/4 -π/4
이하, 보다 상술한다.
도 8의 (a)~(g) 및 도 9의 (a)~(g)를 참조하면, 각각 광 도파로(63, 64, 72, 73, 52, 53) 및 광 도파로(52, 53)의 광 성분을 도시한다. 광 도파로(52 및 53)는 광 도파로(54)로 합성된다. 도 8은 상측파대 시프트시의 광 성분을 도시한다. 도 8에서, (a)는 광 도파로(63)의 광 성분, (b)는 광 도파로(64)의 광 성분, (c)는 광 도파로(72)의 광 성분, (d)는 광 도파로(73)의 광 성분, (e)는 광 도파로(52)의 광 성분, (f)는 광 도파로(53)의 광 성분, (g)는 광 도파로(54)의 광 성분을 도시한다. 또는 도 9는, 하측파대 시프터(54)시의 광 성분을 도시한다. 도 9에서, (a)는 광도파로(63)의 광 성분, (b)는 광도파로(64)의 광 성분, (c)는 광도파로(72)의 광 성분, (d)는 광도파로(73)의 광 성분, (e)는 광도파로(52)의 광 성분, (f)는 광도파로(53)의 광 성분, (g)는 광도파로(54)의 광성분을 도시한다.
도시한 바와 같이, RF+DC 전극(61 및 71)에 입력된 RF 발신신호를 조정함으로써, 도 8의 광 성분(a)와 (b), (c)와 (d), 도 9의 광 성분(a)와 (b), (c)와 (d)의 위상이 각각 π의 양만큼 시프트될 수 있다.
또한, DC 전극(51)에 인가된 전압을 조정함으로써, 도 8의 광 성분(e)와 (f)에서는 π/2의 위상차가, 도 9의 광 성분 (e)와 (f)에서는 -π/2의 위상차가 발생된다.
따라서, 출력측의 광 도파로(54)에 있어서는, 성분 세그먼트 J+1이 도 8의 광 성분 (g)으로 강조되어, 인가된 RF 신호와 동등한 주파수 안정성을 가지는 시프트 성분을 추출할 수 있게 된다.
한편, 도 8 및 도 9의 광 성분 (g) 사이에 성분 세그먼트 J0에 대하여 좌우 반전이 존재하므로, 도 9에서, 성분 세그먼트 J-1가 강조되게 된다.
이상과 같은 구성에 의해, 광 주파수 시프터를 이용하는 시프트부와 비시프트부 사이에서 입력 RF 신호의 주파수와 동일한 시프트량이 설정될 수 있다. 또한, RF 주파수의 두 배의 시프트량을 얻을 수도 있다.
즉, 상기의 원리를 이용함으로써, DC 전극(51)에 인가된 전압이 도 8 및 도 9의 경우 사이에서 전환되면, 도 2와 같이 RF 주파수 f_s의 두 배의 주파수 시프트량을 용이하게 얻을 수 있다.
두 배의 시프트를 실현하는 것은 시프트 주파수의 고효율성 뿐만 아니라, RF 주파수의 상승에 동반하는 고Vπ화를 억제할 수 있다. 따라서, 광 변조 지수의 조정을 큰폭으로 저감할 수 있다. 일반적으로, 상기 조정은 각 주파수 변경마다 수행된다.
광 주파수 시프터(15)는, 제 1 레이저 광원(11)의 직후단, 즉 제 1 레이저 광원(11)과 광 변조기(14)와의 사이에 설치될 수도 있다. 이와 같이 광 주파수 시프터가 광원의 직후에 설치되면, 광원의 광량이 크고, 변조 스펙트럼이 없기 때문에 시프트 조정이 용이하게 수행될 수 있다. 광 주파수 시프터(15)는 광 변조기(14)의 직후에 배치될 수도 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 메인 마하 젠더(50)에 인가된 전압의 조정에 의해, 광 도파로(52 및 53) 사이의 위상차는 │π/2│로 고정된다. 상기 조건에서, 서브 마하 젠더(60 및 70)는 서로 반대 극성을 갖도록 구성하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 상기 실시형태에 따르면, 서브 마하 젠더(60 및 70)가 도 8과 도 9에 도시한 바와 같이, 각각 π의 위상차를 가진다. 본 실시형태에 따르면, 하나의 서브 마하 젠더(60 및 70)의 위상차는 -π 또는 +π로 설정되어, 메인 마하 젠더의 위상차는 │π/2│가 된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, DC 전원기(16) 대신에 펄스 발생기를 이용할 수 있다. 이 경우, 광 주파수 시프터가 고속의 펄스열에 따라 구동되어, 무선 신호가 펄스 주파수, 펄스 패턴, 펄스전압에 기초하여 고속으로 주파수 호핑될 수도 있다. 이와 같이 주파수 호핑하면, 도 4에 도시한 수신단말(30)의 수신 파워 특성과 같이, 주파수 다이버시티(diversity) 효과를 얻을 수 있기 때문에, 다중 경로 환경에 강한 내성을 가진다.
주파수 호핑을 발생시키는 방법으로서, 상기 RF 신호를 발진하는 마이크로파 발진기(17)에 대신하여 공지의 호핑 신시사이저(synthesizer)를 이용할 수도 있다. 본 발명에 따르면, 시프트량은 주파수 f_s에 의존하기 때문에, 주파수가 호핑될 수도 있다. 무선 주파수대의 캐리어 성분과 변조신호 성분 모두 유사하게 호핑될 수 있다.
이상의 발명에 의해 다음과 같은 효과를 낸다.
즉, 본 발명에 따르면, 레이저 광원의 광 주파수를 변경함으로써, 임의의 레벨로 주파수를 시프트하고, 무선 주파수 채널을 전환할 수 있다. 특히, 광 주파수 시프터를 이용하면, 레이저 광원에 대한 복잡한 광주파수 제어기능을 제공할 필요가 없다. 이는 고속으로 안정한 무선 주파수 채널의 전환에 기여한다. 이때, 광 주파수 시프터를 구동하는 회로는 밀리 파대의 부품을 이용하지 않기 때문에, 회로의 저비용을 도모할 수 있다.
상술한 두 배의 주파수 시프터를 이용하면, 광 주파수 시프터에 입력되는 발진신호로서 저 주파수의 입력신호가 이용되어도, 보다 큰 주파수 채널의 변경이 가능하다.
게다가, 간편하게 주파수 호핑이 실현되기 때문에, 무선 전파 경로가 다중 경로 환경인 경우에, 주파수 다이버시티 효과에 의해 고품질의 통신이 가능하게 된다.
본 발명은 무선 주파수 채널을 전환하는 방식의 무선 광 융합 통신시스템에 이용가능하다.

Claims (14)

  1. 기지국과 리모트 안테나국을 포함하며, 상기 기지국은 무선 변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 신호를 변조 형태를 유지한 채 광 신호로 전기-광학적으로 변환하며, 상기 변환된 신호를 리모트 안테나국까지 광 섬유 경로에 의해 전송하고, 상기 리모트 안테나국은 상기 수신된 광 신호를 광-전기적으로 변환함으로써 무선 변조 신호를 추출하고, 상기 신호를 안테나를 통해 무선으로 송신하며, 상기 기지국은 다른 주파수의 광 신호를 발생하는 제 1 광원 및 제 2 광원과, 중간 주파수대에서 변조 신호를 생성하는 중간 주파수대 신호 발생수단과, 상기 중간 주파수대 신호를 이용하여 상기 제 1 광원으로부터의 광 신호를 캐리어 비억압형의 단측파대(SSB) 광 변조 신호, 또는 양측파대(DSB) 광 변조신호로 변조하는 변조기와, 상기 변조된 광 신호와 상기 제 2 광원으로부터의 광 신호를 혼합하여 광 송신 신호를 획득하는 광 혼합기를 포함하는 무선 광 융합 통신 시스템에 있어서의 주파수 변환 방법으로서,
    상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원으로부터의 광 신호 중 적어도 하나의 신호 주파수에 대해, 광신호간의 주파수의 차가 소망의 무선 변조 신호 주파수가 되도록 조정함으로써, 상기 리모트 안테나국에 의해 추출된 무선 변조 신호의 주파수 채널을 전환하는 단계를 포함하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원의 적어도 하나로부터의 광 신호의 주파수는, 상기 광원의 후단에 설치된 광 주파수 시프터를 통해 시프트되는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광 주파수 시프터는, 메인 마하 젠더(main Mach-Zehnder) 내에 두 개의 서브 마하 젠더(sub Mach-Zehnder)를 포함하는 광 도파로를 구비하고, 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수의 발진신호에 따라 구동되며, 상기 주파수는 상기 광 주파수 시프터에 인가된 전압을 변화시켜 상기 광 도파로 사이에서 소정의 위상차를 발생시킴으로써 상기 발진 신호 주파수분만큼 시프트되는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    각 서브 마하 젠더의 도파로간 소정 위상차는 +π 또는 -π 로 설정되고, 메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π/2와 -π/2 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차는 +π/2 또는 -π/2로 설정되고, 각 서브 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π와 -π 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인가된 전압은 소정의 펄스 주파수, 펄스 패턴 및 펄스 전압을 가지는 펄스 열(pulse train)을 포함하여, 상기 무선 변조 신호의 주파수를 호핑시키는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  7. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수의 발진신호는 호핑되어, 상기 무선 변조 신호의 주파수를 호핑시키는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 주파수 변환 방법.
  8. 기지국과 리모트 안테나국을 포함하며, 상기 기지국은 무선 변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 신호를 변조 형태를 유지한 채 광 신호로 광-전기적으로 변환하며, 상기 변환된 신호를 리모트 안테나국까지 광 섬유 경로에 의해 전송하고, 상기 리모트 안테나국은 상기 수신된 광 신호를 광-전기적으로 변환함으로써 무선 변조 신호를 추출하며, 상기 신호를 안테나를 통해 무선으로 송신하는 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국으로서,
    다른 주파수의 광 신호를 발생하는 제 1 광원 및 제 2 광원과, 중간 주파수대에서 변조 신호를 생성하는 중간 주파수대 신호 발생수단과, 상기 중간 주파수대 신호를 이용하여 상기 제 1 광원으로부터의 광 신호를 캐리어 비억압형의 단측파대(SSB) 광 변조 신호, 또는 양측파대(DSB) 광 변조신호로 변조하는 변조기와, 상기 변조된 광 신호와 상기 제 2 광원으로부터의 광 신호를 혼합하여 광 송신 신호를 획득하는 광 혼합기와, 상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원으로부터의 광 신호 중 적어도 하나의 신호 주파수에 대해, 광신호간의 주파수의 차가 소망의 무선 변조 신호 주파수가 되도록 조정 가능한 조정수단을 구비하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 광원 및 상기 제 2 광원의 적어도 하나의 후단에 설치되며, 상기 광원으로부터의 광 신호의 주파수를 시프트시키는 광 주파수 시프터를 더 포함하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광 주파수 시프터는 메인 마하 젠더(main Mach-Zehnder) 내에 두 개의 서브 마하 젠더(sub Mach-Zehnder)를 포함하는 광 도파로를 구비하며, 상기 각 서브 마하 젠더는 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 발진신호 및 전압이 공급되는 전극을 포함하고, 상기 메인 마하 젠더는 소정의 전압이 공급되는 전극을 포함하며, 상기 광 주파수 시프터는 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수의 발진신호에 따라 구동되며, 상기 주파수는 상기 광 주파수 시프터에 인가된 전압을 변화시켜 상기 광 도파로 사이에서 소정의 위상차를 발생시킴으로써 상기 발진 신호 주파수분만큼 시프트되는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  11. 제 10항에 있어서,
    각 서브 마하 젠더의 도파로간 소정 위상차는 +π 또는 -π 로 설정되고, 메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π/2와 -π/2 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  12. 제 10항에 있어서,
    메인 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차는 +π/2 또는 -π/2로 설정되고, 각 서브 마하 젠더의 도파로 간 소정 위상차가 +π와 -π 사이에서 반전되도록 전압을 인가하며, 광원으로부터의 광 신호의 주파수가 상측파대 및 하측파대로 각각 상기 소정의 주파수분만큼 시프트되어, 상기 소정의 주파수의 2배에 상당하는 주파수 시프트량을 획득하는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  13. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인가된 전압은 소정의 펄스 주파수, 펄스 패턴 및 펄스 전압을 가지는 펄스 열(pulse train)을 포함하여, 상기 무선 변조 신호의 주파수를 호핑시키는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
  14. 제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 시프트량을 결정하는 소정의 주파수의 발진신호는 호핑되어, 상기 무선 변조 신호의 주파수를 호핑시키는, 무선 광 융합 통신시스템에 있어서의 기지국.
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