KR20140004569A - 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 및 동작 방법 - Google Patents

유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 및 동작 방법 Download PDF

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Abstract

OFDM 기반 유무선 융합 가입자 망에서의 분리형 기지국 및 동작 방법이 개시된다.
분리형 기지국은 MAC 레이어(Layer)로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조하는 PHY 레이어부; QAM 변조된 서브 캐리어들을 시간 영역으로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 생성하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 CP (cyclic prefix) 및 eRU (enhanced radio unit) 구동용 제어 정보를 추가하여 생성한 하향 신호를 전송하는 광 OFDM 송신부를 포함할 수 있다.

Description

유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 및 동작 방법{CLOUD BASE STATION IN FIXED MOBILE CONVERGED ACCESS NETWORK AND THE METHOD THEREFOR}
본 발명은 유무선 융합 가입자 망에서의 분리형 기지국 및 동작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 DU?U 분리형 기지국 구조에서 DU에만 위치하던 PHY의 기능을 DU와 RU로 이분화한 기지국 구조 및 동작 방법에 관한 것이다.
무선 데이터 서비스의 폭발적인 증가 및 유선 광대역 인터넷 서비스 가입자 수의 비약적인 증가로 인해 유/무선 가입자 데이터 트래픽은 매년 2배 이상씩 증가하고 있다.
따라서, 유무선 통신 사업자들은 비용 절감을 위하여 유무선 가입자 망 인프라의 공동 활용에 대해서 고민하고 있는 실정이다.
유무선 융합 가입자 망 중 DU (digital unit)-RU (radio unit) 분리형 기지국 구조를 지원하는 CPRI(common public radio interface)/OBSAI (open base station architecture initiatives) 기반의 유무선 융합 가입자망은 운용 가능한 유선 대역폭의 증가로 인하여 망 구축에 사용되어야 하는 광학적/전기적 부품의 가격 상승이 발생하였다.
따라서, 가격이 저렴하면서도 인프라 구축 비용을 절감하고 효율적인 전송 대역폭을 제공할 수 있는 장치 및 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 DU (digital unit)-RU (radio unit) 분리형 기지국 구조에서 DU에만 위치하던 PHY의 기능을 DU와 RU로 이분화함으로써, 저렴한 가격의 분리형 기지국을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 DU-RU의 조합에 따라 상이한 서브 캐리어 그룹을 할당하여 통신함으로써, 종래 기술에 비하여 낮은 전송 대역폭으로 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 하나의 광 링크를 이용하여 복수의 무선 링크로 수신한 정보를 송수신 함으로써, 물리 계층과 관련된 비용을 감소시키고, 신호를 장거리 전송하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국은 MAC 레이어(Layer)로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조하는 PHY 레이어부; QAM 변조된 서브 캐리어들을 시간 영역으로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 생성하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 CP (cyclic prefix) 및 eRU (enhanced radio unit) 구동용 제어 정보를 추가하여 생성한 하향 신호를 전송하는 광 OFDM 송신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 PHY 레이어는 MAC 레이어로부터 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어별 변조 방법으로 상기 병렬 신호를 QAM 변조하는 QAM 변조부; 및 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 광 OFDM 송신부로 전송하는 심볼 추가부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 광 OFDM 송신부는 QAM 변조된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 OFDM 샘플을 출력하는 IFFT 연산부; 및 상기 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가하는 정보 추가부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 서브 캐리어는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 수신하는 eRU에 따라 유연하게 할당될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국은 eDU(enhanced digital unit)로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하여 시간 동기화하고, 채널 추정하는 광 OFDM 수신부; 채널 추정된 신호를 IFFT 연산하는 PHY 레이어부; 및 IFFT 연산된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송하는 신호 전송부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 광 OFDM 수신부는 eDU로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하는 주파수 변환부; 주파수 변환된 신호를 시간 동기화하는 시간 동기화부; 및 시간 동기화된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정하는 채널 추정부등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 주파수 변환부는 제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위하여 할당된 반송 주파수를 식별하고, VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 식별한 주파수를 발진시켜 주파수 변환이 기 설정된 특정 주파수 대역에서 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 광 OFDM 수신부는 상대적으로 특정 샘플링 주파수를 이용하여 상기 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부를 더 포함하고, 상기 시간 동기화부는 디지털 신호로 변환된 시간 영역의 OFDM 샘플을 시작점에서 시간 동기화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 광 OFDM 수신부는 시간 동기화된 신호를 FFT 연산하여 상기 채널 추정부에 제공하는 FFT 연산부; 및 채널 추정된 신호에서 제어 정보를 추출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑하는 자원 매핑부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 자원 매핑부는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑된 신호에 대한 연산 처리를 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 자원 매핑부는 eRU의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하여 eDU로 송신할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국은 MAC 레이어(Layer)로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조한 서브 캐리어들로 심볼 매핑한 후 시간 영역의 OFDM 샘플로 변환하고, 시간영역의 OFDM 샘플에 CP(cyclic prefix)를 추가하여 하향 신호를 생성하는 PHY 레이어; 및 상기 하향 신호를 전광 변환하여 eRU로 전송하는 광 OFDM 송신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 PHY 레이어는 MAC 레이어로부터 수신한 정보에 기초한 서브 캐캐리어 별 변조 방법으로 상기 병렬 신호를 QAM 변조하는 QAM 변조부; QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 광 OFDM 송신부로 전송하는 심볼 추가부; QAM 변조된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 신호를 출력하는 IFFT 연산부; 및 상기 서브 캐리어 별 신호에 시간 지연 및 광섬유 색분산에 의한 신호 왜곡을 보상하기 위한 CP를 추가하는 정보 추가부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국은 eDU로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하는 주파수 변환부; 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해 주는 디지털 신호 변환부; 주파수 변환된 신호를 시간 동기화하는 시간 동기화부; 시간 동기화된 신호를 FFT 연산하는 FFT 연산부; FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정하는 채널 추정부; 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환하는 자원 매핑부; FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 신호를 IFFT 연산하는 IFFT 연산부; 및 IFFT 연산된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송하는 신호 전송부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 자원 매핑부는 유선 구간의 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어들을 점유하도록 N개의 심볼로 병렬화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 무선 기지국의 자원 매핑부는 무선 구간의 N개의 서브 캐리어로부터 발생된 신호에서 N개의 심볼을 추출하고, 추출한 신호를 1개로 직렬화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, DU?U 분리형 기지국 구조에서 DU에만 위치하던 PHY의 기능을 DU와 RU로 이분화함으로써, 저렴한 가격의 분리형 기지국을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, DU?U의 조합에 따라 상이한 서브 캐리어 그룹을 할당하여 통신함으로써, 종래 기술에 비하여 낮은 전송 대역폭으로 신호를 송수신할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 하나의 광 링크를 이용하여 복수의 무선 링크로 수신한 정보를 송수신 함으로써, 물리 계층과 관련된 비용을 감소시키고, 신호를 장거리 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 eDU-eRU 조합에 따라 할당한 서브 캐리어의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PHY 레이어부를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 송신부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 eDU의 일례이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 수신부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 eRU의 일례이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자원 매핑부의 일례이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 운용 구조를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에서 서비스의 종류에 따라 할당한 서브 캐리어의 일례이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 PHY 레이어부를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 eDU의 일례이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 송수신부를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 eRU의 일례이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 자원 매핑부의 일례이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 디프레이머/프레이머를 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 디프레이머의 동작을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 eDU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 eRU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 22은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 eDU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 eRU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 통신 방법은 분리형 기지국에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 CPRI (common public radio interface)/OBSAI (open base station architecture initiatives) 기반의 유무선 융합 가입자 망에서 지원하는 분리형 기지국일 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 유무선 융합 가입자 망, OFDMA 기반 유선 가입자 망, OFDMA 기반 무선 가입자 망, CPRI/OBSAI 기반 무선 Front-haul/Backhaul 전송 망, 및 OFDM 기반 망에 이용될 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 eDU(enhanced digital unit)(110)와 eRU(enhanced radio unit)(120)를 포함할 수 있다.
eDU(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 MAC 레이어부(111), PHY 레이어부(112) 및 광 OFDM 송신부(113)를 포함할 수 있다.
MAC 레이어부(111)는 MAC 레이어(Layer)를 포함하며, 무선 MAC(media access control)으로부터 병렬로 처리된 정보를 수신할 수 있다. 그리고, MAC 레이어부(111)는 수신한 정보에 기초한 병렬 신호를 PHY 레이어부(112)로 전송할 수 있다.
예를 들어, MAC 레이어부(111)는 OFDM specific MAC Layer, 또는 wireless MAC Layer일 수 있다.
PHY(physical) 레이어부(112)는 MAC 레이어부(111) 로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조할 수 있다. PHY 레이어부(112)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
이때, eDU(110)와 eRU(120)의 조합에 따라 PHY 레이어부(112)가 이용하는 서브 캐리어들은 상이할 수 있다. eDU (110)와 eRU(120)의 조합에 따른 서브 캐리어들은 이하 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, PHY 레이어부(112)는 OFDM specific PHY Layer(A block), 또는 wireless PHY (OFDM) Layer-A일 수 있다.
광 OFDM 송신부(113)는 PHY 레이어부(112)가 QAM 변조한 서브 캐리어들을 시간 영역으로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 생성하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 CP (cyclic prefix) 및 eRU (radio unit) 구동용 제어 정보를 추가하여 생성한 하향 신호를 전송할 수 있다. 광 OFDM 송신부(113)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, 광 OFDM 송신부(113)는 OFDM Baseband Transceiver for eDU, 또는 Optical Transceiver with OFDM scheme일 수 있다.
eRU(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 광 OFDM 수신부(121), PHY 레이어부(122) 및 신호 전송부(123)를 포함할 수 있다.
광 OFDM 수신부(121)는 eDU(110)의 광 OFDM 송신부(113)로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하여 시간 동기화하고, 채널 추정을 할 수 있다. 광 OFDM 수신부(121)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, 광 OFDM 수신부(121)는 OFDM Baseband Transceiver for eRU, 또는 Optical Transceiver with OFDM scheme일 수 있다.
PHY 레이어부(122)는 광 OFDM 수신부(121)가 채널 추정한 신호를 IFFT(inverse fast Fourier transform) 변환하여 신호 전송부(123)로 전달할 수 있다. 예를 들어, PHY 레이어부(122)는 OFDM specific PHY Layer(B block), 또는 wireless PHY (OFDM) Layer-B일 수 있다.
신호 전송부(123)는 PHY 레이어부(122)가 IFFT 변환한 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다. 예를 들어, 신호 전송부(120)는 RF Transceiver일 수 있다.
이때, 무선 구간은 I/Q 전송이 가능하므로 최대 크기의 IFFT를 이용할 수 있다. 반면, 유선 구간은 광송수신 모듈의 저가 구현을 위해서 크기 변조/직접 검출 방식을 사용하므로 I/Q 전송이 불가능할 수 있다. 따라서, 신호 전송부(123)는 유선 구간의 FFT 크기가 무선 구간의 IFFT 크기의 2배가 되도록 할 수 있다.
또한, 신호 전송부(123)는 아날로그 신호 변환부와 디지털 신호 변환부를 포함할 수 있다. 그리고, 신호 전송부(123)는 아날로그 신호 변환부로 IFFT 변환한 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다. 또한, 신호 전송부(123)는 디지털 신호 변환부로 가입자 단말로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 PHY 레이어부(122)로 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 전송 방식을 이용하여 신호를 전송하며, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 eDU와 복수의 eRU를 포함할 수 있다. 이때, eDU와 eRU는 각각 일대일로 매칭되어 하나의 그룹으로 조합될 수 있다.
예를 들어, eDU-1(210)는 eRU-1(240)과 매칭되고, 특정 주파수 영역을 이용하여 eRU-1(240)과 유효 데이터를 포함하는 신호를 송수신할 수 있다. 또한, eDU-2(220)는 eRU-2(250)와 매칭되고, 특정 주파수 영역을 이용하여 eRU-2(250)와 유효 데이터를 포함하는 신호를 송수신할 수 있다. 그리고, eDU-3(230)는 eRU-3(260)과 매칭되고, 특정 주파수 영역을 이용하여 eRU-3(260)과 유효 데이터를 포함하는 신호를 송수신할 수 있다. 이때, eDU-1(210)가 이용하는 특정 주파수 영역과 eDU-2(220)가 이용하는 특정 주파수 영역 및 eDU-3(230)가 이용하는 특정 주파수 영역은 각각 상이할 수 있다.
이때, 광 트랜시버(200)는 전기 결합기(Electrical combiner)(201)를 통하여 eDU-1(210), eDU-2(220) 및 eDU-3(230)로부터 수신한 아날로그 신호를 전광 변환하여 하향 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 광 트랜시버(200)는 생성한 하향 신호를 eDU에 매칭된 eRU로 전송할 수 있다. 예를 들어, 광 트랜시버(200)는 eDU-1(210)로부터 수신한 아날로그 신호를 전광 변환하여 생성한 하향 신호를 eDU-1(210)에 매칭된 eRU-1(240)로 전송할 수 있다.
또한, 광 트랜시버(200)는 eRU-1(240), eRU-2(250) 및 eRU-3(260)로부터 수신한 광 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하고, 변환한 아날로그 전기 신호는 전기 분배기(Electrical splitter)(202)를 통하여 eDU-1(210), eDU-2(220) 및 eDU-3(230)로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에서 eDU-eRU 조합에 따라 할당한 서브 캐리어의 일례이다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 eDU와 eRU의 조합에 따라 eDU와 eRU가 이용할 주파수 영역을 할당할 수 있다.
예를 들어, 분리형 기지국은 eDU-1(210)과 eRU-1(240)를 매칭하여 생성한 eDU1- eRU1 에 주파수 f1까지의 주파수 영역(310)을 할당할 수 있다. 이때, eDU-1(210)과 eRU-1(240)는 주파수 영역(310)을 이용하여 상호간에 유효 데이터를 포함하는 신호를 송수신할 수 있다. 구체적으로, eDU-1(210)는 병렬신호를 주파수 영역(310)에 포함된 서브 캐리어 별로 QAM 변조하고, 시간 영역으로 변환하여 생성한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다. 그리고, eRU-1(240)는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플이 전광 변환된 신호를 수신하고, 수신한 신호를 처리하여 무선으로 가입자 단말에 전송할 수 있다.
또한, 분리형 기지국은 eDU-2(220)과 eRU-2(250)를 매칭하여 생성한 eDU2- eRU2 에 주파수 f1에서 주파수 f2까지의 주파수 영역(320)을 할당하고, 분리형 기지국은 eDU-3(230)과 eRU-3(250)를 매칭하여 생성한 eDU3- eRU3에 주파수 f2 이상의 주파수 영역(330)을 할당할 수 있다.
즉, 분리형 기지국은 eDU와 eRU의 조합에 따라 eDU와 eRU가 신호 송수신에 이용할 주파수 영역을 각각 상이하게 할당함으로써, 광 트랜시버가 복수의 eDU, 또는 eRU로부터 수신한 신호를 변환할 경우에도 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 PHY 레이어부를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, PHY 레이어부(112)는 QAM 변조부(410); 및 심볼 추가부(420)를 포함할 수 있다.
QAM 변조부(410)는 MAC 레이어부(111)의 MAC 레이어로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조할 수 있다.
이때, QAM 변조부(410)는 MAC 레이어부(111) 로부터 서브 캐리어 별 변조 방법과 관련된 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 서브 캐리어들을 출력할 수 있다.
심볼 추가부(420)는 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 광 OFDM 송신부(113)로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 송신부를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 광 OFDM 송신부(113)는 IFFT 연산부(510), 정보 추가부(520), 아날로그 변환부(530) 및 제어부(540)를 포함할 수 있다.
IFFT 연산부(510)는 PHY 레이어부(112)에서 QAM 변조된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
정보 추가부(520)는 IFFT 연산부(510)가 출력한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다.
이때, 정보 추가부(520)는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eDU(110)가 전송하는 하향 신호가 시간 지연 및 분산에 의한 영향으로부터 자유로워지도록 할 수 있다.
예를 들어, 정보 추가부(520)는 eRU 구동용 제어 정보를 비트 열 형태 또는 BPSK 심볼로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 추가할 수 있다.
아날로그 변환부(530)는 정보 추가부(520)가 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 트랜시버에 전송할 수 있다.
제어부(540)는 정보 추가부(520)가 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 추가할 제어 정보를 선택하고 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 eDU의 일례이다.
1) eDU(110)의 MAC Layer(600)는 병렬 신호를 OFDM specific PHY layer (A block)에 출력할 수 있다.
2) OFDM specific PHY layer (A block)(610)의 QAM 맵퍼(Mapper)(611)는 1)에서 출력된 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조할 수 있다. 이때, QAM 맵퍼(611)는 도 4의 QAM 변조부(410)일 수 있다.
3) OFDM specific PHY layer (A block)(610)의 TS 추가부(TS addition)(612)는 2)에서 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 OFDM Baseband Transceiver for eDU(620)로 출력할 수 있다. 이때, TS 추가부(612)은 도 4의 심볼 추가부(420)일 수 있다.
4) OFDM Baseband Transceiver for eDU(620)의 IFFT(621)는 3)에서 심볼이 추가된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 OFDM 샘플을 출력할 수 있다. 이때, IFFT(621)는 도 5의 IFFT 연산부(510)일 수 있다.
5) OFDM Baseband Transceiver for eDU(620)의 CP (cyclic prefix) add w CF (control framer) (622)는 4)에서 출력된 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다. 이때, CP add w CF (622)는 도 5의 정보 추가부(520)일 수 있다.
또한, CP add w CF (622)가 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 추가하는 CP 및 RU 구동용 제어 정보는 제어부(630)로부터 수신한 정보일 수 있다.
6) OFDM Baseband Transceiver for eDU(620)의 DAC(Digital To Analog Converter)(623)는 5)에서 CP 및 RU 구동용 제어 정보가 추가된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 트랜시버로 전송할 수 있다. 이때, 광 트랜시버는 아날로그 신호를 전광 변환하여 eRU로 전송할 수 있다. 또한, DAC(623)는 도 5의 아날로그 변환부(530)일 수 있다.
7) 광 트랜시버가 eRU로부터 수신한 상향 신호를 아날로그 신호로 변환하여 OFDM Baseband Transceiver for eDU(620)에 전송하는 경우, ADC(Analog To Digital Converter)(624)는 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 Symbol Sync. WCDF (with control information deframer)(624)로 전달할 수 있다.
8) Symbol Sync. WCDF(624)는 7)에서 수신한 디지털 신호를 동기화하여 FFT(626)로 전달할 수 있다.
9) FFT(626)는 8)에서 동기화된 디지털 신호를 FFT 연산하여 주파수 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
10) TS 제거부(TS removal)(613)은 9)에서 출력된 주파수 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에서 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 제거할 수 있다.
11) 채널 추정 블럭(CH estimation)(614)은 10)에서 트레이닝 심볼이 제거된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플의 각 채널에 대한 채널 추정을 담당할 수 있다.
12) QAM 디맵퍼(Demapper)(615)는 11)의 채널 추정 결과에 기초하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 서브 캐리어 별로 QAM 복조할 수 있다. 이때, QAM 디맵퍼 (615)는 QAM 복조한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 MAC Layer(600)로 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 수신부를 나타내는 도면이다.
도 7을 참고하면, 광 OFDM 수신부(121)는 주파수 변환부(710), 디지털 신호 변환부(720), 시간 동기화부(730), FFT 연산부(740), 채널 추정부(750), 및 자원 매핑부(760)를 포함할 수 있다.
주파수 변환부(710)는 eDU(110)로부터 수신한 하향 신호를 각 서브 캐리어 별로 이미 정의된 특정한 주파수로 변환할 수 있다.
eRU(120)는 매칭된 eDU(110)과의 조합에 따라 특정 주파수 대역을 이용하므로, 주파수 변환부(710)는 제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위해 eRU(120)에 할당된 반송 주파수를 식별할 수 있다. 그리고, 주파수 변환부(710)는 식별한 주파수를 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 발진시켜 주파수 변환이 이미 정의된 특정 주파수 대역에서 이루어지도록 할 수 있다.
디지털 신호 변환부(720)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 주파수 변환부(710)에서 주파수 변환된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
시간 동기화부(730)는 디지털 신호 변환부(720)가 디지털 신호로 변환한 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 시간 동기화부(730)는 디지털 신호를 시간 영역의 OFDM 샘플의 시작점에서 시간 동기화할 수 있다. 예를 들어 시간 동기화부(730)는 symbol Sync w CDF (with control information deframer) (625)일 수 있다.
FFT 연산부(740)는 시간 동기화부(730)가 시간 동기화한 신호를 FFT 연산하여 채널 추정부(750)에 제공할 수 있다.
채널 추정부(750)는 FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정할 수 있다. 이때, 채널 추정부(750)는 FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정함으로써, 하향 신호가 광섬유를 통하여 전송되는 과정에서 발생한 각 서브 캐리어 별 OFDM 심볼 왜곡을 보상할 수 있다.
자원 매핑부(760)는 채널 추정부(750)가 채널 추정한 신호에서 제어 정보를 검출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑을 할 수 있다.
이때, 자원 매핑부(760)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
그리고, 자원 매핑부(760)는 채널 추정한 신호에서 eDU(110)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출 및 분석할 수 있다. 예를 들어, 자원 매핑부(760)는 디프레이머를 이용하여 채널 추정한 신호인 OFDM 샘플로부터 OFDM 프레임 내에 존재하는 제어 정보를 분리 및 검출할 수 있다.
또한, 자원 매핑부(760)는 eRU(120)의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하여 eDU(110)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 자원 매핑부(760)는 컨트롤 프레이머를 이용하여 이진 비트 열로 이루어진 제어 정보를 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다. 이때, eRU의 운영 제어 정보는 데이터 동기화, 안테나 및 VCO등의 구동에 필요한 주파수 동기화, 및 안테나를 구동하는 RF 증폭기의 이득 정보 들중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 eRU의 일례이다.
1) eRU(120)의 광 트랜시버(Optical Transceiver)(810)는 eDU의 광 트랜시버로부터 eRU(110)가 전송한 하향 신호를 수신할 수 있다. 이때, 광 트랜시버(810)는 수신한 하향 신호를 광전 변환하여 아날로그 신호로 출력할 수 있다.
2) OFDM Baseband Transceiver for eRU(820)의 주파수 변환기(820)는 1)에서 출력한 신호를 주파수 변환할 수 있다.
3) ADC(821)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 2)에서 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
4) 심볼 싱크(symbol Sync)(822)는 3)에서 변환된 디지털 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 심볼 싱크(822)는 디지털 신호를 시간 영역의 OFDM 샘플 시작점에서 시간 동기화할 수 있다.
5) FFT (823)는 4)에서 시간 동기화된 신호를 FFT 연산할 수 있다. 이때, 채널 추정부(750)는 FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정함으로써, 각 서브 캐리어 별 OFDM 심볼 왜곡을 보상할 수 있다. 또한, 채널 추정부(750)는 도 8에 도시되지 않은 별도의 구성이며, FFT (823)의 출력을 채널 추정하고, 추정 결과를 자원 매핑부 A(824)에 전달할 수 있다.
6) 자원 매핑부 A(Resource Mapper A)(824)는 5)에서 FFT 연산된 신호에서 제어 정보를 검출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑을 할 수 있다.
이때, 자원 매핑부 A(824)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
그리고, 자원 매핑부 A(824)는 채널 추정한 신호에서 eDU(110)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출 및 분석할 수 있다.
7) OFDM specific PHY layer (B block)(830)의 IFFT(831)는 6)에서 심볼 매핑된 신호를 IFFT 변환하여 RF 트랜시버(RF Transceiver)(840)로 전달할 수 있다.
8) RF 트랜시버(840)는 7)에서 IFFT 변환된 신호를 아날로그 신호 변환부를 이용하여 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다.
9) RF 트랜시버(840)가 사용자로부터 상향 신호를 수신하는 경우, RF 트랜시버(840)는 사용자로부터 수신한 상향 신호를 디지털 신호로 변환하여 OFDM specific PHY layer (B block)(830)의 FFT(832)로 전달할 수 있다.
10) FFT(832)는 9)에서 전달된 상향 신호를 FFT 연산 할 수 있다.
11) 자원 매핑부 A(Resource Mapper A)(825)는 10)에서 FFT 연산된 상향 신호를 유선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑하여 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
12) IFFT (826)는 11)에서 OFDM 프레임이 형성된 OFDM 샘플을 IFFT 변환하여 출력할 수 있다.
13) CP 추가부(CP adder)(827)는 제어 정보부(control info)(850)로부터 제공받은 eRU(120)의 운영 제어 정보를 12)에서 IFFT 변환된 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다.
14) DAC(828)는 임의의 샘플링 주파수를 이용하여 13)에서 OFDM 프레임이 형성된 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
15) 주파수 변환기(829)는 14)에서 변환된 아날로그 신호를 주파수 변환할 수 있다.
16) 광 트랜시버(810)는 15)에서 주파수 변환된 아날로그 신호를 전광 변환하여 eDU(110)로 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자원 매핑부의 일례이다.
자원 매핑부 A(824)는 도 9에 도시된 바와 같이 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
또한, 자원 매핑부 A(824)는 eDU(110)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출하기 위한 eRU 디프레이머(deframer)(911)를 포함할 수 있다.
eRU 디프레이머(911)는 심볼 싱크(symbol Sync)(822)에서 시간 동기화한 신호인 OFDM 샘플로부터 OFDM 프레임 내에 존재하는 제어 정보를 분리하여 제어 관리부(control & management)(850)로 전송할 수 있다. 이때, 제어 관리부(850)는 도 8의 제어 정보부(850)와 동일한 구성일 수 있다.
그리고, 자원 매핑부 A(825)는 도 9에 도시된 바와 같이 RF 트랜시버(840)로부터 수신한 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보에 기초하여 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑하여 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
이때, 자원 매핑부 A(825)는 eRU(120)의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하기 위한 eRU 프레이머(framer)(912)를 포함할 수 있다. 이때, eRU 프레이머(framer)(912)는 이진 비트 열로 이루어진 제어 정보를 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다.
또한, CP 추가기(827)는 10)에서 IFFT 변환된 OFDM 샘플에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eRU(120)가 전송하는 상향 신호가 시간 지연 및 분산에 의한 영향으로부터 자유로워지도록 할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국을 나타내는 도면이다.
도 10에 도시된 분리형 기지국은 주파수 전송 효율 특성이 가장 우수한 OFDM 전송 방식을 사용하고 있으나, 실제 적용 시에는 FDM (SCM) 전송 또는 WDM 전송 방식도 가능하며, 전송 방식의 구체적인 방법에 대해서는 한정하지 않을 수 있다.
도 10을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 eDU(enhanced digital unit)(1010)와 eRU(enhanced radio unit)(1020)를 포함할 수 있다.
이때, eDU(1010)는 OLT(Optical Line Terminal)이고, eRU(1020)는 ONU(Optical Network Unit)일 수 있다.
와 eDU(1010)는 도 10에 도시된 바와 같이 MAC 레이어부(1011), PHY 레이어부(1012) 및 광 OFDM 송수신부(1013)를 포함할 수 있다.
MAC 레이어부(1011)는 Legacy PON MAC, 무선 MAC 레이어(Layer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, Legacy PON MAC은 GPON, 또는 EPON이고, 무선 MAC은 eDU 인터페이스일 수 있다.
이때, MAC 레이어부(1011)는 Legacy PON MAC, 및 무선 MAC으로부터 병렬로 처리된 정보를 수신할 수 있다. 그리고, MAC 레이어부(1011)는 수신한 정보에 기초한 병렬 신호를 PHY 레이어부(1012)로 전송할 수 있다. 예를 들어, MAC 레이어부(1011)는 OFDM MAC Layer일 수 있다.
PHY(physical) 레이어부(1012)는 MAC 레이어부(1011) 로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조하고, QAM 변조한 서브 캐리어들을 시간 영역으로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 생성하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 CP (cyclic prefix) 및 eRU (radio unit) 구동용 제어 정보를 추가하여 생성한 하향 신호를 전송할 수 있다. PHY 레이어부(1012)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 13을 참조하여 상세히 설명한다.
이때, eDU(1010)가 신호를 전송할 대상에 따라 PHY 레이어부(1012)가 이용하는 서브 캐리어들은 상이할 수 있다. eDU(1010)가 신호를 전송할 대상에 따른 서브 캐리어들은 이하 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.
광 OFDM 송수신부(1013)는 PHY 레이어부(1012)가 출력하는 하향 신호를 전광 변환하여 eRU(1020), 또는 ONU로 전송할 수 있다. 또한, eRU(1020), 또는 ONU가 상향 신호를 전송하는 경우, 광 OFDM 송수신부(1013)는 수신한 상향 신호를 전광 변환하여 PHY 레이어부(1012)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 광 OFDM 송수신부(1013)는 직접 변조형 광 트랜시버일 수 있다.
eRU(1020)는 도 10에 도시된 바와 같이 광 OFDM 송수신부(1021), PHY 레이어부(1022) 및 신호 전송부(1023)를 포함할 수 있다.
광 OFDM 송수신부(1021)는 eDU(1010)의 광 OFDM 송수신부(1013)로부터 수신한 하향 신호를 주파수 변환하여 시간 동기화하고, 채널 추정을 할 수 있다. 광 OFDM 송수신부(1021)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 15를 참조하여 상세히 설명한다.
예를 들어, 광 OFDM 송수신부(1021)는 OFDM Baseband Transceiver for eRU, 또는 Optical Transceiver with OFDM scheme일 수 있다.
PHY 레이어부(1022)는 광 OFDM 송수신부(1021)가 채널 추정한 신호를 IFFT(inverse fast Fourier transform) 변환하여 신호 전송부(1023)로 전달할 수 있다. 예를 들어, PHY 레이어부(1022)는 OFDM specific PHY Layer(B block)일 수 있다.
신호 전송부(1023)는 PHY 레이어부(1022)가 IFFT 변환된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다. 예를 들어, 신호 전송부(1020)는 RF Transceiver일 수 있다.
이때, 무선 구간은 I/Q 전송이 가능하므로 최대 크기의 IFFT를 이용할 수 있다. 반면, 유선 구간은 광송수신 모듈의 저가 구현을 위해서 크기 변조/직접 검출 방식을 사용하므로 I/Q 데이터의 동시 전송이 불가능할 수 있다. 따라서, 신호 전송부(1023)는 유선 구간의 FFT 크기가 무선 구간의 IFFT 크기의 2배가 되도록 할 수 있다.
또한, 신호 전송부(1023)는 아날로그 신호 변환부와 디지털 신호 변환부를 포함할 수 있다. 그리고, 신호 전송부(1023)는 아날로그 신호 변환부로 IFFT 변환한 신호를 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다. 또한, 신호 전송부(1023)는 디지털 신호 변환부로 가입자 단말로부터 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 PHY 레이어부(1022)로 전달할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 운용 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 운용 구조는 유선 서비스에 해당되는 래거시(Legacy) PON MAC으로부터 발생된 신호를 다중화함으로써, 복수의 TDM-PON MAC이 단일 OFDM PHY/MAC를 통해 전송될 수 있다. 이때, 도 11에서 이용하는 유선 인프라는 OFDM 기반 신호 전송일 수 있다.
구체적으로 eDU(1110)는 유선 서비스로부터 수신한 신호를 다중화하여 OFDM-PON ONU-1(1120), OFDM-PON ONU-2(1130) 및 eRU(1140)에 전송할 수 있다.
예를 들어, 유무선 융합 가입자 망의 분리형 기지국 운용 구조는 하향 2.5G/상향 1.25G 전송이 가능한 기존의 GPON 링크 n개를 단 한 개의 OFDM PHY와 단일 광 링크를 사용하는 도 11과 같은 구조로 구현화함으로써, 물리 계층 구현/포설 비용을 줄이고, 광학적/전기적 분산 보상 없이 100km이상의 장거리 전송이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 주파수 효율적인 전송이 가능한 OFDM 전송 방식을 이용함으로써, 저가의 광/RF 부품의 사용이 가능하여 초기 장치 투자 비용 또한 효과적으로 줄일 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 OFDM 전송 방식을 이용하여 OFDM 전송 방식을 사용해 오던 다른 이동 통신망과의 효과적으로 연동할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 비교적 넓은 전송 대역폭이 요구되어 온 CPRI 및 OBSAI 기반의 가상화된 분리형 무선 기지국의 무선 Front-Haul 전송을 위한 물리 계층 구현 비용을 효과적으로 낮출 수 있으며 단일 유선 인프라의 공유가 가능하여 인프라 구축 비용을 절감할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에서 서비스의 종류에 따라 할당한 서브 캐리어의 일례이다.
본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국은 eDU가 신호를 전송할 대상에 따라 신호 전송에 이용할 주파수 영역을 할당할 수 있다.
예를 들어, 분리형 기지국은 OFDM-PON ONU-1에 주파수 f1까지의 주파수 영역(1210)을 할당하고, OFDM-PON ONU-2에 주파수 f1에서 주파수 f2까지의 주파수 영역(1220)을 할당하며, eDU3에 주파수 f2 이상의 주파수 영역(1230)을 할당할 수 있다.
eDU는 운용할 서비스가 OFDM-PON ONU-1에 대응하는 서비스인 경우, 주파수 영역(1210)을 이용하여 OFDM-PON ONU-1과 유효 데이터가 포함된 신호를 송수신할 수 있다.
또한, eDU는 운용할 서비스가 eDU3에 대응하는 서비스인 경우, 주파수 영역(1230)을 이용하여 eDU과 유효 데이터가 포함된 신호를 송수신할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 PHY 레이어부를 나타내는 도면이다.
도 13을 참고하면, PHY 레이어(1012)부는 QAM 변조부(1310), 심볼 추가부(1320), 자원 매핑부(1330), IFFT 연산부(1340), 정보 추가부(1350), 및 아날로그 변환부(1360)를 포함할 수 있다.
QAM 변조부(1310)는 MAC 레이어부(1011)로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조할 수 있다.
이때, QAM 변조부(1310)는 MAC 레이어부(1011)로부터 서브 캐리어 별 변조 방법과 관련된 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 서브 캐리어들을 출력할 수 있다.
심볼 추가부(1320)는 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가할 수 있다.
자원 매핑부(1330)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 서브 캐리어들, 또는 상향 신호의 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다. 이때, QAM 변조부(1310)는 MAC 레이어로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 서브 캐리어들을 출력하고, 심볼 추가부(1320)는 QAM 변조된 서브 캐리어들에 트레이닝 심볼을 추가하여 자원 매핑부(1330)에 전달할 수 있다.
IFFT 연산부(1340)는 심볼 추가부(1320)가 트레이닝 심볼을 추가한 주파수 영역의 서브 캐리어들과 자원 매핑부(1330)가 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환한 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
정보 추가부(1350)는 IFFT 연산부(1340)가 출력한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다.
이때, 정보 추가부(1350)는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eRU(1020), 또는 ONU가 시간 지연 및 광 섬유 색 분산에 의한 신호 왜곡을 보상 가능하도록 할 수 있다.
예를 들어, 정보 추가부(1350)는 eRU 구동용 제어 정보를 비트 열 형태 또는 BPSK 심볼로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 추가할 수 있다.
아날로그 변환부(1360)는 정보 추가부(1350)가 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 OFDM 송수신부(1013)에 전송할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 eDU의 일례이다.
1) eDU(1010)의 MAC Layer(1410)는 Legacy PON MAC, 및 무선 MAC으로부터 병렬로 처리된 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 병렬 신호를 OFDM PHY layer(1420)에 출력할 수 있다.
2) OFDM PHY layer(1420)의 QAM 맵퍼(Mapper)(1421)는 1)에서 출력된 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조할 수 있다. 이때, QAM 맵퍼(1421)는 도 13의 QAM 변조부(1310)일 수 있다.
3) OFDM PHY layer(1420)의 TS 추가부(TS addition)(1422)는 2)에서 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가할 수 있다. 이때, TS 추가부(1422)은 도 13의 심볼 추가부(1320)일 수 있다.
4) QAM 맵퍼(Mapper)(1441)는 MAC 레이어부로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조할 수 있다.
5) TS 추가부(TS addition)(1442)는 4)에서 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가할 수 있다.
6) 자원 매핑부 B(Resource Mapper B)(1443)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 5)에서 심볼이 추가된 주파수 영역의 서브 캐리어들의 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다. 이때, 자원 매핑부 B는 도 13의 자원 매핑부(1330)일 수 있다.
7) OFDM PHY layer(1420)의 IFFT(1423)는 3)에서 심볼이 추가된 주파수 영역의 서브 캐리어들과 6)에서 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다. 이때, IFFT(1423)는 도 13의 IFFT 연산부(1340)일 수 있다.
8) OFDM PHY layer(1420)의 CP add w CF (control information framer)(1424)는 7)에서 출력된 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다. 이때, CP add w CF(1424)는 도 13의 정보 추가부(1350)일 수 있다.
9) OFDM PHY layer(1420)의 DAC(Digital To Analog Converter)(1425)는 8)에서 CP 및 RU 구동용 제어 정보가 추가된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 트랜시버(Optical Transceiver)(1430)로 전송할 수 있다. 이때, DAC(1425)는 도 13의 아날로그 변환부(1360)일 수 있다.
10) 광 트랜시버(1430)는 9)에서 수신한 아날로그 신호를 전광 변환하여 eRU, 또는 ONU로 전송할 수 있다.
11) 광 트랜시버(1430)가 eRU, 또는 ONU로부터 상향 신호를 수신하는 경우, 광 트랜시버(1430)는 수신한 상향 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력할 수 있다.
12) OFDM PHY layer(1420)의 ADC(Analog To Digital Converter)(1426)는 11)에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 Symbol Sync. WCDF(with control information deframer)(1427)로 전달하고, Symbol Sync. WCDF(1427)는 전달받은 수신한 디지털 신호를 동기화하여 FFT(1428)로 전달할 수 있다.
13) FFT(1428)는 12)에서 동기화된 디지털 신호를 FFT 연산하여 주파수 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
14) TS 제거부(TS removal)(1447)은 13)에서 출력된 주파수 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에서 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 제거할 수 있다.
15) 채널 추정부(CH estimation)(1448)는 14)에서 트레이닝 심볼이 제거된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플의 각 채널을 추정하여 크기 및 위상 정보를 복원할 수 있다.
16) QAM 디맵퍼(Demapper)(1449)는 15)의 평가 결과에 기초하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 서브 캐리어 별로 QAM 복조할 수 있다. 이때, QAM 디맵퍼 (1449)는 역 QAM 변조한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 MAC Layer(1410)로 전달할 수 있다.
17) 자원 매핑부 B(Resource Mapper B)(1444)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 13)에서 출력된 주파수 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플의 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다.
18) TS 제거부/채널 추정부(TS removal & CH estimation)(1445)은 17)에서 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에서 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 제거하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플의 각 채널을 추정하여 크기 및 위상 정보를 복원할 수 있다.
19) QAM 디맵퍼(Demapper)(1446)는 18)의 평가 결과에 기초하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 서브 캐리어 별로 QAM 복조할 수 있다. 이때, QAM 디맵퍼 (1446)는 QAM 복조한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 MAC Layer(1410)로 전달할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 광 OFDM 송수신부를 나타내는 도면이다.
도 15을 참고하면, 광 OFDM 송수신부(1021)는 주파수 변환부(1510), 디지털 신호 변환부(1520), 시간 동기화부(1530), FFT 연산부(1540), 채널 추정부(1550), 및 자원 매핑부(1560)를 포함할 수 있다.
주파수 변환부(1510)는 eDU(1010)로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환할 수 있다.
eRU(1020)는 매칭된 eDU(1010)과의 조합에 따라 특정 주파수 대역을 이용하므로, 주파수 변환부(1510)는 제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위해 eRU(1020)에 할당된 반송 주파수를 식별할 수 있다. 그리고, 주파수 변환부(1510)는 식별한 주파수를 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 발진시켜 주파수 변환이 이미 정의된 주파수 대역에서 이루어지도록 할 수 있다.
디지털 신호 변환부(1520)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 주파수 변환부(1510)에서 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
시간 동기화부(1530)는 디지털 신호 변환부(1520)가 디지털 신호로 변환한 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 시간 동기화부(1530)는 디지털 신호를 시간 영역에서 OFDM 샘플의 시작점에서 시간 동기화할 수 있다. FFT 연산부(1540)는 시간 동기화부(1530)가 시간 동기화한 신호를 FFT 연산하여 채널 추정부(1550)에 제공할 수 있다.
채널 추정부(1550)는 FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정할 수 있다. 이때, 채널 추정부(1550)는 FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정함으로써, 하향 신호가 광섬유를 통하여 전송되는 과정에서 발생한 각 서브 캐리어 별 OFDM 심볼 왜곡을 보상할 수 있다.
자원 매핑부(1560)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다.
또한, 자원 매핑부(1560)는 채널 추정부(1550)가 채널 추정한 유선 구간의 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하도록 N개의 심볼로 병렬화할 수 있다.
이때, 자원 매핑부(1560)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
그리고, 자원 매핑부(1560)는 채널 추정한 신호에서 eDU(1010)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출 및 분석할 수 있다. 예를 들어, 자원 매핑부(1560)는 디프레이머를 이용하여 채널 추정한 신호인 OFDM 샘플로부터 OFDM 프레임 내에 존재하는 제어 정보를 분리할 수 있다.
또한, 자원 매핑부(1560)는 eRU(1020)의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하여 eDU(1010)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 자원 매핑부(1560)는 프레이머를 이용하여 이진 비트 열로 이루어진 제어 정보를 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다. 이때, eRU의 운영 제어 정보는 데이터 동기화, 안테나 및 VCO등의 구동에 필요한 주파수 동기화, 및 안테나를 구동하는 RF 증폭기의 이득 정보 중 적어도 하나이상을 포함할 수 있다.
이때, PHY 레이어부(1022)는 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 신호를 IFFT 연산할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 eRU의 일례이다.
1) eRU(1020)의 광 트랜시버(Optical Transceiver)(1610)는 eDU의 광 트랜시버로부터 eRU(1010)가 전송한 하향 신호를 수신할 수 있다. 이때, 광 트랜시버(1610)는 수신한 하향 신호를 광전 변환하여 아날로그 신호로 출력할 수 있다.
2) OFDM Baseband Transceiver for eRU의 주파수 변환기(1620)는 1)에서 출력한 신호를 주파수 변환할 수 있다.
3) ADC(1621)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 2)에서 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
4) 심볼 싱크(symbol Sync)(1622)는 3)에서 변환된 디지털 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 심볼 싱크(1622)는 디지털 신호를 시간 영역에서 OFDM 샘플의 시작점에서 시간 동기화할 수 있다.
5) FFT (1623)는 4)에서 시간 동기화된 신호를 FFT 연산할 수 있다.
6) 자원 매핑부 A(Resource Mapper A)(1624)는 5)에서 FFT 연산된 신호에서 제어 정보를 검출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑할 수 있다.
또한, 자원 매핑부 A(1624)는 유선 구간의 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하도록 N개의 심볼로 병렬화할 수 있다.
그리고, 자원 매핑부 A(1624)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
또한, 자원 매핑부 A(1624)는 채널 추정한 신호에서 eDU(1010)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출 및 분석할 수 있다.
7) 자원 매핑부 B(1624)는 무선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다.
8) OFDM specific PHY layer (B block)(1630)의 IFFT(1631)는 6)에서 심볼 매핑된 신호를 7)에서 변환된 사이즈의 IFFT로 변환하여 RF 트랜시버(RF Transceiver)(1640)로 전달할 수 있다.
9) RF 트랜시버(1640)는 8)에서 IFFT 변환된 신호를 아날로그 신호 변환부를 이용하여 아날로그 신호로 변환하고, 아날로그 신호를 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다.
10) RF 트랜시버(1640)가 사용자로부터 상향 신호를 수신하는 경우, RF 트랜시버(1640)는 사용자로부터 수신한 상향 신호를 디지털 신호로 변환하여 OFDM specific PHY layer (B block)(1630)의 FFT(1632)로 전달할 수 있다.
11) FFT(1632)는 10)에서 전달된 상향 신호를 7)에서 변환된 사이즈에 적합하도록 FFT 연산할 수 있다.
12) 자원 매핑부 B(Resource Mapper B)(1625)는 11)에서 FFT 연산된 상향 신호를 유선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑하여 OFDM 샘플을 출력할 수 있다. 이때, 자원 매핑부 B(1625)는 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하는 N개의 심볼이 유선 구간의 서브 캐리어 1개를 점유하도록 직렬화할 수 있다.
13) 자원 매핑부 B(1625)는 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다.
14) IFFT (1626)는 12)에서 OFDM 프레임이 형성된 OFDM 샘플을 13)에서 변환된 사이즈의 IFFT로 변환하여 출력할 수 있다.
15) 제어 프레이머(control framer)(1627)는 제어 정보부(control info)(1650)로부터 제공받은 eRU(1020)의 운영 제어 정보를 12)에서 IFFT 변환된 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다.
16) DAC(1628)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 15)에서 OFDM 프레임이 형성된 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
17) 주파수 변환기(1629)는 16)에서 변환된 아날로그 신호를 서브 캐리어 별로 특정 주파수로 변환할 수 있다.
18) 광 트랜시버(1610)는 17)에서 주파수 변환된 아날로그 신호를 전광 변환하여 eDU(1010)로 전송할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 자원 매핑부의 일례이다.
자원 매핑부 A(1624)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다. 이때, 자원 매핑부 A(1624)는 도 17에 도시된 바와 같이 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 N개의 심볼로 병렬화함으로써, 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하도록 할 수 있다.
또한, 자원 매핑부 A(1624)는 eDU(1010)에서 생성하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출하기 위한 eRU 디프레이머(deframer)(1711)를 포함할 수 있다.
eRU 디프레이머(1711)는 심볼 싱크(symbol Sync)(1622)에서 시간 동기화한 신호인 OFDM 샘플로부터 OFDM 프레임 내에 존재하는 제어 정보를 분리하여 제어 관리부(control & management)(1650)로 전송할 수 있다. 이때, 제어 관리부(1650)는 도 8의 제어 정보부(850)와 동일한 구성일 수 있다.
그리고, 도 17에 도시된 바와 같이 RF 트랜시버(1640)로부터 N개의 서브 캐리어를 수신하는 경우, 자원 매핑부 B(1625)는 수신한 N개의 서브 캐리어에서 N개의 심볼을 추출하고, 추출한 N개의 심볼을 하나의 심볼로 직렬화 함으로써, 유선 구간의 IFFT 연산이 가능하도록 할 수 있다.
이때, 자원 매핑부 B(1625)는 eRU(1020)의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하기 위한 eRU 프레이머(framer)(1712)를 포함할 수 있다. 이때, eRU 프레이머(framer)(1712)는 이진 비트 열로 이루어진 제어 정보를 OFDM 샘플에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다.
또한, CP 추가기(CP adder)(1627)는 도 16의 제어 프레이머(control framer)(1627)와 동일한 구성일 수 있다. 이때, CP 추가기(1627)는 10)에서 IFFT 변환된 OFDM 샘플에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eRU(1020)가 전송하는 상향 신호가 시간 지연 및 분산에 의한 영향으로부터 자유로워지도록 할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 디프레이머/프레이머를 나타내는 도면이다.
eDU 및 eRU에 포함되는 (디)프레이머(1820)는 FFT (1810)로 전달되는 OFDM 심볼 중 프리앰블처럼 추가된 OFDM 심볼(1st OFDM 심볼)을 제일 먼저 추출할 수 있다. 그리고, (디)프레이머(1820)는 추출한 OFDM 심볼을 이용하여 OFDM 프레임화된 제어 정보를 검출하고, 검출한 제어 정보를 이용하여 eDU 및 eRU를 제어하게 된다.
이때, (디)프레이머(1820)는 역으로 제어 정보를 OFDM 심볼에 삽입하여 OFDM 프레임으로 형성하는 프레이머로도 동작할 수 있다.
eDU 및 eRU에 포함되는 (디)프레이머(1820)는 제어 관리부(control & management)(1830)로부터 수신한 제어 정보를 BPSK와 같은 변조 방법으로 심볼화하여 제어 심볼을 생성할 수 있다. 그리고, (디)프레이머(1820)는 생성한 제어 심볼을 OFDM 심볼들의 시작 전에 프리앰플처럼 추가함으로써, OFDM 심볼 열을 OFDM 프레임으로 형성할 수 있다.
도 19은 본 발명의 일실시예에 따른 (디)프레이머의 동작을 나타내는 도면이다.
FFT로 전달되는 OFDM 심볼(1910)들은 도 19에 도시된 바와 같이 OFDM 데이터 심볼(1911)과 BPSK로 심볼화된 제어 심볼(1912)를 포함할 수 있다.
이때, eDU 및 eRU에 포함되는 (디)프레이머는 제어 심볼(1912)를 추출하여 OFDM 프레임화된 제어 정보(1920)를 검출할 수 있다.
또한, (디)프레이머를 포함하는 자원 매핑부는 제어 심볼(1912)를 제외하고 남은 OFDM 데이터 심볼(1930)을 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 eDU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(2010)에서 QAM 변조부(410)는 MAC 레이어부(111)로부터 병렬 데이터 신호를 수신할 수 있다.
단계(2020)에서 QAM 변조부(410)는 단계(2010)에서 수신한 병렬 신호를 QAM 변조할 수 있다. 이때, QAM 변조부(410)는 MAC 레이어부(111)로부터 서브 캐리어 별 변조 방법과 관련된 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 신호를 출력할 수 있다.
단계(2030)에서 심볼 추가부(420)는 단계(2020)에서 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가할 수 있다.
단계(2040)에서 IFFT 연산부(510)는 단계(2030)에서 트레이닝 심볼이 추가된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
단계(2050)에서 정보 추가부(520)는 단계(2040)에서 출력한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다. 이때, 정보 추가부(520)는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eDU(110)가 전송하는 하향 신호가 시간 지연 및 분산에 의한 영향으로부터 자유로워지도록 할 수 있다.
단계(2060)에서 아날로그 변환부(530)는 단계(2010)에서 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가한 시간 영역 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 트랜시버에 전송할 수 있다. 이때, 광 트랜시버는 수신한 상기 아날로그 전기 신호를 전광 변환하여 하향 신호를 생성하고, 생성한 하향 신호를 eRU(120)로 전송할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 분리형 기지국의 eRU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(2110)에서 광 OFDM 수신부(122)는 eDU(110)로부터 하향 신호를 수신할 수 있다.
단계(2120)에서 주파수 변환부(710)는 단계(2110)에서 수신한 하향 신호를 주파수 변환할 수 있다. 주파수 변환부(710)는 제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위해 eRU(120)에 할당된 반송 주파수를 식별할 수 있다. 그리고, 주파수 변환부(710)는 식별한 주파수를 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 발진시켜 주파수 변환이 임의로 이미 지정된 주파수 대역에서 이루어지도록 할 수 있다.
단계(2130)에서 디지털 신호 변환부(720)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 단계(2120)에서 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
단계(2140)에서 시간 동기화부(730)는 단계(2130)에서 디지털 신호로 변환한 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 시간 동기화부(730)는 디지털 신호 기반의 시간 영역 OFDM 샘플을 시작점에서 시간 동기화할 수 있다.
단계(2150)에서 FFT 연산부(740)는 단계(2140)에서 시간 동기화한 신호를 FFT 연산할 수 있다.
단계(2160)에서 자원 매핑부(760)는 단계(2150)에서 FFT 연산된 신호에서 제어 정보를 검출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑을 할 수 있다. 이때, 자원 매핑부(760)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다.
단계(2170)에서 PHY 레이어부(122)는 단계(2160)에서 심볼 매핑된 신호를 IFFT 연산할 수 있다.
단계(2180)에서 신호 전송부(123)의 아날로그 신호 변환부는 단계(2170)에서 IFFT 연산된 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
단계(2190)에서 신호 전송부(123)는 단계(2180)에서 아날로그 신호로 변환된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 변환하여 가입자 단말에 전송할 수 있다.
도 22은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 eDU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(2210)에서 QAM 변조부(1310)는 MAC 레이어부(1011) 로부터 병렬 신호를 수신할 수 있다.
단계(2220)에서 QAM 변조부(1310)는 단계(2210)에서 수신한 병렬 신호를 QAM 변조할 수 있다. 이때, QAM 변조부(1310)는 MAC 레이어부(1011) 로부터 서브 캐리어 별 변조 방법과 관련된 정보를 수신하고, 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 서브 캐리어들을 출력할 수 있다.
단계(2230)에서 심볼 추가부(1320)는 단계(2210)에서 QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가할 수 있다.
이때, 자원 매핑부(1330)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 서브 캐리어들, 또는 상향 신호의 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다. 또한, QAM 변조부(1310)는 무선 MAC으로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조하여 QAM 변조된 서브 캐리어들을 출력하고, 심볼 추가부(1320)는 QAM 변조된 서브 캐리어들에 트레이닝 심볼을 추가하여 자원 매핑부(1330)에 전달할 수 있다.
단계(2240)에서 IFFT 연산부(1340)는 단계(2230)에서 심볼 추가부(1320)가 트레이닝 심볼을 추가한 주파수 영역의 서브 캐리어들과 자원 매핑부(1330)가 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환한 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 OFDM 샘플을 출력할 수 있다.
단계(2250)에서 정보 추가부(1350)는 단계(2240)에서 출력한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가할 수 있다. 이때, 정보 추가부(1350)는 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP(cyclic prefix)를 추가함으로써, eRU(1020), 또는 ONU가 시간 지연 및 광 섬유 색 분산에 의한 신호 왜곡을 보상 가능하도록 할 수 있다.
단계(2260)에서 아날로그 변환부(1360)는 정보 추가부(1350)가 CP 및 RU 구동용 제어 정보를 추가한 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 OFDM 송신부(1013)에 전송할 수 있다. 이때, 광 OFDM 송신부(1013)는 수신한 상기 아날로그 신호를 전광 변환하여 하향 신호를 생성하고, 생성한 하향 신호를 eRU(1020)로 전송할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 융합 가입자 망의 eRU 동작 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(2310)에서 광 OFDM 송수신부(1021)는 eDU(1010)로부터 하향 신호를 수신할 수 있다.
단계(2320)에서 주파수 변환부(1510)는 단계(2310)에서 수신한 하향 신호를 주파수 변환할 수 있다. 주파수 변환부(1510)는 제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위해 eRU(1020)에 할당된 반송 주파수를 식별할 수 있다. 그리고, 주파수 변환부(1510)는 식별한 주파수를 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 발진시켜 주파수 변환이 이미 정의된 특정 주파수 대역에서 이루어지도록 할 수 있다.
단계(2330)에서 디지털 신호 변환부(1520)는 특정 샘플링 주파수를 이용하여 단계(2320)에서 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
단계(2340)에서 시간 동기화부(1530)는 단계(2330)에서 디지털 신호로 변환한 신호를 시간 동기화할 수 있다. 이때, 시간 동기화부(1530)는 디지털 신호를 시간 영역에서 OFDM 샘플의 시작을 시간 동기화할 수 있다.
단계(2350)에서 FFT 연산부(1540)는 단계(2340)에서 시간 동기화한 신호를 FFT 연산하여 채널 추정부(1550)에 제공할 수 있다.
단계(2360)에서 자원 매핑부(1560)는 무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환할 수 있다.
이때, 자원 매핑부(1560)는 무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑할 수 있다. 예를 들어, 자원 매핑부(1560)는 채널 추정부(1550)가 채널 추정한 유선 구간의 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하도록 N개의 심볼로 병렬화할 수 있다.
단계(2370)에서 IFFT 연산부(1570)는 단계(2350)에서 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 신호를 IFFT 연산할 수 있다.
단계(2380)에서 신호 전송부(1023)의 아날로그 신호 변환부(1580)는 단계(2370)에서 IFFT 연산된 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
단계(2390)에서 신호 전송부(123)는 단계(2380)에서 아날로그 신호로 변환된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송할 수 있다.
본 발명은 DU (digital unit)-RU (radio unit) 분리형 기지국 구조에서 가격이 비싸고 구조가 복잡한 CPRI 프레이머를 제거하는 대신, DU에만 위치하던 PHY의 기능을 DU와 RU로 이분화함으로써, 저렴한 가격의 분리형 기지국을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 DU (digital unit)-RU (radio unit)의 조합에 따라 상이한 서브 캐리어 그룹을 할당하여 통신함으로써, 종래 기술에 비하여 낮은 전송 대역폭으로 신호를 송수신할 수 있다.
그리고, 본 발명은 하나의 광 링크를 이용하여 복수의 무선 링크로 수신한 정보를 송수신 함으로써, 물리 계층과 관련된 비용을 감소시키고, 신호를 장거리 전송할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: eDU
111: MAC 레이어부
112: PHY 레이어부
113: 광 OFDM 송신부
120: eRU
121: 광 OFDM 수신부
122: PHY 레이어부
123: 신호 전송부

Claims (25)

  1. MAC 레이어(Layer)로부터 수신한 병렬 신호를 서브 캐리어 별로 QAM 변조하는 PHY 레이어부; 및
    QAM 변조된 서브 캐리어들을 시간 영역으로 변환하여 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 생성하고, 서브 캐리어 별 OFDM 샘플에 CP (cyclic prefix) 및 eRU (enhanced radio unit) 구동용 제어 정보를 추가하여 생성한 하향 신호를 전송하는 광 OFDM 송수신부
    를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PHY 레이어는,
    MAC 레이어로부터 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 상기 병렬 신호를 QAM 변조하는 QAM 변조부; 및
    QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 광 OFDM 송수신부로 전송하는 심볼 추가부
    를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 OFDM 송수신부는,
    QAM 변조된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 출력하는 IFFT 연산부; 및
    상기 서브 캐리어 별 OFDM 샘플들에 CP 및 eRU 구동용 제어 정보를 추가하는 정보 추가부
    를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광 OFDM 송수신부는,
    CP 및 eRU 구동용 제어 정보가 추가된 서브 캐리어 별 OFDM 샘플을 아날로그 신호로 변환하여 광 트랜시버로 전송하고,
    상기 광 트랜시버는,
    적어도 하나의 광 OFDM 송신수부로부터 수신한 상기 아날로그 신호를 전광 변환하여 하향 신호를 생성하고, 생성한 하향 신호를 eRU로 전송하는 분리형 무선 기지국.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브 캐리어는,
    서브 캐리어 별로 OFDM 샘플을 수신하는 eRU에 따라 유연하게 할당이 가능하도록 해주는 분리형 무선 기지국.
  6. eDU(enhanced digital unit)로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하여 시간 동기화하고, 채널 추정하는 광 OFDM 수신부;
    채널 추정된 신호를 IFFT 연산하는 PHY 레이어부; 및
    IFFT 연산된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송하는 신호 전송부
    를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 OFDM 수신부는,
    eDU로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하는 주파수 변환부;
    주파수 변환된 신호를 시간 동기화하는 시간 동기화부; 및
    시간 동기화된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정하는 채널 추정부
    를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주파수 변환부는,
    제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위하여 할당된 반송 주파수를 식별하고, VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 식별한 주파수를 발진시켜 주파수 변환이 기 설정된 특정 주파수 대역에서 이루어지도록 하는 분리형 무선 기지국.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광 OFDM 수신부는,
    특정 샘플링 주파수를 이용하여 상기 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부
    를 더 포함하고,
    상기 시간 동기화부는
    디지털 변환된 신호를 시간 영역의 OFDM 샘플의 시작점에서 시간 동기화하는 분리형 무선 기지국.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 광 OFDM 수신부는,
    시간 동기화된 신호를 FFT 연산하여 상기 채널 추정부에 제공하는 FFT 연산부; 및
    채널 추정된 신호에서 제어 정보를 검출하고, 무선 OFDM 심볼들의 전송을 위한 FFT-IFFT간 심볼 매핑하는 자원 매핑부
    를 더 포함하는 분리형 무선 기지국.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑된 신호에 대한 연산 처리를 하는 분리형 무선 기지국.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    eRU의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하여 eDU로 송신하는 분리형 무선 기지국.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 eRU의 운영 제어 정보는,
    데이터 동기화, 안테나 및 VCO등의 구동에 필요한 주파수 동기화, 및 안테나를 구동하는 RF 증폭기의 이득 정보 중 적어도 하나를 포함하는 분리형 무선 기지국.
  14. MAC 레이어(Layer)로부터 수신한 병렬 신호를 QAM 변조한 서브 캐리어들로 시간 영역에서 변환하여 서브 캐리어 별 신호를 생성하고, 서브 캐리어 별 신호에 CP(cyclic prefix)를 추가하여 하향 신호를 생성하는 PHY 레이어; 및
    상기 하향 신호를 전광 변환하여 eRU로 전송하는 광 OFDM 송신부
    를 포함하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 PHY 레이어는,
    MAC 레이어로부터 수신한 정보에 기초한 서브 캐리어 별 변조 방법으로 상기 병렬 신호를 QAM 변조하는 QAM 변조부;
    QAM 변조된 서브 캐리어들에 각 심볼의 동기화와 채널 추정을 위한 트레이닝(Training) 심볼을 추가하여 광 OFDM 송신부로 전송하는 심볼 추가부;
    QAM 변조된 주파수 영역의 서브 캐리어들을 IFFT 연산하여 시간 영역의 서브 캐리어 별 신호를 출력하는 IFFT 연산부; 및
    상기 서브 캐리어 별 신호에 시간 지연 및 광섬유 색분산에 의한 신호 왜곡을 보상하기 위한 CP를 추가하는 정보 추가부
    를 포함하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  16. eDU로부터 수신한 하향 신호를 서브 캐리어 별로 주파수 변환하는 주파수 변환부;
    주파수 변환된 신호를 시간 동기화하는 시간 동기화부;
    시간 동기화된 신호를 FFT 연산하는 FFT 연산부;
    FFT 연산된 신호를 서브 캐리어 별로 채널 추정하는 채널 추정부;
    무선 구간 및 유선 구간에서 사용되는 유효 전송 대역 폭에 따라 FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률을 변환하는 자원 매핑부;
    FFT 사이즈, IFFT 사이즈, 및 서브 캐리어 별 변조 데이터 전송률이 변환된 신호를 IFFT 연산하는 PHY 레이어부; 및
    IFFT 연산된 신호를 이동 통신 서비스에 대응하는 캐리어 주파수로 가입자 단말에 전송하는 신호 전송부
    를 포함하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 주파수 변환부는,
    제어 정보를 이용하여 주파수 변환을 위하여 할당된 반송 주파수를 식별하고, VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 통해 식별한 주파수를 발진시켜 주파수 변환이 이미 정의된 특정 주파수 대역에서 이루어지도록 하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 시간 동기화부는
    특정 샘플링 주파수를 이용하여 상기 주파수 변환된 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부; 및
    디지털 신호의 시간 영역의 OFDM 샘플을 시작점에서 시간 동기화하는 동기화부
    를 포함하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    무선 구간의 I-채널 및 Q-채널 정보를 동시에 전송 가능하도록 FFT/IFFT의 크기를 변환하고, 정합하여 심볼 매핑하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    유선 구간의 서브 캐리어 1개에 실리는 OFDM 심볼들을 무선 구간에서 N개의 서브 캐리어를 점유하도록 N개의 심볼로 병렬화하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    무선 구간의 N개의 서브 캐리어로부터 발생된 신호에서 N개의 심볼을 추출하고, 추출한 신호를 1개로 직렬화하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    eRU의 운영 제어 정보를 OFDM 프레임으로 형성하여 eDU로 송신하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 eRU의 운영 제어 정보는,
    데이터 동기화, 안테나 및 VCO등의 구동에 필요한 주파수 동기화, 및 안테나를 구동하는 RF 증폭기의 이득 정보 중 적어도 하나를 포함하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    eRU의 운영 제어 정보를 심볼화하여 심볼을 생성하고, 생성된 심볼을 OFDM 심볼들의 시작 전에 프리앰플처럼 추가하여 OFDM 프레임으로 형성하는 유무선 융합 가입자 망의 무선 기지국.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 자원 매핑부는,
    프리앰블처럼 추가된 OFDM 심볼을 추출하고, 추출한 OFDM 심볼에서 제어 정보를 검출하는 분리형 무선 기지국.
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