KR20080107795A

KR20080107795A - 중계국 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 시분할 이중화방식의 광무선 중계시스템 및 이를 이용한 신호제어 방법

Info

Publication number: KR20080107795A
Application number: KR1020070056034A
Authority: KR
Inventors: 김상호; 오윤제; 황성택; 김병직; 송기욱
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-11

Abstract

중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio over Fiber) 중계시스템에 있어서, 상하향 신호를 하위 계체로 송수신하고, 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 발생하는 기지국(Base Station)과, 기지국으로부터 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 하위 계체로 전송하고, 하위 계체로부터 상향 신호를 전송받아 기지국으로 전송하는 도너(Donor)와, 도너로부터 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 전송된 하향 신호를 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 송수신 제어 신호를 이용해 상하향 링크를 절체(Change Over)한 후, 이동단말국으로부터 전송된 상향 신호의 이득을 자동 이득 제어 신호를 이용하여 자동으로 제어함으로 이득이 제어된 상향 신호를 도너로 전송하는 중계국(Remote Station)을 포함함을 특징으로 한다.

이득 제어, 송수신 제어, 시간 구간

Description

중계국 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 시분할 이중화 방식의 광무선 중계시스템 및 이를 이용한 신호제어 방법{RADIO OVER OPTICAL FIBER RELAY SYSTEM AND SIGNAL CONTROL METHOD WHICH CAN AUTOMATICALLY CONTROL THE GAIN OF SIGNAL RECEIVED FROM ANTENNA OF REMOTE STATION BASED ON TDD OPERATION}

도 1은 기존의 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 무선 통신 시스템에서 RoF(Radio-over-fiber) 방식 중계 시스템의 개념적인 구성도

도 2는 기존의 TDD 방식의 무선 통신 시스템에서 RoF 방식 중계시스템의 내부 구성도

도 3a, 3b, 3c는 각각 본 발명의 제 1, 2, 3 실시 예에 따른 RoF(Radio-over-Fiber) 중계시스템의 기지국 도너(Donor)에서 전송하는 제어 신호의 시간 구조도

도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 도 3a, 3b, 3c의 시간 순서에 따라 중계국 수신부로 전송하는 RoF 중계시스템의 내부 구성도

도 4a는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 RoF 중계시스템의 기지국 도너에서 전송하는 제어 신호의 시간 구조도

도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 를 도 4a의 시간 순서에 따라 중계국 수신부로 전송하는 RoF 중계시스템의 내부 구성도

도 5a, 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RoF 중계시스템에서 제어 신호를 이용하여 자동이득제어의 흐름을 나타낸 흐름도

본 발명은 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 광무선 중계 시스템에 관한 것으로, TDD(Time Division Duplexing) 방식을 이용하는 무선 이동 통신 서비스 시스템의 상하향 링크 신호의 전송을 위한 RoF(Radio-over-Fiber) 형태의 중계 시스템의 구조 및 상하향 링크의 구성에 관한 기술이다.

현재의 무선 이동 통신 서비스 시스템에서는 시스템의 셀 커버리지를 확장하고 전파 음영 지역을 해소하기 위해 유선 광중계기가 많이 사용되고 있다. 특히 전파가 도달하지 않는 지하 혹은 건물 내부의 경우 분산형 광중계 시스템이 대부분을 차지한다. 이러한 광중계기는 현재 무선 이동 통신 시스템인 CDMA(Code Division Multiple Access) 또는 WCDMA(Wideband CDMA)등과 같은 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식의 통신 시스템에 적합하게 구성되어 있다. 그러나 IEEE 802.16 계열인 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)나 Mobile WiMAX 등과 같은 무선 통신 시스템인 경우에는 기존 FDD 방식 구조와는 다르게 상하향 신호의 전송에 있어서 같은 주파수를 사용하며, 상하향 링크가 시간상으로만 구분되는 TDD(Time Division Duplexing) 방식이 사용되므로 이에 적합한 유무선 중계기술의 개발이 요구된다.

TDD 방식 기반의 통신 시스템에서는 기지국이 사용 가능한 타임 슬롯 중 일부 또는 전부를 단말에 할당할 수 있다. 따라서 상하향 전송 용량의 가변이 비교적 자유로워서 타임 슬롯의 가변적 할당을 통해 비대칭 통신이 가능하며, 또한 상하향 링크 무선 신호의 채널 특성이 동일하여 다수의 안테나가 사용하는 MIMO(Multi Input Multi Output) 방식이 적용된 차세대 무선 이동 통신 서비스 시스템에 적합한 방식으로 인식되고 있다. 그러나 TDD 방식의 경우 셀의 반경이 커지면 라운드 트립 지연(Round Trip Delay)으로 인해 송수신 타임 슬롯 간의 보호시간구간(Guard Time Interval)이 증가하게 되어 전송 효율이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 매크로 셀(Macro Cell)과 같이 셀 반경이 큰 무선 통신 환경에서는 TDD 방식의 효율이 떨어진다.

한편, FDD 기반의 무선 통신 시스템에서는 송신과 수신을 위한 주파수 대역이 서로 나누어져 있기 때문에 송신 또는 수신을 위한 시간 지연 문제가 발생하지 않는다. 따라서 시간 지연에 의한 라운드 트립 지연이 없으므로 매크로 셀과 같은 반경이 큰 셀 환경에 적합하다. 그러나 FDD 방식의 경우 송수신 주파수 대역이 고정되어 있어서 비대칭 전송(Asymmetric Transmission) 형태를 위한 이중화 방식으로 사용하는 것에는 적합하지 않은 것으로 알려져 있다.

3세대(Third Generation : 3G) 이동 통신과 Mobile WiMAX 및 향후 IMT-Advanced 시스템과 같은 차세대 무선 이동 통신 시스템은 음성 서비스는 물론 방송 및 실시간 비디오 컨퍼런스(Video Conference) 등과 같은 다양한 트래픽 특성의 멀티미디어 서비스들의 동시 지원을 목표로 한다. 따라서 이러한 다양한 특성의 서비스들을 효율적으로 제공하기 위해서 서비스 특성에 따른 상향 및 하향 링크 전송의 비대칭성 및 연속성(Continuity)을 고려한 이중화 기법이 요구되고 있다. 현재 CDMA, WCDMA 등의 시스템은 FDD 방식의 이중화 시스템을 사용하고 있으며, GSM(Global System for Mobile communication) 계열과 WLAN(Wireless Local Area Network) 및 Mobile WiMAX 등의 시스템은 TDD 방식의 이중화 기법을 사용하고 있다. 다수의 무선 통신 서비스 가입자에게 제공해 줄 수 있는 자원이 공간(Space)에 따른 시간(Time)과 주파수(Frequency)이므로, 위에서 언급한 FDD와 TDD 두 가지의 기존 이중화 방식뿐만 아니라, 하이브리드 이중화 기법(Hybrid Duplexing Technique) 등과 같은 시간과 주파수의 두 가지 자원을 무선 채널 환경 상태의 요구에 따라서 적절히 할당하는 방법에 대한 연구들도 계속 이루어지고 있다.

도 1은 기존의 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 무선 통신 시스템에서 RoF(Radio-over-fiber) 방식 중계 시스템의 개념적인 구성도이다.

도 1의 구성을 간략히 살펴보면, 기지국(BS)으로부터 전달받은 하향 RF 신호는 기지국 도너(Donor)에서 광신호로 변환되어 광섬유(Optical Fiber) 링크를 통해 중계국(RS)으로 전달된다. 중계국으로 수신된 광신호는 다시 RF 신호로 변환되어 고출력으로 증폭된 후 안테나를 통해서 이동단말(Mobile Station)로 송출된다. 반대로 이동단말로부터 안테나를 통해 중계국으로 수신된 RF 신호는 중계국에서 하향 광신호의 파장과는 다른 상향 광신호로 변환되어 광섬유 링크를 통해 기지국의 도 너로 전달된다. 하기에 설명될 도 2에서 RoF 방식 중계 시스템에서의 신호의 흐름을 자세하게 나타내고 있다.

도 2는 기존의 TDD 방식의 무선 통신 시스템에서 RoF 방식 중계 시스템의 내부 구성도이다. 상기 도 2에서 TDD 전송방식의 서비스를 제공받는 각 무선단말들은 순방향과 역방향으로 수신 및 송신할 수 있는 시간이 결정되어 있다. 순방향 신호를 하향 신호로, 역방향 신호를 상향 신호로 놓고 도 2를 설명하면 하기와 같다.

먼저, 하향 신호의 흐름을 살펴보면, 기지국(20)내의 TDD모뎀부(204)에서 변조된 하향 RF 신호는 기지국 도너(22)내의 광송신기(210)로 전달되어 하향 광신호로 변환 후 WDM(214)으로 전송된다.

상기 TDD 모뎀부(204)에서의 TDD 전송방식의 동기신호는 모뎀제어부(202)를 거쳐 기지국 도너(22)내의 TDD 스위칭 제어 신호 전송부(206)로 전달된다. 상기 TDD 스위칭 제어 신호 전송부(206)에서 TDD 전송 방식의 동기 신호를 수신하여 정해진 시간에 스위칭 하기 위한 TDD 스위칭 제어 신호를 발생하고, 광송신기(208)에서 이를 하향 광신호로 변환하여 WDM(214)으로 전송한다.

상기 WDM(214)으로 전송된 두 하향 광신호는 광섬유를 타고 중계기(24)의 WDM(216)으로 전송된다. 상기 WDM(216)에서 중계국(24)의 광수신기(218)로 상기 하향 광신호를 수신하고 이를 TDD스위칭 제어 신호 분배부(220)에서 출력하여, 상기 TDD 스위칭 제어 신호에 따라 해당하는 시간에 스위치(230)를 제어하고, 중계국(24)내의 광수신기(222)에서 수신한 상기 TDD 전송방식의 하향 광신호를 하향 RF 신호로 변환 후 하향 RF 신호 증폭기(224)에서 증폭하여 스위치(230)를 거쳐 안테 나(232)를 통해 상기 무선단말로 TDD전송방식의 서비스를 제공한다.

다음으로, 상향 신호의 흐름을 살펴보면, 안테나(232)를 통하여 중계기(24)로 들어온 상향 RF 신호는 스위치(230)를 거쳐 상향 RF 신호 증폭기(228)에서 증폭하여 광송신기(226)에서 상향 광신호로 변환되어 WDM(216)으로 전송된다. WDM(216)에 전송된 상향 광신호는 광섬유를 타고 기지국 도너(22)의 WDM(214)을 통해 광수신기(212)로 전송된다.

상기 기지국 도너(22)의 광수신기(212)에 전송된 상향 광신호는 상향 RF 신호로 변환되고 기지국(20)의 TDD 모뎀부(204)로 전송되어 단말과의 통신이 이루어진다.

상기 도 2에서 도시된 바와 같이, TDD 동작을 위해서 중계국은 기지국 도너로부터 별도 파장의 광신호를 통해서 TDD 제어 신호를 수신하여 중계국에 위치한 RF 스위치를 제어하게 된다. 즉, 하향 링크 시간에는 RF 스위치를 하향 RF 신호 수신 및 증폭부에 연결시켜 하향 RF 신호가 안테나를 통해서 출력되게 하며, 상향 링크 시간에는 상향 RF 신호 수신 및 증폭부를 안테나와 연결시킴으로서, 수신된 미약한 상향 RF 신호를 적절히 증폭시켜 상향 광송신기를 통해 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 도 1과 도 2에서 설명한 기술은 중계국 수신부의 저잡음 증폭부에 대한 자동 이득 제어 방법이 없다는 부분에서 시스템 성능의 문제점을 가진다. 상기에 설명된 기술에서는 수신부의 이득이 일정하여, 상향링크에서 중계국의 광송신기에 자동이득제어가 되지 않은 큰 세기의 RF 신호가 입력될 경우에는 광송신기 자체의 비선형 특성으로 인하여 광신호에 실리는 상향링크 RF 신호 자체에 왜곡이 생길 수 있다. 반대로 너무 작은 세기의 RF 신호가 수신되어 중계국 수신부 LNA의 이득이 충분하지 않을 경우, 광송신기에 입력되는 상향링크 RF 신호의 크기가 작아지게 되고, 기본적으로 중계국의 광송신기 및 기지국 도너 수신부의 광수신기 자체에서 발생하는 잡음으로 인하여, 상향링크 RF 신호의 신호대잡음비가 저하되어 전체 시스템 성능에 열화가 생기는 문제점이 발생할 수 있다.

즉, 광링크의 전송 성능을 유지하기 위해서 중계국의 상향 광송신기로 입력되는 RF 신호 전력의 변동이 적을수록 바람직하나, 안테나로부터 수신되는 전력의 세기는 무선 통신 서비스를 받는 단말기의 위치와 성능에 따라서 큰 차이가 날 수 있어서 광송신기의 비선형 동작의 발생 등의 시스템의 광링크 전송 능력을 저하시키는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기에서 설명한 기존 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio-over-Fiber) 중계 시스템에서, 중계국 수신부의 이득을 자동으로 제어함으로써 상향 광링크의 RF 신호 전송 성능을 지속적으로 유지할 수 있는 효율적인 RoF 방식의 중계 시스템 구조를 제안하고자 한다.

이를 달성하기 위한 본 발명의 일 견지에 따르면, 중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio over Fiber) 중계시스템에 있어서, 상하향 신호를 하위 계체로 송수신하고, 송수신 제어 신호와 자동 이득 제어 신호를 발생하는 기지국(Base Station)과, 기지국으로부터 송수신 제어 신호와 자동 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 하위 계체로 전송하고, 하위 계체로부터 상향 신호를 전송받아 상기 기지국으로 전송하는 도너(Donor)와, 도너로부터 송수신 제어 신호와 자동 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 전송된 하향 신호를 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 송수신 제어 신호를 이용해 상하향 링크를 절체(Change Over)한 후, 이동단말국으로부터 전송된 상향 신호의 이득을 자동 이득 제어 신호를 이용하여 자동으로 제어함으로 이득이 제어된 상향 신호를 도너로 전송하는 중계국(Remote Station)을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio over Fiber) 중계시스템의 신호제어 방법에 있어서, 기지국(Base Station)에서 발생한 제어 신호와 하향 신호를 도너(Donor)로 전송하는 과정과, 도너로 전송된 제어 신호와 하향 신호를 중계국(Remote Station)으로 전송하는 과정과, 하향 신호는 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 제어 신호를 이용해 송수신 스위칭 제어와 이동단말국으로부터 전송된 상향 신호의 자동이득제어를 수행하는 과정과, 자동이득제어된 상향 신호를 도너를 거쳐 기지국으로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성 및 동작 방법에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특 정 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.

통상적인 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 무선 통신 서비스 시스템은 기지국(Base Station)에 도너(Donor)를 두고 도너와 중계국(Remote Station)을 광섬유 링크로 연결하여 서비스 커버리지를 늘리고 음영지역을 커버하는 것을 나타낸다. TDD 프레임은 하향링크(Down Link)와 TTG(Transmit Time Gap), 상향링크(Up Link)와 RTG(Receive Time Gap)으로 구성되어, 기존에는 하향링크 시간 동안에는 기지국과 중계국 안테나를 거쳐서 RF 신호가 송신되고, 이어진 TTG 후 상향링크 시간 동안에는 중계국의 안테나로부터 수신된 RF 신호가 중계국 및 기지국 도너를 거쳐서 기지국으로 전송된 이후 새로운 하향링크 신호 전송을 위한 송수신 절체(change over) 시간으로서 RTG가 존재하게 되는 방식이었다.

이하 본 발명에서는 RoF(Radio-over-Fiber) 중계시스템에서 중계국 수신부의 자동이득제어를 위한 기지국 도너에서 전송하는 제어신호의 새로운 시간 구성을 통하여 중계국 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 방법을 제안한다. 새로운 시간 구성에 따른 실시 예를 도시한 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 본 발명의 모든 도면에 표시된 실선 화살표는 서비스 데이터 신호 흐름의 방향을 나타내고, 점선 화살표는 제어 신호 흐름의 방향을 나타낸다.

도 3a, 3b, 3c는 각각 본 발명의 제 1, 2, 3 실시 예에 따른 RoF(Radio- over-Fiber) 중계 시스템의 기지국 도너(Donor)에서 전송하는 제어 신호의 시간 구조도이다. 도 3a에서는 상기에서 설명한 하향링크 시간 동안에는 TDD 송신 스위칭 제어를 수행하고, TTG 시간 동안에는 중계국 수신부의 자동이득제어를 위한 수신 이득 제어 신호를 도너에서 중계국으로 전송하는 RoF 방식의 중계시스템 구조를 나타내고, 도 3b에서는 하향링크 시간 동안에는 TDD 송신 스위칭 제어를 수행하고, 상향링크 시간 동안에는 중계국 수신부의 자동이득제어를 위한 수신 이득 제어 신호를 도너에서 중계국으로 전송하는 RoF 방식의 중계시스템 구조를 나타내고, 3c에서는 하향링크 시간 동안에 중계국 수신부의 자동이득제어를 위한 수신 이득 제어 신호를 도너에서 중계국으로 전송하고, 상향링크 시간 동안에 TDD 수신 스위칭 제어를 수행하는 RoF 방식의 중계시스템 구조를 나타낸다.

도 3a를 살펴보면, 기지국으로부터 수신한 하향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 중계국으로 전송하는 하향링크(Down Link) 시간 동안에 기지국에서 중계국으로 전달될 TDD 송신 제어 신호(TDD Tx Signal)를 설정하여, 전체 시스템의 송수신 링크 절체가 이루어진다. 중계국 수신부가 안테나로부터 수신한 약한 세기의 상향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 기지국으로 전송하는 상향링크(Up Link) 시간 동안에는 TDD 제어 신호를 중계국으로 전송하지 않으며, 상향링크 시간 바로 이전인 TTG 시간 동안에 미리 수신 이득 제어 신호를 중계국으로 전송하여 중계국 수신부에 대한 자동이득제어가 이루어지는 구조이다. 즉, 기지국과 도너는 TTG 시간 이내에 수신 이득 제어 신호(Rx Gain Control Signal)를 중계국에 전송한 후, 중계국 수신부의 이득을 제어하여 상향링크의 전송 성능을 지속적으로 유지한다.

도 3b를 살펴보면, 기지국으로부터 수신한 하향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 중계국으로 전송하는 하향링크(Down Link) 시간 동안에 기지국에서 중계국으로 전달될 TDD 송신 제어 신호(TDD Tx Signal)를 설정하여, 전체 시스템의 송수신 링크 절체가 이루어진다. 중계국 수신부가 안테나로부터 수신한 약한 세기의 상향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 기지국으로 전송하는 상향링크(Up Link) 시간 동안에 수신 이득 제어 신호를 중계국으로 전송하여 중계국 수신부의 이득을 제어함으로 상향링크의 전송 성능을 지속적으로 유지한다.

도 3c를 살펴보면, 기지국으로부터 수신한 하향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 중계국으로 전송하는 하향링크(Down Link) 시간 동안에 기지국에서 중계국으로 전달될 수신 이득 제어 신호를 설정하여 중계국 수신부의 이득을 제어함으로 상향링크의 전송 성능을 지속적으로 유지하고, 중계국 수신부가 안테나로부터 수신한 약한 세기의 상향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 기지국으로 전송하는 상향링크(Up Link) 시간 동안에 TDD 수신 제어 신호(TDD Rx Signal)를 설정하여 전체 시스템의 송수신 링크 절체가 이루어진다.

수신 이득 제어 신호의 시간 구간은 상기에서 개략적으로 설명된 도 3a, 3b, 3c 모두 동일하게 크게 세 부분으로 나뉘는데, 프리앰블(Preamble) 전송시간 구간과 저잡음 증폭기의 자동 이득 제어 데이터(Low Noise Amplifier Automatic Gain Control Data) 전송시간 구간 및 정착 시간(Settle Time) 구간으로 구성된다. 프리앰블은 사용되는 데이터 앞부분의 특정 제어 정보를 나타내는데, 이 프리앰블 전송시간 구간에 기지국과 중계국 사이의 시간 동기를 획득한다. 정착 시간 구간은 중 계국으로 전송된 이득 제어 데이터(Gain Control Data)가 중계국 수신부의 이득을 제어할 때 하드웨어적으로 필요한 시간이다. 상기 도 3a, 3b, 3c에 대한 하기의 실시 예를 통하여 구체적인 RoF 중계시스템의 구성도에 대해서 살펴보도록 하겠다.

도 3d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD 송수신 제어 신호(TDD Tx,Rx Signal)와 수신 이득 제어 신호(Rx Gain Control Signal)를 도 3a, 3b, 3c의 시간 순서에 따라 전송하는 RoF 시스템의 내부 구성도이다. 도 3b는 도 3a, 3b, 3c의 실시 예로서, RoF 중계시스템의 내부 구성도를 구체적으로 나타내고 있다.

도 3d의 전체적인 구성은 크게 세 가지로 구성되는데, 제어신호와 하향신호를 하위 계층으로 전송하고 하위 계층으로부터 상향신호를 전송받는 기지국(30)과, 기지국에서 전송받은 제어신호와 하향신호를 광섬유로 전송하고 광섬유로부터 상향신호를 전송받는 도너(32)와, 광섬유로부터 제어신호와 하향신호를 전송받아 제어신호에 따라 하향신호를 안테나를 통하여 단말로 방사하고 안테나로부터 받은 상향신호를 제어신호에 따라 광섬유로 전송하는 중계국(34)으로 구성된다. 이러한 기지국과 도너, 중계국의 내부 구성을 상세히 살펴보면 하기와 같이 나타낼 수 있다.

먼저 기지국(30)의 내부 구성요소를 살펴보면, 모뎀 제어부(302)와 기지국 TDD 모뎀부(304)를 포함한다.

도너(32)는 상향링크 이득 제어 신호부(306), TDD 제어 신호부(308), 다중화기(Mux, 310), 광다중화기(Optical MUX, 324), 구동증폭기(Driver Amplifier : DA, 312), 고주파 증폭기(Amp, 314), LNA(Low Noise Amplifier, 320), 광송신기A와 광송신기B(E/O, 318, 316), 광수신기C(O/E, 322)의 내부구성요소를 포함한다.

중계국(34)은 광수신기A와 광수신기B(330, 328), 광송신기C(332), 광역다중화기(Optical DEMUX, 326), 역다중화기(DEMUX, 336), LNA(334, 342, 346), HPA(High Power Amplifier, 344), TDD 제어 신호부(338), 상향링크 이득 제어 신호부(340), RF 스위치(348), 안테나(350)의 내부구성요소를 포함한다.

상기 중계국(34)의 RF 스위치(348)는 디폴트로 하향링크 경로로 연결되는 구조로서 TDD 제어 신호가 전송되지 않을 때에는 하향링크 모드로 스위치를 연결하게 된다.

상기에 나열한 기지국(30)과 도너(32), 중계국(34)의 내부구성요소를 이용하여 도 3a의 시간 순서에 맞게 하향링크 시간과 TTG 시간, 상향링크 시간 동안의 신호 전송 과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 최초 기지국(30)에서 중계국(34)로 향하는 하향링크 시간 동안 신호의 흐름이 시작되기 전에, 기지국(30)의 모뎀 제어부(Modem Control, 302)에서 도너(32)로 TDD 송수신 제어 신호를 RF 신호의 형태로 전송한다. 도너(32)에서는 전송된 TDD 송수신 제어 신호를 TDD 제어 신호부(TDD Control Signal, 308)에 전송한다.

또한 기지국(30)의 모뎀 제어부(302)에서 도너(32)로 수신 이득 제어 신호(Rx Gain Control Signal)를 전송한다. 도너(32)에서는 전송된 수신 이득 제어 신호를 상향링크 이득 제어 신호부(306)에 전송한다.

이제 하향링크 시간 구간에서 신호의 흐름을 살펴보면, 먼저 기지국(30)에서 도너(32)로 하향 RF 신호가 전송된다. 전송된 하향 RF 신호는 고주파 증폭기(314) 를 통해 선택도를 높이고 신호대 잡음비(S/N)를 개선하여 광송신기A(318)를 거쳐서 별도 파장의 하향 광신호로 변환된 다음 광다중화기(324)로 전송된다.

한편, 도너(32)의 TDD 제어 신호부(308)에서는 하향링크 시간 구간 동안에 TDD 송신 제어 신호를 활성화하여 다중화기(310)로 전송한다. TDD 송신 제어 신호는 다중화기(310)를 거쳐서 DA(312)에서 전기적으로 일정 크기의 레벨로 증폭된다. 증폭된 TDD 송신 제어 신호는 광송신기B(316)에서 별도 파장의 광신호로 변환되어 광다중화기(324)로 전송된다.

광다중화기(324)로 전송된 하향 광신호와 TDD 송신 제어 신호를 변환한 광신호는 광섬유를 타고 중계국(34)의 광역다중화기(326)로 전송되고, 광역다중화기에서 파장의 성질에 따라 하향 광신호는 광수신기A(330)로 보내지고 TDD 송신 제어 신호를 변환한 광신호는 광수신기B(328)로 보내어진다. 광수신기A(330)로 보내어진 하향 광신호는 하향 RF 신호로 변환되어 LNA(342)에서 하향 RF 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 HPA(344)로 전송된다. HPA(344)로 전송된 하향 RF 신호는 이동단말국으로 전송하기 위한 실효 출력까지 증폭되어 RF 스위치(348)를 통해 안테나에서 이동단말국으로 전송된다.

광수신기B(328)로 보내어진 광신호는 TDD 송신 제어 신호로 변환되어 LNA(334)로 전송되고, LNA(334)에서 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 역다중화기(336)로 전송된다. 역다중화기(336)로 전송된 TDD 송신 제어 신호는 TDD 제어 신호부(338)로 전송되고, 상향링크 시간 구간에 RF 스위치(348)의 스위칭 동작제어를 수행하여 전체 시스템의 상하향 링크 절체(Change Over)가 이루어 지게 한다. 즉 상향링크 시간에 맞춰 RF 스위치(348) 제어를 함으로써, 하향신호의 전송이 중단되고 상향신호의 전송이 시작된다.

하향링크 시간 구간이 끝나고 TTG 시간 구간 동안에 도너(32)의 상향링크 이득 제어 신호부(306)에서는 중계국(34) 수신부의 이득을 자동으로 제어할 수신 이득 제어 신호를 중계국(34)으로 전송하게 되는데, TTG 시간 구간 동안에 수신 이득 제어 신호의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

도너(32)의 상향링크 이득 제어 신호부(306)에서 수신 이득 제어 신호를 다중화기(310)에 전송한다. 수신 이득 제어 신호는 다중화기(310)를 거쳐서 DA(312)에서 전기적으로 일정 크기의 레벨로 증폭되고 증폭된 수신 이득 제어 신호는 광송신기B(316)에서 별도 파장의 광신호로 변환되어 광다중화기(324)로 전송된다.

광다중화기(324)로 전송된 수신 이득 제어 신호를 변환한 광신호는 광섬유를 타고 중계국(34)의 광역다중화기(326)로 전송되고, 광역다중화기(326)에서 파장의 성질에 따라 광수신기B(328)로 보내어진다. 광수신기B(328)로 보내어진 광신호는 수신 이득 제어 신호로 변환되어 LNA(334)로 전송되고, LNA(334)에서 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 역다중화기(336)로 전송된다. 역다중화기(336)로 전송된 수신 이득 제어 신호는 상향링크 이득 제어 신호부(340)로 전송되고, 상향링크 이득 제어 신호부(340)에서 TTG 시간 구간이 끝나고 상향링크 시간 구간 동안에 이동단말국으로부터 중계국(34)의 수신부로 전송되는 상향 신호의 이득을 LNA(346)를 통해 제어하게 된다.

TTG 시간 구간이 끝나고 상향링크 시간 구간이 시작되면, 중계국(34)의 TDD 제어 신호부(338)에서 RF 스위치(348)를 제어해 상하향 링크를 절체한다. 이동단말국에서 전송한 상향 RF 신호가 중계국(34)을 거쳐 기지국(30)으로 전송될 수 있도록 상향링크 송신 경로가 연결된다. 또한 중계국(34)의 상향링크 이득 제어 신호부(340)에서는 LNA(346)로 전송되는 상향 RF 신호의 이득을 자동으로 조절하게 된다. 상향링크 시간 구간 동안에 신호의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

이동단말국으로부터 중계국(34)의 안테나(350)를 통하여 수신된 상향 RF 신호는 RF 스위치(348)를 거쳐 그 세기에 따라 자동으로 이득을 제어해주는 LNA(346)로 전송된다. 상향 RF 신호는 LNA(346)를 통해 일정한 수준으로 이득이 가해지거나 감해진 후에 신호가 증폭되고, 증폭된 상향 RF 신호는 광송신기C(332)에서 상향 광신호로 변환되어 광역다중화기(326)로 전송된다.

광역다중화기(326)로 전송된 상향 광신호는 광섬유를 타고 도너(32)의 광다중화기(324)로 전송된다. 광다중화기(324)에 전송된 상향 광신호는 광수신기C(322)에서 상향 RF 신호로 변환되어 LNA(320)로 전송된다. LNA(320)에서 상향 RF 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭시킨 후에 기지국(30)으로 전송한다.

도 3d의 내부 구성도에서 상기 설명한 도 3a의 시간 순서에 의한 각 신호의 흐름을 나타내었다. 각 신호에 대한 도 3b와 도 3c의 시간 순서의 흐름 또한 도 3d의 내부 구성도를 통하여 나타낼 수 있으며, 같은 내부 구성도에서의 각 시간에 대한 흐름을 표현한 것이므로 도 3b와 도 3c의 시간 순서의 흐름에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 4a는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 RoF 중계시스템의 기지국 도너에서 전송하는 제어 신호의 시간 구조도이다.

도 4a를 살펴보면, 기지국으로부터 수신한 하향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 중계국으로 전송하는 하향링크(Down Link) 시간 동안에는 TDD 제어 신호를 중계국으로 전송하지 않으며, 하향링크 시간 바로 이후인 TTG 시간 동안에 미리 중계국 수신부에 대한 자동이득제어가 이루어진다. 즉, 기지국과 도너는 TTG 시간 이내에 수신 이득 제어 신호(Rx Gain Control Signal)를 중계국에 전송한 후, 중계국 수신부의 이득을 제어하여 상향링크의 전송 성능을 지속적으로 유지한다. 중계국 수신부가 안테나로부터 수신한 약한 세기의 상향 RF 신호를 적정 세기로 증폭하여 기지국으로 전송하는 상향링크(Up Link) 시간 동안에는 기지국에서 중계국으로 전달될 TDD 수신 제어 신호(TDD Rx Signal)를 설정하여, 전체 시스템의 송수신 링크 절체가 이루어진다.

수신 이득 제어 신호의 시간 구간의 구성은 도 3a, 3b, 3c와 같이 프리앰블(Preamble) 전송시간 구간과 저잡음 증폭기의 자동 이득 제어 데이터(Low Noise Amplifier Automatic Gain Control Data) 전송시간 구간 및 정착 시간(Settle Time) 구간으로 구성되며 기능 또한 상기 도 3a, 3b, 3c에서의 설명과 같다. 상기 도 4a에 대한 구체적인 RoF 중계시스템의 구성도에 대해서 살펴보면 하기의 실시 예로 나타낼 수 있다.

도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TDD 수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 각각 상향링크와 TTG 시간 구간 동안에 전송하는 RoF 중계시스템의 내부 구성도이다. 도 4b는 도 4a의 실시 예로서, 도 3b의 실시 예와는 달리, 중계국 수신 부의 자동이득제어 및 TDD 스위칭 제어를 위한 별도 파장의 광신호를 출력하는 광송신기를 추가적으로 사용하지 않고, 도너에 RF 스위치를 추가하고 중계국에 커플러를 추가하는 구조를 가진다.

도 4b의 전체적인 구성은 도 3b의 전체적인 구성과 동일하다. 전체적인 구성을 살펴보면, 제어신호와 하향신호를 하위 계층으로 전송하고 하위 계층으로부터 상향신호를 전송받는 기지국(40)과, 기지국에서 전송받은 제어신호와 하향신호를 광섬유로 전송하고 광섬유로부터 상향신호를 전송받는 도너(42)와, 광섬유로부터 제어신호와 하향신호를 전송받아 제어신호에 따라 하향신호를 안테나를 통하여 단말로 방사하고 안테나로부터 받은 상향신호를 제어신호에 따라 광섬유로 전송하는 중계국(44)으로 구성된다. 이러한 기지국(40)과 도너(42), 중계국(44)의 내부 구성을 상세히 살펴보면 하기와 같이 나타낼 수 있다.

먼저 기지국(40)의 내부 구성요소를 살펴보면, 모뎀 제어부(402)와 기지국 TDD 모뎀부(404)를 포함하는 구조로 상기 도 3b의 기지국 내부 구성요소와 같다.

도너(42)는 상향링크 이득 제어 신호부(406), TDD 제어 신호부(408), 다중화기(410), 광다중화기(424), DA(412), RF 스위치(416), 고주파 증폭기(414), LNA(420), 광송신기(418), 광수신기(422)의 내부구성요소를 포함한다.

중계국(44)은 광수신기(428), 광송신기(430), 광역다중화기(426), 역다중화기(432), LNA(438, 444), 커플러(Coupler, 410), HPA(442), TDD 제어 신호부(434), 상향링크 이득 제어 신호부(436), RF 스위치(446), 안테나(448)의 내부구성요소를 포함한다.

상기 도 4b의 도너(42)에 위치한 RF 스위치(416)는 TDD 제어 신호부(408)에서 상황에 따라 제어하고, 중계국(44)에 위치한 RF 스위치(446)는 도 3b의 RF 스위치(348)와 마찬가지로 디폴트로 하향링크 경로로 연결되는 구조로서 TDD 제어 신호가 전송되지 않을 때에는 하향링크 모드로 스위치를 연결하게 된다.

상기에 나열한 기지국(40)과 도너(42), 중계국(44)의 내부구성요소를 이용하여 시간 순서에 맞게 하향링크 시간과 TTG 시간, 상향링크 시간 동안의 신호 전송 과정을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저 최초 기지국(40)에서 중계국(44)으로 향하는 하향링크 시간 동안 신호의 흐름이 시작되기 전에, 기지국(40)의 모뎀 제어부(402)에서 도너(42)로 TDD 송수신 제어 신호를 RF 신호의 형태로 전송한다. 도너(42)에서는 전송된 TDD 송수신 제어 신호를 TDD 제어 신호부(408)에 전송한다.

또한 기지국(40)의 모뎀 제어부(402)에서 도너(42)로 수신 이득 제어 신호(Rx Gain Control Signal)를 전송한다. 도너(42)에서는 전송된 수신 이득 제어 신호를 상향링크 이득 제어 신호부(406)에 전송한다.

이제 하향링크 시간 구간에서 신호의 흐름을 살펴보면, 먼저 도너(42)의 TDD 제어 신호부(408)에서 도너(42)의 RF 스위치(416)를 하향 송신 경로로 제어한다. 기지국(40)에서 도너(42)로 하향 RF 신호가 전송되면 전송된 하향 RF 신호는 고주파 증폭기(414)를 통해 선택도를 높이고 신호대 잡음비(S/N)를 개선하여 RF 스위치(416)를 거쳐 광송신기(418)에서 별도 파장의 하향 광신호로 변환된 다음 광다중화기(424)로 전송된다. 광다중화기(424)로 전송된 하향 광신호는 광섬유를 타고 중 계국(44)의 광역다중화기(426)로 전송되고, 광역다중화기(426)에서 광수신기(428)로 보내어진다. 광수신기(428)로 보내어진 하향 광신호는 하향 RF 신호로 변환되어 LNA(438)에서 하향 RF 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 커플러(410)를 통해 HPA(442)로 전송된다. HPA(442)로 전송된 하향 RF 신호는 이동단말국으로 전송하기 위한 실효 출력까지 증폭되어 RF 스위치(446)를 통해 안테나(448)에서 이동단말국으로 전송된다. LNA(438)에서 HPA(442)로 하향 RF 신호가 전송이 되는 동안 커플러(410)에서 하향 RF 신호를 분기하여 역다중화기(432)로 하향 RF 신호의 일부가 전송이 되지만, 제어 신호의 성격을 띄지 않으므로 역다중화기(432)에서 폐기처리 된다.

하향링크 시간 구간이 끝나면, TDD 제어 신호부(408)에서는 RF 스위치(416)를 스위칭 제어하여 제어신호가 도너(42)에서 중계국(44)으로 전송되는 상향 송신 경로를 구성하고, 도 3b와 같이 TTG 시간 구간 동안에 도너(42)의 상향링크 이득 제어 신호부(406)에서는 중계국(44) 수신부의 이득을 자동으로 제어할 수신 이득 제어 신호를 중계국(44)으로 전송하게 된다. TTG 시간 구간 동안에 수신 이득 제어 신호의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

도너(42)의 상향링크 이득 제어 신호부(406)에서 수신 이득 제어 신호를 다중화기(410)에 전송한다. 수신 이득 제어 신호는 다중화기(410)를 거쳐서 DA(412)에서 전기적으로 일정 크기의 레벨로 증폭되고 증폭된 상향링크 이득 제어 신호는 RF 스위치(416)를 거쳐 광송신기B(418)에서 광신호로 변환되어 광다중화기(424)로 전송된다.

광다중화기(424)로 전송된 수신 이득 제어 신호를 변환한 광신호는 광섬유를 타고 중계국(44)의 광역다중화기(426)로 전송되고, 광역다중화기(426)에서 광수신기(428)로 보내어진다. 광수신기(428)로 보내어진 광신호는 수신 이득 제어 신호로 변환되어 LNA(438)로 전송되고, LNA(438)에서 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 역다중화기(432)로 전송된다. 역다중화기(432)로 전송된 수신 이득 제어 신호는 상향링크 이득 제어 신호부(436)로 전송되고, 상향링크 이득 제어 신호부(436)에서 TTG 시간 구간이 끝나고 상향링크 시간 구간 동안에 이동단말국으로부터 중계국(44)의 수신부로 전송되는 상향 신호의 이득을 LNA(444)를 통해 제어하게 된다. LNA(438)에서 역다중화기(432)로 상향링크 이득 제어 신호가 전송이 되는 동안 커플러(410)에서 상향링크 이득 제어 신호를 분기하여 HPA(442)로 수신 이득 제어 신호의 일부가 전송이 되지만, HPA(442)는 중계국(44)의 TDD 제어 신호부(434)의 제어 신호에 따라 하향링크 시간 구간 이외에는 파워 오프 상태로 유지되어 동작하지 않으므로 증폭되지 않고 폐기처리 된다.

TTG 시간 구간이 끝나고 상향링크 시간 구간이 시작되면, 도너(42)의 TDD 제어 신호부(408)에서 TDD 수신 제어 신호를 리모트로 전송하고, 중계국(44)의 TDD 제어 신호부(434)에서 RF 스위치(446)를 제어해 상하향 링크를 절체한다. 이동단말국에서 전송한 상향 RF 신호가 중계국(44)을 거쳐 기지국(40)으로 전송될 수 있도록 상향링크 송신 경로가 연결된다. 또한 중계국(44)의 상향링크 이득 제어 신호부(436)에서는 LNA(444)로 전송되는 상향 RF 신호의 이득을 자동으로 조절하게 된다. 상향링크 시간 구간 동안에 신호의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 상향링크 시간 구간이 시작되면, 도너(42)의 TDD 제어 신호부(408)에서 TDD 수신 제어 신호를 다중화기(410)에 전송한다. TDD 수신 제어 신호는 다중화기(410)를 거쳐서 DA(412)에서 전기적으로 일정 크기의 레벨로 증폭되고 증폭된 상향링크 이득 제어 신호는 RF 스위치(416)를 거쳐 광송신기(418)에서 광신호로 변환되어 광다중화기(424)로 전송된다.

광다중화기(424)로 전송된 TDD 수신 제어 신호를 변환한 광신호는 광섬유를 타고 중계국(44)의 광역다중화기(426)로 전송되고, 광역다중화기(426)에서 광수신기(428)로 보내어진다. 광수신기(428)로 보내어진 광신호는 상향링크 이득 제어 신호로 변환되어 LNA(438)로 전송되고, LNA(438)에서 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 역다중화기(432)로 전송된다. 역다중화기(432)로 전송된 TDD 수신 제어 신호는 TDD 제어 신호부(434)로 전송되고, TDD 제어 신호부(434)에서 상향링크 시간 구간에 RF 스위치(446)의 스위칭 동작제어를 수행하여 전체 시스템의 상하향 링크 절체(Change Over)가 이루어지게 한다. TDD 수신 제어 신호 또한 상향링크 이득 제어 신호와 같이 LNA(438)에서 역다중화기(432)로 TDD 수신 제어 신호가 전송이 되는 동안 커플러(410)에서 TDD 수신 제어 신호를 분기하여 HPA(442)로 TDD 수신 제어 신호의 일부가 전송이 되지만, HPA(442)는 중계국(44)의 TDD 제어 신호부(434)의 제어 신호에 따라 하향링크 시간 구간 이외에는 파워 오프 상태로 유지되어 동작하지 않으므로 증폭되지 않고 폐기처리 된다.

상하향 링크의 절체가 이루어지면, 이동단말국으로부터 중계국(44)의 안테나(448)를 통하여 수신된 상향 RF 신호는 RF 스위치(446)를 거쳐 그 세기에 따라 자동으로 이득을 제어해주는 LNA(444)로 전송된다. 상향 RF 신호는 LNA(444)를 통해 일정한 수준으로 이득이 가해지거나 감해진 후에 신호가 증폭되고, 증폭된 상향 RF 신호는 광송신기(430)에서 상향 광신호로 변환되어 광역다중화기(426)로 전송된다.

광역다중화기(426)로 전송된 상향 광신호는 광섬유를 타고 도너(42)의 광다중화기(424)로 전송된다. 광다중화기(424)에 전송된 상향 광신호는 광수신기(422)에서 상향 RF 신호로 변환되어 LNA(420)로 전송된다. LNA(420)에서 상향 RF 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭시킨 후에 기지국(40)으로 전송한다.

상기 각 실시 예에서 설명된 제어신호들의 흐름을 각각의 시간 구성에 따라 표현하면, 하기의 두 가지 흐름도로 나타낼 수 있다.

도 5a, 5b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 RoF 중계시스템에서 제어 신호를 이용하여 자동이득제어의 흐름을 나타낸 흐름도로서, 도 5a는 하향링크 시간 구간 동안에 TDD 송신 제어 신호를 실어 보내는 시간 구조를 가지고, 도 5b는 상향링크 시간 구간 동안에 TDD 송신 제어 신호를 실어 보내는 시간 구조를 갖는다.

도 5a를 살펴보면, 502단계에서 기지국으로부터 도너로 TDD 송신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 전송받아, 504단계에서 상향링크 시간 구간 동안 TDD 송신 제어 신호를 중계국으로 전송하고, 506단계에서 TTG 시간 구간 동안 수신 이득 제어 신호를 중계국으로 전송한다. 중계국에서 전송받은 TDD 송신 제어 신호를 이용하여 508단계에서 상향링크 시간 구간에 송수신 링크를 절체한다. 상향링크 시간 구간 동안 이동단말국에서 중계국 수신부로 들어온 신호는 LNA로 전송되고, 510단 계에서 수신 이득 제어 신호를 이용하여 LNA로 전송된 신호의 이득을 자동으로 제어하게 된다.

도 5b를 살펴보면, 512단계에서 기지국으로부터 도너로 TDD 송신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 전송받아, 하향링크 시간 구간에는 제어신호들이 중계국으로 전송되지 않다가 514단계에서 하향링크 시간 구간이 끝나고 TTG 시간 구간에 수신 이득 제어 신호를 중계국으로 전송한다. 516단계에서 다음 시간 구간인 상향링크 시간 구간에 TDD 수신 제어 신호를 중계국으로 전송하여, 518단계에서 송수신 링크를 절체한다. 상향링크 시간 구간 동안 이동단말국에서 중계국 수신부로 들어온 신호는 LNA로 전송되고, 520단계에서 수신 이득 제어 신호를 이용하여 LNA로 전송된 신호의 이득을 자동으로 제어하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 중계국 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 시분할 이중화 방식의 광무선 중계시스템 및 이를 이용한 신호제어 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있다. 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 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, TDD(Time Division Duplexing) 방식의 무선 이동 통신 서비스 시스템에서 직접적인 서비스 데이터를 전송하는데 필요하지 않은 시간 자원을 사용하여 중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동 으로 제어함으로써, 성능이 우수하고 효율적인 시스템 구성을 가능하게 하고, 단말기의 과도한 전력 제어 부담을 경감시키는 효과가 있다.

Claims

중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio over Fiber) 중계시스템에 있어서,

상하향 신호를 도너(Donor)로 송수신하고, 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 발생하는 기지국(Base Station)과,

상기 기지국으로부터 상기 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 중계국(Remote Station)으로 전송하고, 상기 중계국으로부터 상향 신호를 전송받아 상기 기지국으로 전송하는 상기 도너(Donor)와,

상기 도너로부터 상기 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 전송받아 상기 전송된 하향 신호를 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 상기 송수신 제어 신호를 이용해 상하향 모드를 절체한 후, 상기 이동단말국으로부터 전송된 상향 신호의 이득을 상기 수신 이득 제어 신호를 이용하여 자동으로 제어함으로 상기 이득이 제어된 상향 신호를 상기 도너로 전송하는 상기 중계국(Remote Station)을 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 1항에 있어서, 상기 기지국은

이동단말국과의 원활한 서비스를 위해 하향 신호를 변조하여 도너로 전송하고 상기 도너로부터 전송된 상향 신호를 복조하는 기지국 TDD 모뎀부(Base Station TDD Modem)와,

상기 상하향 신호의 원활한 전송을 위해 상기 기지국 또는 중계국의 상하향 모드를 제어하는 제어 신호를 발생하는 모뎀 제어부(Modem Control)를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 1항에 있어서, 상기 도너는

하향링크 시간 구간 동안 상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국의 TDD 스위칭 동작을 제어하기 위한 송수신 제어 신호를 저장하는 TDD 제어 신호부(TDD Control Signal)와,

TTG(Transmit Time Gap) 시간 구간 동안 상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국 수신부의 이득을 제어하기 위한 수신 이득 제어 신호를 저장하는 상향링크 이득 제어 신호부(Up Link Gain Control Signal)와,

상기 각 제어 신호부에서 나오는 제어 신호를 시간적으로 멀티플렉싱(Multiplexing)하는 다중화기(MUX)와,

상기 다중화기에서 나오는 신호를 전기적으로 일정한 크기의 레벨로 증폭하는 구동증폭기(Driver Amplifier)와,

상기 기지국으로부터 전송된 하향 RF 신호의 선택도를 높이고 신호대 잡음비(S/N)를 개선하는 고주파 증폭기(RF Amplifier)와,

상기 증폭된 제어 신호를 서비스 데이터가 실릴 광신호 파장과는 별개 파장의 광신호로 변환하고, 상기 하향 RF 신호를 하향 광신호로 변환하는 하나 이상의 광송신기(E/O)와,

상기 제어 신호를 변환한 광신호와 하향 광신호를 시간적으로 멀티플렉싱하는 광다중화기(Optical MUX)와,

상기 중계국으로부터 전송된 상향 광신호를 상향 RF 신호로 변환하는 광수신기(O/E)와,

상향 RF 신호의 잡음을 제거하고 증폭하는 LNA(Low Noise Amplifier)를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 3항에 있어서, 상기 중계국은

멀티플렉싱된 상기 제어 신호를 변환한 광신호와 하향 광신호를 시간적으로 디멀티플렉싱(Demultiplexing)하는 광역다중화기(Optical DEMUX)와,

파장의 특성에 따라 나뉘어져 제어 신호와 하향 RF 신호로 변환하는 하나 이상의 광수신기(O/E)와,

상기 제어 신호와 하향 RF 신호의 잡음을 제거하고 증폭하는 하나 이상의 LNA와,

상기 하향 RF 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA(High Power Amplifier)와,

상기 HPA로부터 전송된 하향 RF 신호를 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 이동단말국으로부터 전송된 상향 RF 신호를 상기 중계국 수신부로 전송하는 안테나(Antenna)와,

상기 증폭된 제어 신호를 시간적으로 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호로 디멀티플렉싱하는 역다중화기(DEMUX)와,

상기 역다중화기로부터 상기 송수신 제어 신호를 받아 상기 중계국의 TDD 스위칭 동작을 제어하기 위한 TDD 제어 신호부와,

상기 역다중화기로부터 수신 이득 제어 신호를 받아 상기 중계국 수신부의 이득을 제어하기 위한 상향링크 이득 제어 신호부와,

상기 상향링크 이득 제어 신호부의 제어를 받아 상향 RF 신호의 이득을 자동으로 제어하기 위한 LNA와,

상기 자동이득제어된 LNA로부터 전송된 상향 RF 신호를 상향 광신호로 변환하는 광송신기(E/O)와,

상기 TDD 제어 신호부의 제어를 받아 상하향 링크 절체를 수행하는 RF 스위치(RF Switch)를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 1항에 있어서, 상기 도너는

TTG(Transmit Time Gap) 시간 구간 동안 상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국 수신부의 이득을 제어하기 위한 수신 이득 제어 신호를 저장하는 상향링크 이득 제어 신호부와,

상향링크 시간 구간 동안 상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국의 TDD 스위칭 동작을 제어하기 위한 송수신 제어 신호를 저장하는 TDD 제어 신호부와,

상기 각 제어 신호부에서 나오는 제어 신호를 시간적으로 멀티플렉싱하는 다중화기(MUX)와,

상기 다중화기에서 나오는 신호를 전기적으로 일정한 크기의 레벨로 증폭하 는 구동증폭기와,

상기 중계국으로 전송되는 각 신호의 흐름을 상기 TDD 제어 신호부에 의해 시간 선택적으로 제어하는 RF 스위치와,

상기 기지국으로부터 전송된 하향 RF 신호의 선택도를 높이고 신호대 잡음비(S/N)를 개선하는 고주파 증폭기와,

상기 증폭된 제어 신호를 서비스 데이터가 실릴 광신호 파장과는 별개 파장의 광신호로 변환하고, 상기 하향 RF 신호를 하향 광신호로 변환하는 광송신기(E/O)와,

상기 제어 신호를 변환한 광신호와 하향 광신호를 시간적으로 멀티플렉싱하는 광다중화기와,

상기 중계국으로부터 전송된 상향 광신호를 상향 RF 신호로 변환하는 광수신기(O/E)와,

상향 RF 신호의 잡음을 제거하고 증폭하는 LNA를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 5항에 있어서, 상기 RF 스위치는

상기 TDD 제어 신호부에서 제어하여 상향링크 시간 구간에는 하향 신호가 중계국으로 수신되는 모드로 제어되고, 하향링크 시간 구간이 끝나면 제어 신호가 중계국으로 수신되는 모드로 제어되는 것을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
제 5항에 있어서, 상기 중계국은

멀티플렉싱된 상기 제어 신호를 변환한 광신호와 하향 광신호를 시간적으로 디멀티플렉싱하는 광역다중화기와,

파장의 특성에 따라 제어 신호와 하향 RF 신호로 변환하는 광수신기(O/E)와,

상기 제어 신호와 하향 RF 신호의 잡음을 제거하고 증폭하는 LNA와,

상기 LNA로부터 전송된 각 신호들을 일정한 비율로 분리하여 전송하는 커플러(Coupler)와,

상기 하향 RF 신호를 고출력으로 증폭하는 HPA와,

상기 HPA로부터 전송된 하향 RF 신호를 이동단말국으로 전송하고, 이동단말국으로부터 전송된 상향 RF 신호를 상기 중계국 수신부로 전송하는 안테나와,

상기 증폭된 제어 신호를 시간적으로 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호로 디멀티플렉싱하는 역다중화기와,

상기 역다중화기로부터 상기 송수신 제어 신호를 받아 상기 중계국의 TDD 스위칭 동작을 제어하기 위한 TDD 제어 신호부와,

상기 역다중화기로부터 수신 이득 제어 신호를 받아 상기 중계국 수신부의 이득을 제어하기 위한 상향링크 이득 제어 신호부와,

상기 상향링크 이득 제어 신호부의 제어를 받아 상향 RF 신호의 이득을 자동으로 제어하기 위한 LNA와,

상기 자동이득제어된 LNA로부터 전송된 상향 RF 신호를 상향 광신호로 변환 하는 광송신기(E/O)와,

상기 TDD 제어 신호부의 제어를 받아 상하향 링크 절체를 수행하는 RF 스위치(RF Switch)를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템.
중계국(Remote Station) 수신부의 이득을 자동으로 제어하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식의 RoF(Radio over Fiber) 중계시스템의 신호제어 방법에 있어서,

기지국(Base Station)에서 발생한 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 도너(Donor)로 전송하는 과정과,

도너로 전송된 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호 및 하향 신호를 중계국(Remote Station)으로 전송하는 과정과,

하향 신호는 이동단말국(Mobile Station)으로 전송하고, 상기 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호를 이용해 송수신 스위칭 제어와 상기 이동단말국으로부터 전송된 상향 신호의 자동이득제어를 수행하는 과정과,

상기 자동이득제어된 상향 신호를 상기 도너를 거쳐 상기 기지국으로 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템의 신호제어 방법.
제 8항에 있어서, 상기 송수신 제어 신호와 수신 이득 제어 신호는

상기 도너에서 TDD 스위칭 동작을 제어하거나, 상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국의 TDD 스위칭 동작을 제어하여 상하향 모드의 절체를 수행하기 위한 송 수신 제어 신호와,

상기 중계국으로 전송되어 상기 중계국 수신부로 전송되는 상향 신호의 세기를 일정한 수준으로 자동으로 조절하여 증폭하기 위한 수신 이득 제어 신호로 구성됨을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템의 신호제어 방법.
제 8항에 있어서, 상기 수신 이득 제어 신호 내부의 시간적 구성은

전송시간 구간에 기지국과 중계국 사이의 시간 동기를 획득하여, 사용되는 데이터 앞부분의 특정 제어 정보를 나타내는 프리앰블(Preamble)과,

저잡음 증폭기를 이용한 자동이득제어를 수행하는 저잡음 증폭기의 자동 이득 데이터(Low Noise Amplifier Automatic Gain Control Data)와,

상기 중계국 수신부의 이득이 절절히 제어되는 하드웨어적인 동작이 정착되는데 필요한 정착 시간(Settle Time)으로 구성됨을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템의 신호제어 방법.
제 8항에 있어서,

하향모드 시간 구간 동안 상기 하향 신호와 상기 송수신 제어 신호를 상기 도너에서 상기 중계국으로 전송하는 단계와,

상기 하향모드 시간 구간 이 후 TTG(Transmit Time Gap) 시간 구간 동안 상기 수신 이득 제어 신호를 상기 도너에서 상기 중계국으로 전송하는 단계와,

상기 TTG 시간 구간이 끝나고 상향모드 시간 구간이 시작되면, 상기 중계국 에서 상기 송수신 제어 신호를 이용한 스위칭 제어를 통해 상하향 링크를 절체(Change Over)하여, 중계국 수신부로 상기 상향 신호가 유입되기 시작하는 단계와,

상기 상향모드 시간 구간 동안 상기 수신 이득 제어 신호를 이용해 LNA(Low Noise Amplifier)에서 상기 유입된 상향 신호의 이득을 자동으로 제어하여, 상기 도너를 거쳐 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템의 신호제어 방법.
제 8항에 있어서,

하향모드 시간 구간 동안 상기 하향 신호만을 상기 도너에서 상기 중계국으로 전송하는 단계와,

상기 하향모드 시간 구간 이 후 TTG 시간 구간 동안 상기 수신 이득 제어 신호를 상기 도너에서 상기 중계국으로 전송하는 단계와,

상기 TTG 시간 구간이 끝나고 상향모드 시간 구간이 시작되면, 상기 송수신 제어 신호를 상기 중계국으로 전송하여 상기 송수신 제어 신호를 이용한 스위칭 제어를 통해 상하향 링크를 절체하여, 중계국 수신부로 상기 상향 신호가 유입되기 시작하는 단계와,

상기 상향모드 시간 구간 동안 상기 수신 이득 제어 신호를 이용해 LNA에서 상기 유입된 상향 신호의 이득을 자동으로 제어하여, 상기 도너를 거쳐 상기 기지국으로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 TDD 방식의 RoF 중계시스템의 신 호제어 방법.