KR20080081699A - 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는유무선 통합 네트워크 시스템 및 이를 위한 신호제어방법 - Google Patents

하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는유무선 통합 네트워크 시스템 및 이를 위한 신호제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선단말(Mobile Station)들과 통신을 수행할 수 있는 기지국(Base Station)과 상기 기지국과 광섬유로 연결된 중계국(Remote Station)을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 무선서비스 채널 상태에 따라 TDD(Time Division Duplexer) 및 FDD(Frequency Division Duplexer) 전송방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 시스템에 있어서, TDD 및 FDD 각각의 개별신호 및 TDD와 FDD가 결합된 하이브리드 듀플렉싱(Hybrid Duplexing)된 신호를 송수신하고, TDD 하향신호와 FDD 하향신호와의 채널 결합 및 모드 제어신호를 발생하는 기지국과, 상기 기지국으로부터 RF 신호를 입력받아 이를 하향 광신호로 변환 및 이를 출력하고, 상기 무선단말로부터 상기 중계국으로 입력되는 상향 광 신호를 상기 기지국으로 전달하는 기지국 도너(Base Station donor)와, 상기 무선단말의 무선 서비스 채널 상태에 따라 해당하는 모드로의 동작을 스위칭하고, 상기 기지국 도너로부터 전송되는 하향 광신호를 증폭하고, 이를 안테나를 통해 상기 무선단말로 제공하는 중계국을 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에 관한 것이다.
Figure P1020070022110
하이브리드 듀플렉싱, 시분할, 주파수 분할, 유무선 통합 네트워크

Description

하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템 및 이를 위한 신호제어방법{Radio Over Fiber System and Signal Control Method For Executing Wireless-Communication-Service Hybrid Deplexing Technology Based}
도1은 종래의 주파수 분할(FDD)방식의 무선 통신 서비스 시스템에서의 유선 중계 시스템의 일실시예
도2는 종래의 시분할(TDD)방식의 무선 통신 서비스 시스템에서의 유선 중계 시스템의 일실시예
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식이 적용된 유무선 통합 네트워크 시스템의 일실시예
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식이 적용된 유무선 통합 네트워크 시스템의 채널 구성을 보인 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식으로 동작하는 유무선 통합 네트워크 시스템의 구성도
도 6은 본 발명의 일시시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서 하이브리드 듀플렉싱 전송방식으로 동작하는 유무선 통합 네트워크 시스템의 제1실시예
도 7은 본 발명의 일시시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서 TDD 전송방식으로 동작하는 유무선통합 네트워크 시스템의 제2실시예
도 8은 본 발명의 일시시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서 FDD 전송방식으로 동작하는 유무선 통합 네트워크 시스템의 제3실시예
도 9는 본 발명에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서 중계국에서의 신호제어방법을 나타낸 흐름도
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시분할(TDD)과 주파수 분할(FDD) 각각의 개별 전송방식 및 이들 TDD 및 FDD 전송방식이 결합된 모드를 무선단말의 위치에 따라 선별적으로 적용 가능한 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선 통신 서비스를 수용할 수 있는 유무선 통합 네트워크 시스템(RoF:Radio over fiber system)을 통해 자원 할당의 유연성을 개선하고 시스템 성능을 최대화 할 수 있는 통신 시스템에 관한 것이다.
무선 통신 산업의 발달로 인해 다양한 무선 통신 방식들이 제안되고 있다. 이로 인해 기존 특정 무선 통신 방식을 지원하는 이동통신망에 추가하여 기존 무선 통신 방식과 상이한 무선 통신 방식을 지원하는 이동통신망이 구현될 수 있다. 즉 서로 다른 무선 통신 방식을 지원하는 이동통신망이 혼재하는 무선 환경이 도래할 것이 예상된다.
이와 같은 무선 환경에서 이동성을 가지는 사용자들은 무선 상황에 따라 적절한 무선 통신 방식을 선택하여 사용할 필요가 있다.
이와 관련 하여 3세대(3rd generation) 무선 통신 시스템은 기존의 음성 통화뿐만 아니라 고속 및 대용량 데이터 통신을 수행하기 위해 발전해가고 있다.
상기 3세대 무선 통신 시스템은 유럽의 비동기식 표준 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)와, 미국의 동기식 표준 기구인 3GPP2로 양분할 수 있다. 상기 3GPP 기구에서 논의되고 있는 대표적 방식은 광대역 코드 분할 다중 접속방식(Wideband Code Division Multiple Access, 이하 'WCDMA'라 칭하기로 한다)방식이고, 상기 3GPP2 기구에서 논의되고 있는 대표적 방식은 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 한다)방식이다.
상기 WCDMA 방식은 주파수 분할(FDD) 방식과 시분할(TDD)방식을 사용하는 것으로 다시 구분할 수 있다.
도 1은 종래의 주파수 분할(FDD)방식의 무선 통신 서비스 시스템에서의 유선 중계 시스템의 일실시예이다. 도 1을 참조하면, 상기 주파수 분할 듀플렉싱(FDD)은 송수신을 주파수로 구분하여 통신을 수행하는 방식이다. 먼저, 기지국(1)내의 FDD 모뎀부(2)에서 변조된 RF 하향 신호는 기지국 도너(3)에서 광신호로 변환되어 광송 신기(4)를 통해 광섬유를 거쳐 중계국(15)으로 전달된다. 상기 기지국 도너(3)에서 수신된 하향 광 신호가 광수신기(10)를 통해 하향 RF 신호 변환 및 증폭부(11)에 입력되어 듀플렉서(14)를 거쳐 안테나(17)를 통해 무선단말에 전달되어 주파수 분할(FDD)방식의 무선 통신 서비스가 수행된다. 그리고, 상기 무선단말에 의해 발생하는 상향신호는 안테나(17)를 통해 중계국(15)내의 듀플렉서(Duplexer)(14)에 입력되어 주파수 분리되고, 하향 RF 신호 수신 및 증폭부(13)에서 증폭되어 광 수신기(12)를 거쳐 광 섬유를 통해 기지국 도너(3)내의 광 수신기(6)에 입력되어 기지국(1)내의 FDD 모뎀부(2)로 입력된다.
도2는 종래의 시분할(TDD)방식의 무선 통신 서비스 시스템에서의 유선 중계 시스템의 일실시예이다.
도 2에 보인바와 같이, 상기 시분할 듀플렉싱은 송수신을 시간으로 나누어서 수행하는 통신 방식이다. 먼저, 기지국(21)내의 TDD모뎀부(22)에서 변조된 RF하향신호는 기지국 도너(23)내의 광송신부(28)로 전달되고, 상기 TDD 모뎀부(22)에서의 TDD 전송방식의 동기신호는 모뎀제어부(24)를 거쳐 기지국 도너(23)내의 TDD 스위칭 제어 전송부로 전달된다.
상기 TDD 스위칭 제어 전송부(26)에서 TDD 전송 방식의 동기 신호를 정해진 시간에 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 발생하고, 이를 하향 광신호로 변환하여 광송신부(27)를 통해 중계국(25)으로 전송된다. 상기 중계국(25)의 광수신부(32)에서 상기 하향광신호를 수신하고 이를 TDD스위칭 제어신호분배부(33)에서 출력하고, 상기 TDD 스위칭제어 신호에 따라 해당하는 시간에 스위칭하고, 중계 국(25)내의 광수신부(37)에서 수신한 상기 TDD 전송방식의 하향신호를 RF 신호로 변환 및 증폭하여 안테나(39)를 통해 상기 무선단말로 TDD전송방식의 서비스를 제공한다. 이때, 상기 TDD 전송방식의 서비스를 제공받는 각 무선단말들은 순방향과 역방향으로 수신 및 송신할 수 있는 시간이 결정되어 있다.
따라서 상기 무선단말과 기지국은 설정된 시간 내에 통신을 수행한다. 이때 기지국은 사용 가능한 타임슬롯 중 일부 또는 전부를 통신을 수행하는 무선단말에게 할당할 수 있다.
이와 같이 상기한 FDD 전송방식은 기지국과 무선단말간의 순방향 및 역방향으로 송신 및 수신할 수 있는 주파수들을 개별적으로 설정한다. 그리고 상기 설정된 주파수를 이용하여 모든 시간 동안 무선단말과 기지국간 통신을 수행하는 방식이다.
따라서 주파수 분할 듀플렉싱 방식은 라운드 트립 지연 문제가 없으므로 Macro-cell 사용이 적합하며, 셀의 반경이 크므로 고속으로 이동하는 단말에 적합한 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
반면, 주파수 분할 듀플렉싱 방법은 주파수 대역이 대칭적이고 고정적으로 할당되어 있으므로 가변적인 비대칭 서비스를 제공하는데 한계를 가지는 문제가 있다.
또한, TDD 듀플렉싱 방법은 기지국과 특정한 무선단말간 설정되는 순방향 링크 및 역방향 링크에 할당되는 시간 구간을 다르게 함으로써 비대칭 서비스를 제공하기 적합하다. 그러나 TDD 듀플렉싱 방법은 셀의 반경이 커질 경우 라운드 트립 지연(Round-trip delay)으로 인하여 송수신간 보호구간(guard time)이 증가하게 되고 전송효율이 떨어지는 단점이 있다.
그러므로 Macro-cell과 같이 셀 반경이 큰 셀에는 적합하지 않고, TDD 듀플렉싱 방식은 다중 셀 환경에서 각 셀의 비대칭 비율이 동일하지 않기 때문에 인접 셀의 가장자리에 있는 단말간의 동일 주파수 간섭이 커지는 단점이 있다.
따라서 차세대 무선통신 서비스의 요구사항이 고속으로 이동하는 단말에 고속 데이터 전송속도를 제공해야 하는 만큼, 시분할 듀플렉싱 방식 및 주파수 분할 듀플렉싱 방식의 장점을 살리는 시스템에 대한 연구가 필요하다.
이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식이 적용된 유무선 통합 네트워크 시스템의 일실시예이다.
도 3에 보인바와 같이, 기지국(BS)은 논리적으로 2개의 셀(350,360)반경을 가지고, 상기 기지국 안테나로부터 상대적으로 가까이 있는 서비스 이동단말(104)는 무선 채널 상태가 양호하여 광대역의 데이터 서비스를 받을 확률이 높으므로 이러한 서비스에 유리한 TDD 링크의 자원 할당을 통해서 서비스 받을 수 있다. 그러나, 기지국 안테나로부터 상대적을 거리가 먼 곳의 셀(360)에 위치한 이동단말(310)의 경우에는 FDD 링크로 서비스 받는 것이 라운드 트립 지연(Round Trip time Delay)의 문제 등이 상대적으로 적으므로 유리하다. 즉, 광대역 TDD모드는 기지국 안테나와 가까이 있는 이동단말(104)에 상대적으로 유리하고, 협대역 FDD 모드는 상대적으로 기지국 안테나와 먼 곳에 위치한 이동단말(310)에 유리하다고 할 수 있다. 그런데 기지국(BS)과 광섬유 링크로 연결된 중계국(RS:Remote Station)에 서는 상기 RS의 안테나를 통해서 무선 서비스 신호를 송수신하는 거리 범위에 속한 이동단말(320)은 TDD 및 FDD 전송 방식 중 어느 한 가지 방식의 이중화 링크뿐만 아니라 상기 TDD 및 FDD 전송방식이 결합된 하이브리드 듀플렉싱 방식의 링크 연결이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 무선 이동 통신 시스템에서, 무선 서비스 채널의 상태에 따라 달리 요구될 수 있는 듀플렉싱 전송방식을 모두 수용 가능한 무선 통신 시스템의 유선 중계를 위한 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템(Radio over fiber)및 이를 위한 신호제어방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 견지에 따르면, 무선단말들과 통신을 수행할 수 있는 기지국 및 중계국을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 위치에 따라 TDD 및 FDD 각각의 개별 전송방식과 TDD와 FDD 전송방식이 결합된 하이브리드 듀플렉싱 방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 시스템에 있어서, TDD 및 FDD 각각의 개별신호 및 TDD와 FDD가 결합된 신호를 송수신하고, TDD방식의 하향신호와 FDD방식의 하향신호와의 채널 결합 및 모드 제어신호를 발생하는 기지국과, 상기 기지국으로부터 RF 신호를 입력받아 이를 하향 광신호로 변환 및 이를 출력하고, 상기 중계국으로부터 입력되는 상기 무선단말로부터의 상향 광신호를 상기 기지국으로 전달하는 기지국 도너(Base Station donor)와, 상기 무선 단말의 무선 서비스 채널 상태에 따라 해당하는 모드로의 동작을 스위칭하고, 상기 기지국 도너로부터 전송되는 하향광신호를 증폭하고, 이를 안테나를 통해 상기 무선단말로 제공하는 중계국을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 다른 견지에 따르면, 무선단말들과 통신을 수행할 수 있는 기지국과 상기 기지국과 광 섬유로 연결된 중계국을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 무선 서비스 채널상태에 따라 TDD(Time Division Duplexer) 및 FDD(Frequency Division Duplexer)전송방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 시스템에서의 신호전송제어방법에 있어서, 상기 무선단말로부터 상기 중계국의 안테나를 통해 TDD 상향신호를 수신하는 경우, 상기 중계국내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭 연결을 해제하는 과정과, 상기 중계국내의 TDD 스위칭 제어 신호의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭을 연결 제어하는 과정과, 상기 TDD 상향신호 경로를 통과한 TDD 상향신호가 상향 광링크를 통해 기지국 도너를 거쳐 상기 기지국으로 출력되는 과정 및 상기 수신된 TDD 상향신호에 해당하는 하향신호 및 모드제어신호를 출력하는 과정을 포함한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 개선된 하이브리드 이중화 시스템의 채널 구성을 보인 예시도이다. 본 발명에서는 전체 시스템 주파수 자원을 두 개의 주파수 대역으로 나누어 서로 다른 이중화 특성을 갖는 채널들로 활용한다.
도 4에 보인바와 같이, 주어진 주파수 자원이 상향 및 하향 링크를 제공하는 두 개의 TDD 채널들과 상향 링크만을 제공하는 하나의 FDD 채널로 분할되어 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱(HD: Hybrid Duplexing) 방식의 무선 통신시스템의 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신시스템은, 기지국(Base Station:50), 기지국도너(Base Station Donor:53), 상/하향 광 링크(57,66) 및 중계국(Remote Station:55)을 포함한다.
상기 기지국(50)은 TDD 하향 RF신호 및 FDD 하향 RF신호 각각의 개별신호 및 TDD 및 FDD 하이브리드 듀플렉싱 하향 RF신호를 변복조 및 TDD방식을 위한 하향신호와 FDD방식을 위한 하향신호를 채널 결합하는 TDD 및 FDD 모뎀부(51)와, 상기 TDD 및 FDD 모뎀부(51)에서 출력된 신호를 이용하여 TDD 및 FDD 모드 신호의 동작을 제어하기 위한 TDD 및 FDD 모뎀 제어부(52)를 포함한다. 여기서 상기 TDD 및 FDD 하향신호의 모드 제어신호는 TDD 전송방식의 모드 제어신호, FDD 전송방식의 모드 제어신호 및 TDD 및 FDD 전송방식이 결합된 하이브리드 듀플렉싱 방식이 모드 제어신호 중 어느 하나이다.
상기 기지국도너(53)는, 상기 기지국(50)으로부터 전송된 하향 RF신호를 입력받아 TDD 및 FDD 모드 설정을 위한 TDD 및 FDD 모드 제어 신호로 출력하는 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(54)와, 상기 기지국(50)으로부터 전송된 하향 RF신호에서 상기 TDD 전송 방식의 동기 신호를 스위칭 하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 출력하는 TDD 스위칭 제어 신호부(55)와, 상기 기지국(50)으로부터 전송된 상기 TDD 및 FDD 하향신호의 모드 제어신호 즉, TDD 전송방식의 모드 제어신호, FDD 전송방식의 모드 제어신호 및 TDD 및 FDD 전송방식이 결합된 하이브리드 듀플렉싱 방식이 모드 제어신호 중 어느 하나의 RF 신호를 광 신호로 변환하여 출력하는 TDD 및 FDD 하향 송신부(57)와 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(54), TDD 스위칭 제어 신호부(55) 및 TDD 및 FDD 하향송신부(57)에서 각각 출력되는 신호를 멀티플렉싱(Multiplexing)하여 출력하는 합성기(56)와, 상기 중계국으로부터 수신된 상향 신호를 상기 기지국으로 전달하는 TDD 상향 수신부 및 FDD 상향 수신부를 포함한다.
상기 중계국(Remote Station:55)은 상기 기지국 도너(53)으로부터 상기 TDD 및 FDD 하향 광 링크를 통해 수신된 TDD 및 FDD 모드 제어 신호 및 TDD 및 FDD 하향신호를 수신하여 이를 각각의 경로로 분배하는 분배기(58)와, 상기 분배기(58)로부터 수신된 TDD 및 FDD 모드 제어신호를 설정된 모드에 따라 이를 스위칭하고, 서로 다른 대역의 주파수로 분리하여 안테나로 전달하는 TDD 및 FDD 제어신호 수신 및 분배부(59)와 상기 분배기(58)로부터 수신된 TDD 및 FDD 하향 신호를 증폭하는 TDD 및 FDD 하향 신호 증폭부(60)와, 안테나로부터 수신된 TDD 및 FDD 상향 신호의 각각의 해당하는 경로로 분리하는 필터부(61)와, 상기 모드에 따라서 스위칭 제어하는 스위칭부(62,63)와 상기 스위칭부(62,63)의 제어에 의해 TDD 상향 신호 수신 및 증폭부(64)와 FDD 상향 신호 수신 및 증폭부(62)와, 상기 TDD 상향 신호 수신 및 증폭부(64) 및 FDD 상향 신호 수신 및 증폭부(62)에서 전달되는 각각의 상향 신호를 합성하여 상기 TDD 및 FDD 상향 광 링크로 전달하는 분배기(65)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 TDD 및 FDD 하이브리드 이중화 모드로 동작 시 무선 통신시스템의 구성도이다. 도 6을 참조하면, 무선단말에서 상기 중계국(645)의 안테나(621)를 통해 수신된 상향 RF 신호가 TDD 및 FDD 결합된 하이브리드 듀플렉싱 모드 상향신호일 경우, 먼저 TDD 상향 신호는 RF 듀플렉서A(duplexer:620)을 통해 순환기(circulator:619)에서 방향 조절되어 스위칭부(622)에 입력되고, 상기 스위칭부(622)는 TDD 스위칭 제어 신호부(629)의 제어에 의해, 해당하는 TDD 상향신호 경로로 스위칭 연결되고, 저잡음 증폭기(Low noise amplifier LNA:623)에 입력되어 저잡음 증폭된다. 또한, FDD 상향 신호는 상기 RF 듀플렉서A(620)를 통해 저잡음 증폭기(626)에 입력되어 저잡음 증폭된 후, TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(628)의 제어에 의해 스위칭 된다.
그리고 상기 저잡음 증폭된 TDD 및 FDD 각각의 신호는 듀플렉서B(624)에서 합쳐져서 상향 광 송신부(625)를 통해 상기 기지국 도너(640)로 상향 전달된다. 상 기 중계국(645)으로부터 상향 광 링크를 통해 수신된 TDD 및 FDD 상향 신호는 상향 광 수신부(614)에 입력되고, TDD와 FDD의 상향 RF 신호는 서로 다른 주파수 대역을 가지고 있으므로 이를 듀플렉서(612)에서 각각 주파수 분리하여 제 1 상향 RF 수신부 및 제 2 상향 RF 수신부를 통해 상기 기지국(600)으로 전달된다.
한편, 상기 기지국 도너(640)에서 제1 및 제2 기지국 수신부(661,662)로 수신된 상기 TDD RF 상향신호 및 FDD RF 상향신호는 기지국(600)내의 TDD 및 FDD 모뎀부(601)로 입력된다.
TDD 및 FDD 모뎀제어부(602)를 통해 기지국 도너(640)내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(603)로 전달되어 TDD 및 FDD 하이브리드 듀플렉싱 모드 제어 신호를 발생시킨다. 또한 상기 발생된 TDD 및 FDD 하이브리드 듀플렉싱 모드에 따라 TDD 스위칭 제어 신호부(604)에서 상기 TDD 전송 방식의 동기 신호를 정해진 시간에 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 출력한다. 그리고 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(603) 및 TDD 스위칭 제어 신호부(604)에서 출력되는 하향 신호를 결합하여, 하향 광송신부(606)로 전송한다. 그리고 상기 기지국(600)내 TDD 및 FDD 모뎀부(601)에서 변조 및 채널 결합된 TDD 및 FDD 하향 RF신호를 하향 RF 송신부(601C)를 통해 하향 광송신부(613)에서 입력받아, 상기 결합된 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(603) 및 TDD 스위칭 제어 신호부(604)에서 출력되는 하향 신호와 함께 상기 중계국(645)로 전송된다. 상기 중계국(645)으로 전달된 TDD 및 FDD 하이브리드 듀플렉싱 하향신호는 저잡음 증폭부(LNA:617)에서 저잡음 증폭 및 고전력증폭부(HPA:618)에서 고전력증폭되고, 듀플렉서 1(RF Duplexer 1:620)과 안테나(621)를 통해 무선단말로 TDD 및 FDD 하이브리드 듀플렉싱 방식의 서비스를 제공한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 TDD 모드로 동작 시 무선 통신시스템의 구성도이다. 도 7을 참조하면, 무선단말에서 상기 중계국(730)의 안테나(721)를 통해 수신된 상향 신호가 TDD 모드 상향신호일 경우, 먼저 TDD 상향 신호는 RF 듀플렉서 1(RF Duplexer:720)을 통해 순환기(circulator:719)에서 방향 조절되어 스위칭부(722)에 입력되면, 상기 스위칭부(722)는 TDD 스위칭 제어 신호부(729)의 제어에 의해, 해당하는 TDD 상향신호 경로로 스위칭 연결되고, 저잡음 증폭기 1(Low noise amplifier LNA 1:723)에 입력되어 미약한 신호를 저 잡음 증폭된다. 이때, FDD 상향 신호의 경로의 스위칭은 RF Terminator 접지된다.
그리고 상기 저잡음 증폭된 TDD 상향 신호는 듀플렉서 2(724)를 거쳐 상향 광 송신부(725)를 통해 상기 기지국 도너(740)로 입력된다. 상기 중계국(745)으로부터 상향 광 링크를 통해 수신된 TDD 상향 신호는 상향 광 수신부(714)에 입력되어 듀플렉서(712)에서 제 1 상향 RF 수신부를 통해 상기 제 1 기지국 수신부(761)로 전달된다.
한편, TDD 및 FDD 모뎀제어부(702)를 통해 기지국 도너(740)내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(703)로 TDD 및 FDD 모드 제어 신호가 전달된다.
또한 상기 발생된 TDD 모드에 따라 TDD 스위칭 제어 신호부(704)에서 상기 TDD 전송 방식의 동기 신호에 따라 정해진 시간에 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 출력한다. 그리고 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(703) 및 TDD 스위 칭 제어 신호부(704)에서 출력되는 하향 신호를 결합하여, 하향 광송신부(706)를 통해 상기 중계국으로 전송한다. 그리고 상기 기지국(700)내 TDD 및 FDD 모뎀부(701)에서 변조 및 채널 결합된 TDD 및 FDD 하향 RF신호를 기지국 송신부에서 생성하여 하향 RF 송신부를 통해 하향 광송신부(713)에서 입력받아, 상기 멀티플렉싱된 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(703) 및 TDD 스위칭 제어 신호부(704)에서 출력되는 하향 신호와 함께 상기 중계국(745)로 전송된다. 상기 중계국(745)으로 전달된 TDD 하향신호는 저잡음 증폭부(LNA:717)에서 저잡음 증폭 및 고전력증폭부(HPA:718)에서 고전력증폭되고, 듀플렉서 1(RF Dupleser 1:720)과 안테나(721)를 통해 무선단말로 TDD 전송방식의 서비스를 제공한다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 FDD 모드로 동작 시 무선 통신시스템의 구성도이다. 도 8을 참조하면, 무선단말에서 상기 중계국(830)의 안테나(821)를 통해 수신된 상향 신호가 FDD 모드 상향신호일 경우, 먼저 FDD 상향 신호는 RF 듀플렉서(duplexer:820)을 통해 저잡음 증폭기 2(LNA 2) 저잡음 증폭된 후, 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부의 제어에 의해 상기 듀플렉서 2로 스위칭 되어 연결된다. 이때, TDD 상향 경로의 RF Switch 1(822)는 TDD 스위칭 제어 신호부(829)의 제어에 의해 RF Terminator를 통해 접지된다.
그리고 상기 FDD 상향 신호는 듀플렉서 2(RF Duplexer 2:824)를 거쳐 상향 광 송신부(825)를 통해 상기 기지국 도너(840)로 전달된다. 상기 중계국(845)으로부터 상향 광 링크를 통해 수신된 FDD 상향 신호는 상향 광 수신부(814)에 입력되 어 듀플렉서(812)에서 주파수 분리되어 FDD RF 상향 신호부 2를 통해 상기 기지국(800)의 제 2 기지국 수신부(862)로 전달된다.
한편, TDD 및 FDD 모뎀제어부(802)로부터 기지국 도너(840)내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(803)로 TDD 및 FDD 모드 제어 신호가 전달된다.
또한 상기 발생된 FDD 동작 모드에 따라 중계국에 위치한 RF 스위치를 제어하기 위해서, TDD스위칭 제어 신호부(804)에서 상기 TDD 동기 신호를 정해진 시간에 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호로 출력한다. 그리고 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(803) 및 TDD 스위칭 제어 신호부(804)에서 출력되는 하향 신호를 멀티플렉싱하여, 하향 광송신부(806)로 전송한다. 그리고, 상기 기지국(800)내 TDD 및 FDD 모뎀부(801)에서 변조 및 채널 결합된 FDD 하향 RF신호를 기지국 송신부와 하향 RF 송신부를 통해 하향 광송신부(813)에서 입력받아, 상기 멀티플렉싱된 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(803) 및 TDD 스위칭 제어 신호부(804)에서 출력되는 하향 신호와 함께 상기 중계국(845)로 전송된다. 상기 중계국(845)으로 전달된 FDD 모드 하향신호는 저잡음 증폭부(817)에서 저잡음 증폭 및 고전력증폭부(818)에서 고전력증폭되고, 듀플렉서 1(RF Duplexer 1 :820)과 안테나(821)를 통해 무선단말로 FDD 전송방식의 서비스를 제공한다.
도 9는 본 발명에 의한 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서의 신호제어방법을 설명하는 순서도이다. 본 발명에 의한 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서의 신호제어방법에 있어서, 먼저 무선단말들과 통신을 수행할 수 있는 기지국 및 중계국을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 위치 및 상태에 따라 시분할 및 주파수분할 각각의 개별 전송방식과 시분할과 주파수분할 전송방식이 결합된 하이브리드 방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 방법에 있어서, 상기 중계국이 상기 기지국 모뎀 제어부로부터 기지국 도너를 통해 TDD 및 FDD 모드 제어 신호와 TDD 스위칭 제어 신호를 수신한다(900단계).
상기 900 단계에서 TDD 상향신호를 수신할 경우, 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(728)의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭 연결이 해제된다(910단계). 상기 TDD 상향 RF 신호는 TDD 스위칭 제어 신호부(729)의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭이 연결되어(914단계), 상향 광링크를 통해 기지국 도너(740)를 거쳐 상기 기지국(700)으로 전달되어 상기 기지국(700)내의 TDD 및 FDD 모뎀부의 동작에 의해 TDD 모드 전송방식의 서비스를 상기 무선단말에 제공한다(916단계).
또한, 상기 900 단계에서 FDD 상향신호를 수신할 경우, 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(828)의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭이 연결 제어 된다(922단계). TDD 스위칭 제어 신호부(829)의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭은 연결 해제 제어되고(924단계), 상기 FDD 상향신호는 상향 광링크를 통해 기지국 도너(840)를 거쳐 상기 기지국(800)으로 전달되어 상기 기지국(800)내의 TDD 및 FDD 모뎀부의 동작에 의해 FDD 모드 전송방식의 서비스를 상기 무선단말에 제공한다(926단계).
또한, 상기 900 단계에서 TDD 및 FDD 이중화 모드 상향신호를 수신할 경우, 상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부(628)의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭이 연결 제어 된다(932단계). 또한 TDD 스위칭 제어 신호부(629)의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭이 연결 제어 된다(934단계). 상기 각 TDD 및 FDD 상향신호는 상향 광링크를 통해 기지국 도너(640)를 거쳐 상기 기지국(600)으로 전달되어 상기 기지국(600)내의 TDD 및 FDD 모뎀부 및 모뎀 제어부(601,602)의 동작에 의해 TDD 및 FDD 하이브리드 모드 전송방식의 서비스를 상기 무선단말국에 제공한다(936단계).
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템 및 이를 위한 신호제어방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템 및 이를 위한 신호제어방법에 따르면, 기지국에서 하나의 안테나를 통하여 FDD 방식과 TDD 방식이 결합된 무선 통신 서비스 및 또는 각각 의 개별적인 이중화 방식의 무선 이동 통신 서비스를 동시에 효율적으로 처리할 수 있도록 함으로써, 기지국과 중계국의 구조를 간단하고, 여기에 상응하는 제작비용을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 무선단말들과 통신을 수행할 수 있는 기지국 및 상기 기지국과 광 섬유로 연결된 중계국을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 무선 서비스 채널상태에 따라 TDD(Time Division Duplexer) 및 FDD(Frequency Division Duplexer)전송방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 TDD 및 FDD 각각의 개별신호 및 TDD와 FDD가 결합된 신호를 송수신하고, TDD 방식을 위한 하향신호와 FDD 방식을 위한 하향신호의 채널 결합 및 모드 제어신호를 발생하는 기지국(Base Station);
    상기 기지국으로부터 하향 RF 신호를 입력받아 이를 하향 광신호로 변환 및 이를 출력하고, 상기 무선 단말로부터 상기 중계국으로 입력되는 상향 광신호를 상기 기지국으로 전달하는 기지국 도너(Base Station Donor); 및
    상기 무선단말의 무선 서비스 채널 상태에 따라 해당하는 이중화(Duplexing)모드로의 동작을 스위칭하고, 상기 기지국 도너로부터 전송되는 하향 광신호를 서비스 RF 신호 변환하여 증폭하고, 이를 안테나를 통해 상기 무선단말로 제공하는 중계국을 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상향 데이터 전송을 위해 상기 중계국 및 상기 기지국 도너 를 연결하는 상향 광링크 및 하향 데이터 전송을 위해 상기 중계국 및 상기 기지국 도너를 연결하는 하향 광링크를 더 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기지국은, TDD 방식 및 FDD 방식의 서비스를 위한 변,복조 및 채널 결합하는 TDD 및 FDD 모뎀부; 및
    상기 TDD 및 FDD 모뎀부에서 결합된 TDD 및 FDD 하향신호의 모드 제어신호 및 이를 출력하는 TDD 및 FDD 모뎀 제어부를 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 모드 제어신호는, TDD 모드 제어신호, FDD 모드 제어신호 및 TDD와 FDD가 결합된 모드 제어신호 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기지국도너는, 상기 기지국으로부터 전달받아 TDD 및 FDD 모드 설정을 위한 TDD 및 FDD 모드 제어 신호로 출력하는 TDD 및 FDD 모드 제 어 신호부;
    상기 기지국으로부터 전달되어 상기 TDD 전송 방식의 동기 신호를 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 출력하는 TDD 스위칭 제어 신호부;
    상기 TDD 및 FDD 모드 제어 신호부 및 TDD 스위칭 제어 신호부에서 각각 출력되는 신호를 멀티플렉싱(Multiplexing)하여 출력하는 결합기;
    상기 합성기로부터 출력되는 멀티플렉싱(Multiplexing)된 하향 RF 신호를 입력받아 이를 광신호로 변환하여 출력하는 TDD 및 FDD 모드 제어신호 하향 광송신기; 및
    상향 및 하향링크로부터 입출력되는 다수의 상향 및 하향신호를 하나의 광섬유 또는 다수의 광섬유로 출력하는 WDM(Wavelength Division Multiplexing)를 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기지국도너는,
    상기 WDM으로부터 입력된 상향 광신호를 수신 및 이를 출력하는 상향 광수신기;
    상기 상향 광수신기로부터 출력된 서로 다른 주파수 대역의 상향 RF신호를 주파수 별로 분리하여 해당하는 기지국 수신기로 각각 분배하는 듀플렉서;
    상기 듀플렉서로부터 전송되는 상향 RF 신호를 저잡음 증폭하고 상기 기지국 제1 및 제2 수신부에 전달하기 위한 제 1 및 제2 상향 RF 수신부;
    상기 중계국의 상태 정보를 모니터링하는 RS(Remote Station) 감시부;
    상기 기지국의 기지국 송신부로부터 전송된 하향 RF 신호를 적절히 증폭하여 광 송신부로 전달하는 하향 RF 송신부; 및
    상기 기지국의 기지국 모뎀 제어부로부터 입력받아 TDD 및 FDD 결합된 방식의 서비스를 위한 TDD 및 FDD 모드 제어 신호를 상기 중계국으로 전송하기 위해 광신호로 변환하는 하향 광송신기를 더 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중계국은, 상향 및 하향링크로부터 입출력되는 다수의 상향 및 하향 신호를 하나의 광섬유 또는 다수의 광섬유로 출력하는 WDM;
    상기 WDM으로부터 하향 광신호를 수신하는 하향 광수신기;
    상기 하향 광수신기로부터 신호를 입력받아 이를 저잡음 및 고전력 증폭하는 증폭부;
    상기 무선단말로부터 안테나를 통해 전달되는 상향신호를 주파수 분리하여 출력하는 듀플렉서;
    상기 듀플렉서로부터 상향신호를 입력받아 전송 방식에 따라 해당하는 경로로 분배 및 스위칭 제어하여 출력하는 처리부;
    상기 처리부로부터 출력되는 상향 신호를 입력받아 상기 WDM으로 전달하는 상향 광 송신기;
    상기 기지국으로부터 상기 WDM을 통해 TDD 및 FDD 모드 제어신호 및 TDD 스위칭 제어 신호를 수신하여 출력하는 하향 광 수신기;
    상기 하향 광수신기로부터 출력되는 하향 신호를 디멀티플렉싱하여 각각 분리하여 출력하는 신호 분리기;
    상기 분리기로부터 출력되는 TDD 및 FDD 모드 제어신호 및 TDD 스위칭 제어신호를 출력하여 상기 처리부의 동작을 제어하는 제어부;
    상기 중계국의 상태를 모니터링하여 출력하는 RS(Remote Station) 감시부; 및
    상기 RS 감시부로부터 출력되는 RS 상태 정보를 입력받아 상기 WDM으로 출력하는 상향 광 송신기를 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  8. 제1항 또는 3항에 있어서, 상기 기지국은, 상기 TDD 및 FDD 모뎀부로부터 변조된 하향RF신호를 상기 기지국 도너로 전송하는 기지국 송신부;
    상기 기지국도너로부터 수신된 TDD 모드 상향 RF 신호를 수신하는 제 1 기지국 수신부; 및
    상기 기지국도너로부터 수신된 FDD 모드 상향 RF 신호를 수신하는 제2 기지국 수신부를 더 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 하향 RF 신호는 TDD 모드 하향 RF신호 또는 FDD 모드 하향 RF신호 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 상기 처리부는, 상기 무선단말의 상향 신호의 경로를 연결 또는 해제하는 제1 및 제2 스위칭부;
    상향신호의 잡음을 제거하고 증폭하는 제1 및 제2 저잡음 증폭기; 및
    상기 제1 및 제2 저잡음 증폭기에서 전송된 상향 신호의 주파수를 분리하여 출력하는 제 1 및 제 2 듀플렉서를 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 제어부는, TDD 및 FDD 모드 제어신호를 발생하여 상기 처리부의 스위칭을 제어하는 TDD 및 FDD 모드 제어신호부; 및
    TDD 전송 방식의 동기 신호를 스위칭하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 출력하는 TDD 스위칭 제어신호부를 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템.
  12. 무선단말들과 통신을 수행할 수 있는 기지국과 기지국 도너 및 상기 기지국 도너와 광 섬유로 연결된 중계국을 포함하며, 상기 기지국에서 상기 무선단말의 무선 서비스 채널상태에 따라 TDD(Time Division Duplexer) 및 FDD(Frequency Division Duplexer)전송방식의 서비스를 제공 가능한 유무선 통신 시스템에서의 신호전송제어방법에 있어서,
    상기 무선단말로부터 상기 중계국의 안테나를 통해 TDD 상향신호를 수신하는 경우, 상기 중계국내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭 연결을 해제 제어하는 과정;
    상기 중계국내의 TDD 스위칭 제어 신호의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭을 연결 제어하는 과정;
    상기 TDD 상향신호 경로를 통과한 TDD 상향신호가 상향 광링크를 통해 기지국 도너를 거쳐 상기 기지국의 제1 기지국 수신부로 전달되는 과정을 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서의 신호제어방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 무선단말로부터 상기 중계국의 안테나를 통해 FDD 상 향신호를 수신하는 경우, 상기 중계국내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭을 연결 제어하는 과정;
    상기 중계국내의 TDD 스위칭 제어 신호의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭의 연결을 해제 제어하는 과정;
    상기 FDD 상향신호 경로를 통과한 FDD 상향신호가 상향 광링크를 통해 기지국 도너를 거쳐 상기 기지국의 제2 기지국 수신부로 전달되는 과정을 더 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서의 신호제어방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 무선단말로부터 상기 중계국의 안테나를 통해 TDD 및 FDD 상향신호를 수신하는 경우, 상기 중계국내의 TDD 및 FDD 모드 제어 신호의 제어에 의해 FDD 상향 신호 경로의 스위칭을 연결 제어하는 과정;
    상기 중계국내의 TDD 스위칭 제어 신호의 제어에 의해 TDD 상향신호 경로의 스위칭을 연결 제어하는 과정;
    상기 TDD 및 FDD 각각의 상향신호 경로를 통과한 TDD 및 FDD 상향신호가 상향 광링크를 통해 기지국 도너를 거쳐 상기 기지국의 제 1 및 제2 기지국 수신부로 전달되는 과정을 더 포함하는 하이브리드 듀플렉싱 방식의 무선통신 서비스를 수행하는 유무선 통합 네트워크 시스템에서의 신호제어방법.
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