KR20180083454A - 5g 이동통신시스템에서의 서비스 신호 및 관리 제어 신호의 전송을 위한 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 5G 이동통신시스템에서의 서비스 신호 및 관리 제어 신호의 전송을 위한 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치에 관한 것으로서, 서비스 지역에 배치되는 리모트 유닛 장치가, 입력된 하향 광신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하고, 제2 하향 전기 신호는 후단의 리모트 유닛 장치로 전달하고, 안테나로 수신된 제1 상향 전기 신호와 입력된 상향 광신호를 변환한 제2 상향 전기신호를 합친 후 상기 상향 광신호로 변환하여 출력하도록 함으로써, 복수의 리모트 유닛 장치를 마스터 유닛 장치에 캐스케이드 방식으로 연결하면서, 손실없이 안정적으로 신호를 전달할 수 있으며, 큰 비용 추가 없이 리모트 유닛 장치를 추가 연결하는 것이 용이하다. 그 결과, 리모트 유닛 장치의 추가 연결에 대한 제한 없이, 분산 안테나 시스템을 구축할 수 있게 한다.

Description

5G 이동통신시스템에서의 서비스 신호 및 관리 제어 신호의 전송을 위한 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치{Distributed antenna system for transmitting service signal and management control signal in 5G mobile communication system, and remote unit thereof}
본 발명은 5G(5-Generation) 이동 통신 시스템에서 기지국에 연결되는 분산 안테나 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속 대용량의 서비스 신호 및 장비 관리를 위한 관리 제어 신호를 함께 전송할 수 있는 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치에 관한 것이다.
ICT(Information & Communication Technology) 기술력 기반의 융복합 기술 및 서비스의 획기적인 발전과 급속한 확산이 이루어지고, 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 스마트 미디어 기기의 사용이 보편화됨에 따라서 모바일 트래픽 량이 급속히 증가하고 있다. 더불어, 다양한 사물과 센서들을 인터넷으로 연결하여 사용하는 사물인터넷 (Internet of Things, IoT) 기술의 상용화 추세에 따라서, 대규모 연결성(Massive connetivity)이 요구되고 있다.
이와 같이 다양한 스마트 미디어 기기, 사물인터넷 및 웨어러블 기기 등 다양한 종류의 단말이 대중화됨에 따라서 나타나는 모바일 트래픽의 폭증은, 초고속, 대용량, 고품질 미디어에 대한 새로운 수요 니즈를 발생시키면서, 보다 넓은 대역폭 및 초고속 전송 속도를 실현할 수 있는 5G 이동통신 기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
5G(Fifth-generation) 이동통신기술은 차세대 이동 통신 기술로서, 현재 3GPP 등에서는 기술 개발 및 표준화 작업이 진행 중으로, 3GPP는 2016년 3월부터 5G 표준화 작업을 시작하였으며, 2017년 12월에는 Rel.15 5G RAN (Radio Access Network) Freeze 예정으로, 이때에 5G 통신 방식이 확정될 예정이며, Partial Mobility 와 Mobility 제품에 대해서는 2018년 6월에 Rel 15 Stage 3 Work Item Freeze 에서 규격의 상세 항목들이 이 확정될 예정이다. 이후 2019년 상반기까지 기술 검증 기간을 갖고 Rel.15 규격은 2019년 말에 확정 발표가 예상된다.
이러한 5G 이동통신에서는 초광대역 통신 서비스(eMBB, enhanced Mobile BroadBand), 고신뢰성 및 저지연 통신 서비스(uLLC, ultra-reliable and Low Latency Communications), 대규모 기기간 통신 서비스(mMTC, massive Machine Type Communications)로 구분되는 새로운 무선접속기술(new RAT, new Radio Access Technology)을 바탕으로 지금까지 구축된 여러 무선 접속 기술들을 하나의 네트워크에서 수용할 수 있는 유연한 네트워크 구조를 요구한다. 이를 위해, 코어 네트워크의 가상화 기술과 기능 분산화 기술은 폭발적으로 증가하는 트래픽 처리 부하를 경감시키고 이종 네트워크 간의 접속 및 융합에 대처할 수 있는 네트워크로 발전하고 있다. 또한, 서로 다른 특성이 있는 다양한 단말을 대상으로 다양한 서비스를 제공하기 위해 네트워크 슬라이스 기술이 제시되고 있다. 물리적인 하나의 네트워크에서 각 서비스가 요구하는 사항을 슬라이스 단위로 제공함으로써 서비스에 유연하게 대응할 수 있다.
이러한 5G 이동통신의 요구 사항을 만족시키기 위해서는, 무선 접속망에서 기지국을 추가 건설함이 없이 경제적으로 기지국 신호를 원격 및 음영지역에 위치한 가입자에게 전달하기 위해 이용되는 중계기에서도, 고속 대용량의 데이터 전송이 가능해져야 한다.
도 1은 종래의 아날로그 방식 분산 안테나 시스템의 구조를 개략적으로 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 분산 안테나 시스템은, 기지국측에 연결되는 마스터 유닛 장치(10)와, 실제 서비스 개소에 배치되는 하나 이상의 리모트 유닛 장치(20-1, 20-2,..., 20-N)로 이루어지며, 상기 마스터 유닛 장치(10)와 하나 이상의 리모트 유닛 장치(20-1, 20-2,..., 20-N)는 광 케이블로 연결된다.
구체적으로 하나의 리모트 유닛 장치(20-1)가 마스터 유닛 장치(10)와 광 케이블로 연결되며, 광 커플러(21)를 통해서 나머지 리모트 유닛 장치(20-2,...,20-N)를 연결한다.
이러한 광 연결 구조에서는 하나 이상의 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)가 마스터 유닛 장치(10)와 연결되는 광케이블을 공유하므로, 각 리모트 유닛 장치((20-1~20-N) 간에 전송되는 광신호, 특히 상향 광신호를 구분하기 위해서, 리모트 유닛 장치((20-1~20-N) 별로 상향 광신호의 파장을 다르게 한다.
따라서, 상기 마스터 유닛 장치(10)는 제1 아날로그 회로부(11)를 통해서 기지국측으로부터 수신된 하향 전기신호를 하향 광신호(
Figure pat00001
)로 변환하여 광케이블로 전송한다.
상기 하향 광신호(
Figure pat00002
)는 광 커플러(21)을 통해서 하나 이상의 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)로 전달되고, 각 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)는, 수신한 하향 광신호(
Figure pat00003
)를 하향 전기신호로 변환하여 안테나(ANT)로 출력한다. 이에, 기지국측에서 전송한 하향 전기신호가 무선 신호 형태로 서비스지역의 단말로 송출된다.
반대로, 단말로부터 송신되는 상향 전기신호는 각 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)의 안테나(ANT)로 수신된 후 상향 광신호(
Figure pat00004
)로 변환되어 마스터 유닛 장치(10)측으로 송출된다. 이때, 각 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)로부터 송출된 상향 광신호는 파장을 달리함으로써 서로 영향을 미치지 않고 함께 전송될 수 있다.
마스터 유닛 장치(10)는 상기 상향 광신호를 수신하면, 제2 아날로그 회로부(13)를 통해서 하향 전기신호로 변환한 후 기지국측으로 전송한다.
이러한 구조의 분산 안테나 시스템에서는, 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)의 수가 추가될 수 록 각각에 별도의 파장을 할당하여야 하는 것으로서, N개의 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)를 연결 시, N+1 개의 파장이 필요하다. 따라서, 종래 구조의 광중계기에서는, 리모트 유닛 장치(20-1~20-N)의 추가 연결에 한계가 있으며, 후단으로 갈수록 신호 손실이 발생하여 안정적인 신호전달이 불가능하다는 단점이 있다.
반면, 기존 디지털 광 중계기의 전송용량을 증대시키는 경우, 비용이 증가하고 안정성이 낮아진다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제0322614호, 2002년 01월 07일 등록 (명칭: 잡음 특성이 개선된 아날로그 다중 연결 분산 안테나 시스템)
이에 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 고속 대용량의 아날로그 및 디지털 광신호를 손실없이 전송할 수 있는 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치를 제공하고자 한다.
특히, 고속 대용량의 서비스 신호를 아날로그 광 신호로, 장비간 관리를 위한 관리 제어 신호를 디지털 광 신호로 마스터 유닛 장치와 복수의 리모트 유닛 장치 간에 전송할 수 있는 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치를 제공하고자 한다.
더하여, 본 발명은 큰 비용 추가 없이 리모트 유닛 장치를 추가하여 전송 용량을 증가시켜 고속 대용량 데이터 전송을 가능한 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템 및 그의 리모트 유닛 장치를 제공하고자 한다.
상술한 과제의 해결 수단으로서, 본 발명은 하향 전기신호를 입력 받아 하향 광신호로 변환하여 송출하고 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환하여 출력하는 마스터 유닛 장치; 및 상기 하향 광신호를 입력받아 하향 전기 신호로 변환하여 안테나로 출력하고, 안테나로 수신된 상향 전기 신호를 상기 상향 광신호로 변환하여 출력하는 복수의 리모트 유닛 장치를 포함하되, 상기 마스터 유닛 장치로부터 상기 복수의 리모트 유닛 장치가 광 케이블을 통해 캐스케이드 방식으로 연결되어, 상기 복수의 리모트 유닛 장치, 각각은, 전단의 마스터 유닛 장치 또는 전단의 리모트 유닛 장치로부터 입력된 하향 광신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하고, 제2 하향 전기 신호는 후단의 리모트 유닛 장치로 전달하고, 안테나로 수신된 제1 상향 전기 신호와 상기 후단의 리모트 유닛 장치로부터 입력된 상향 광신호를 변환한 제2 상향 전기신호를 합친 후 상기 상향 광신호로 변환하여 상기 전단의 마스터 유닛 장치 또는 전단의 리모트 유닛 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템을 제공한다.
더하여, 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템은, 상기 제2,3 파장 분할 다중화부, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치, 및 후단의 리모트 유닛 장치 사이에 배치되어, 상기 제2,3 파장 분할 다중화부를 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치 및 후단의 리모트 유닛 장치와 연결하거나, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치를 상기 후단의 리모트 유닛 장치와 연결하는 광스위칭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 분산 안테나 시스템에 있어서, 마스터 유닛 장치는, 하향 전기신호를 입력받아 하향 광신호로 변환하여 출력하고, 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 아날로그 회로부; 및 상기 제1 아날로그 회로부와 상기 복수의 리모트 유닛 장치 중 하나 사이에 배치되어, 상기 하향 광신호와 상향 광신호를 파장 분할하는 제1 파장분할 다중화부를 포함한다.
더하여, 상기 마스터 유닛 장치는, 디지털 상향 및 하향 광신호를 입출력하는 제1 디지털 회로부를 더 포함하고, 상기 제1 파장분할 다중화부는 상기 하향 광신호와 상향 광신호 및 상기 디지털 상향 및 하향 광신호를 파장 분할한다.
또한, 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템에 있어서, 복수의 리모트 유닛 장치 각각은, 상기 입력받은 하향 광신호를 하향 전기신호로 변환하는 제1 포토 다이오드, 상기 입력받은 상향 광신호를 제2 상향 전기신호로 변환하는 제2 포토 다이오드, 상기 하향 전기신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하는 신호분배기, 안테나로 수신된 제1 상향 전기신호와 상기 제2 상향 전기신호를 상기 상향 전기신호로 합치는 신호합성기, 상기 상향 전기신호를 상향 광신호로 변환하는 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 하향 전기 신호를 하향 광신호로 변환하는 제2 레이저 다이오드를 포함하여 이루어지는 제2 아날로그 회로부; 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치와 상기 제1 포토다이오드 및 제1 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제2 파장분할 다중화부; 및 상기 후단의 리모트 유닛 장치와 상기 제2 포토 다이오드 및 제2 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제3 파장분할 다중화부를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 리모트 유닛 장치에 있어서, 상기 아날로그 회로부는 상기 제1 포토 다이오드로부터 출력되는 하향 전기신호의 이득을 조절하기 위한 제1 자동이득조정기와, 상기 제2 포토 다이오드로부터 출력되는 상향 전기신호의 이득을 조절하기 위한 제2 자동이득조정기를 더 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치는, 상기 제2,3 파장분할 다중화부 사이에 연결되어, 상향 및 하향의 디지털 광신호를 송수신하는 디지털 회로부를 더 포함하고, 상기 제2,3 파장분할 다중화부는, 상기 아날로그 회로부의 상기 상향 광신호와 하향 광신호 및 상기 디지털 회로부의 상향 및 하향 디지털 광신호를 파장 분할할 수 있다.
본 발명에 따른 분산 안테나 시스템은 이동통신망을 포함하는 무선 통신망에 적용 가능한 것으로서, 이러한 무선 통신망에서 기지국과 같은 엑세스 포인트에 연결되어 무선 접속 커버리지를 확장하거나 단말과의 무선 신호를 중계하는 것으로서, 이때, 서비스 지역에 배치되는 리모트 유닛 장치가, 입력된 하향 광신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하고, 제2 하향 전기 신호는 후단의 리모트 유닛 장치로 전달하고, 안테나로 수신된 제1 상향 전기 신호와 입력된 상향 광신호를 변환한 제2 상향 전기신호를 합친 후 상기 상향 광신호로 변환하여 출력하도록 함으로써, 복수의 리모트 유닛 장치를 마스터 유닛 장치에 캐스케이드 방식으로 연결하면서, 손실없이 안정적으로 신호를 전달할 수 있으며, 큰 비용 추가 없이 리모트 유닛 장치를 추가 연결하는 것이 용이하다. 그 결과, 리모트 유닛 장치의 추가 연결에 대한 제한 없이, 분산 안테나 시스템을 구축할 수 있게 된다.
더하여, 본 발명은 디지털 신호를 처리할 수 있는 디지털 처리부를 더 포함으로써, 아날로그 광신호와 디지털 광신호를 통합하여 전송할 수 있는 효과가 있다.
특히, 아날로그 광신호와 디지털 광신호 통합 전송을 이용하여, 대용량의 5G 서비스 신호는 아날로그 광신호로 전달함으로써, 신호 중계를 수행하면서, 마스터 유닛 장치와 리모트 유닛 장치 간의 관리 제어 신호를 예를 들어, 10Mbps의 디지털 광 신호로 전송함으로써, 분산 안테나 시스템의 장비 관리 및 제어를 수행할 수 있다.
도 1은 종래 아날로그 방식의 분산 안테나 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 마스터 유닛 장치에 대한 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치에 대한 구성을 보인 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 전체 연결 구조를 예시한 블록도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템은, 기지국측에 연결되는 마스터 유닛 장치와, 상기 마스터 유닛 장치에 캐스케이드 방식으로 연결되는 하나 이상의 리모트 유닛 장치로 구성된다.
이러한 분산 안테나 시스템에서 처리하는 신호는, 기지국측으로부터 단말 방향으로 전송되는 하향 신호와, 단말로부터 기지국측으로 전송되는 상향 신호로 구분될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 분산 안테나 시스템에 있어서, 상기 상향 신호와 하향 신호는, 각각 신호 형태 및 전송 매체에 따라서 전기신호와 광신호로 형성될 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서는, 상기 상향 신호와 하향 신호를, 신호 형태 및 전송 매체에 따라서 상향 전기신호/상향 광신호, 하향 전기신호/하향 광신호로 구분하여 표현한다.
이때, 상기 마스터 유닛 장치는, 기지국측으로부터 전송된 하향 전기신호를 하향 광신호로 변환하여 송출하고, 리모트 유닛 장치로부터 전송된 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환하여 송출하고, 상기 하나 이상의 리모트 유닛 장치는, 통신 커버리지내에 위치한 단말로부터 전송된 안테나로 수신된 상향 전기신호를 상향 광신호로 변환하여 마스터 유닛 장치로 송출하고, 역으로 마스터 유닛 장치로부터 전송된 하향 광신호는 하향 전기신호로 변환하여 안테나로 송출하고 된다.
상술한 기능을 수행하는 마스터 유닛 장치 및 리모트 유닛 장치의 상세 구성 및 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템은 설치되는 시스템의 마스터 유닛 장치에 대한 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 마스터 유닛 장치(100)는, 제1 아날로그 회로부(110)와, 제1 디지털 회로부(120)와, 제1 파장분할 다중화부(130)를 포함하여 이루어진다.
제1 아날로그 회로부(110)는 전기신호를 광신호로 변환하는 레이저 다이오드(LD0), 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(PD0), 자동이득조절기(AGC) 및 증폭기(AMP) 등의 소자로 구현되는 것으로서, 하향 전기신호를 입력받아 하향 광신호로 변환하고, 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환한다. 이때, 상기 제1 아날로그 회로부(110)를 통해 전송되는 신호는 사용자의 스마트 폰이나 휴대폰과 같은 모바일 단말로 전송되거나 상기 모바일 단말로부터 송신되는 서비스 신호이다.
제1 디지털 회로부(120)는 디지털 방식의 광신호를 처리하기 위한 구성으로서, 특히 디지털 상향 광신호와 디지털 하향 광신호를 입력받거나 출력한다. 특히, 상기 제1 디지털 회로부(120)에서 송수신되는 디지털 광 신호는, 마스터 유닛 장치(100)와 복수의 리모트 유닛 장치(200) 간에 전송되는 장비 관리를 위한 관리 제어 신호가 된다. 더 구체적으로 제1 디지털 회로부(120)는 소정 크기, 예를 들어, 10Mbps의 관리 제어 신호를 복수의 리모트 유닛 장치(200)와 디지털 광 신호를 이용하여 송수신할 수 있다. 상기 관리 제어 신호는, 장비 간 통신 정보, TDD 신호의 동기 신호(Sync 신호), 복수의 리모트 유닛 장치(200)에서의 캐스케이드 연결에 따른 딜레이(Delay) 제어 신호를 포함할 수 있다.
제1 파장분할 다중화부(130)는 상기 제1 아날로그 회로부(110)와 제1 디지털 회로부(120)로 입력되거나 출력되는 광신호를 파장 기준으로 분할하여 각각 전달하기 위한 것으로서, 광 케이블로부터 입력된 다수 파장의 광신호 중 상향 광신호와 디지털 상향 광신호를 파장으로 분리하여 각각 제1 아날로그 회로부(110)와 제1 디지털 회로부(120)로 전달하며, 역으로, 제1 아날로그 회로부(110)와 제1 디지털 회로부(120)로부터 출력된 하향 광신호와 디지털 하향 광신호를 합쳐 광케이블로 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치에 대한 구성을 보인 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치(200)는, 광스위칭부(210)와, 제2 파장분할 다중화부(220)와, 제3 파장분할 다중화부(230)와, 제2 아날로그 회로부(240)와, 제2 디지털 회로부(250)를 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 광 스위칭부(210)는 4개의 선택 단자를 포함하여, 그 중 2개의 선택단자는 전단에 연결된 장치(예를 들어, 마스터 유닛 장치(100) 혹은 전단의 리모트 유닛 장치) 및 후단의 리모트 유닛 장치와 연결된 광 케이블이 연결된다.
그리고, 상기 광 스위칭부(210)의 나머지 두 선택단자는 제2,3 파장분할 다중화부(220, 230)에 연결되며, 상기 제1,2 파장분할 다중화부(220, 230)은 제2 아날로그 회로부(240) 및 제2 디지털 회로부(250)와 연결된다.
상기 제2 아날로그 회로부(240)는, 입력받은 하향 광신호를 하향 전기신호로 변환하는 제1 포토 다이오드(PD1), 상기 입력받은 상향 광신호를 제2 상향 전기신호로 변환하는 제2 포토 다이오드(PD2), 상기 하향 전기신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나(ANT)로 출력하는 신호분배기(241), 안테나(ANT)로 수신된 제1 상향 전기신호와 상기 제2 상향 전기신호를 상기 상향 전기신호로 합치는 신호합성기(242), 상기 상향 전기신호를 상향 광신호로 변환하는 제1 레이저 다이오드(LD1), 상기 제2 하향 전기 신호를 하향 광신호로 변환하는 제2 레이저 다이오드(LD2)를 포함하여 이루어진다.
상기 제2 아날로그 회로부(20)는 이외에도, 상기 제1,2 포토 다이오드(PD1, PD2)로부터 출력되는 하향 전기신호와 상향 전기신호의 이득을 조절하기 위한 자동이득조정기(AGC), 안테나(ANT)로 송수신되는 상향 전기신호 및 하향 전기신호를 필터링하기 위한 대역저지필터(243, 245) 등을 더 포함할 수 있다.
상술한 구성에 따르면, 전단의 장치로부터 전송된 하향 광신호는 제2 파장분할 다중화부(220)를 통해 제1 포토다이오드(PD1)로 전달되어 하향 전기신호로 변환된 후, 자동이득조정기(AGC)에서 이득 조절 후, 신호분배기(241)를 통해서 두 개의 신호, 즉, 제1,2 하향 전기신호로 분배된다.
이 중에서, 제1 하향 전기신호는 증폭기나 대역저지필터(243)를 통해서 안테나(ANT)로 출력되고, 제2 하향 전기신호는 제1 레이저 다이오드(LD2)에서 하향 광신호로 변환되어 제3 파중분할 다중화부(230)를 통해서 후단의 리모트 유닛 장치로 전달된다.
아울러, 상기 리모트 유닛 장치(200)에서 안테나(ANT)로 수신된 상향 광신호(이후, 제1 상향 전기신호라 함)는 대역저지필터(245)를 통해 필터링되고 증폭된 후, 신호합성기(242)로 입력된다. 아울러, 상기 리모트 유닛 장치(200)의 후단에 연결된 다른 리모트 유닛 장치로부터 전달된 상향 광신호는 광스위칭부(210) 및 제3 파장분할 다중화부(230)를 거쳐 제2 포토다이오드(PD2)로 입력되고, 제2 포토다이오드(PD2)에 의해 상향 전기신호(이후, 제2 상향 전기신호로 함)로 변환되어 상기 신호합성기(242)로 입력된다.
상기 신호합성기(242)는 입력된 제1,2 상향 전기신호를 합쳐서 제1 레이저다이오드(LD1)로 입력하고, 제1 레이저다이오드(LD1)은 이를 상향 광신호로 변환하여 제2 파장분할 다중화부(220)와 광스위칭부(210)를 통해서 전단에 연결된 장치(마스터 유닛 장치(100) 혹은 다른 리모트 유닛 장치)로 전송한다.
다음으로, 제2 디지털 회로부(250)는, 상기 마스터 유닛 장치(100)와 송수신되는 디지털 방식의 광신호를 처리하기 위한 것으로서, 상기 제2,3 파장분할 다중화부(220, 230)에 연결되어, 제2,3 파장분할 다중화부(220,230)로부터 입력되는 상향 디지털 광신호 및 하향 디지털 광신호를 처리하면서, 상기 제2 파장분할 다중화부(220)로부터 입력된 하향 디지털 광신호를 제3 파장분할 다중화부(230)를 통해 후단의 리모트 유닛 장치로 출력하고, 제3 파장분할 다중화부(230)로부터 입력된 상향 디지털 광신호를 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치로 출력한다.
상술한 과정을 통해서 제2 디지털 회로부(250)는 마스터 유닛 장치(100)로부터 해당 리모트 유닛 장치(200)로 송신된 관리 제어 신호를 수신하게 되며, 이러한 관리 제어 신호를 기반으로 동기 처리, 딜레이 제어를 수행하거나, 장비 간 통신을 수행할 수 있다.또한, 리모트 유닛 장치(200)는 전단의 장치로부터 하향 광신호를 입력받아 하향 전기신호로 변환하여 안테나(ANT)로 송출하면서, 상기 하향 전기신호를 다시 하향 광신호로 변환하여 후단의 장치로 전달하고, 후단의 장치로부터 전달된 상향 광신호를 상향 전기신호로 변환한 후, 상기 안테나(ANT)를 통해 수신된 상향 전기신호와 합쳐 상향 광신호로 변환하여 전단으로 전송함으로써, 하나의 마스터 유닛 장치(100)와 복수의 리모트 유닛 장치(200) 간에 캐스케이드 방식으로 신호를 교환할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 광대역 전송을 위한 분산 안테나 시스템의 전체 연결 구조를 예시한 블록도이다.
도 4에 도시된 분산 안테나 시스템은, 하나의 마스터 유닛 장치(100)에 N 개의 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)이 캐스케이드 방식으로 연결된다. 이하에서 설명의 편의를 위해서, N 개의 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)를 마스터 유닛 장치(100)로부터의 연결 순서에 따라서 제N 리모트 유닛 장치라 한다. 이때, 마지막에 연결된 제N 리모트 유닛 장치(200-N)은 그 후단에 더 이상의 연결이 없으므로, 광스위칭부(210)와 제3 파장분할 다중화부(230)는 생략될 수 있다.
즉, 마스터 유닛 장치(100)와 제1 리모트 유닛 장치(200-1)가 광케이블로 연결되며, 상기 제1 리모트 유닛 장치(200-1)은 제2 리모트 유닛 장치(200-2)와 연결되며, 이와 같이 복수의 리모트 유닛 장치가 순차적으로 연결되어, 마지막으로 제N 리모트 유닛 장치(200-N)이 연결된다.
이렇게 연결된 분산 안테나 시스템에서, 하나의 마스터 유닛 장치(100)와 N 개의 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)간에 전달되는 광신호는, 상향 광신호, 하향 광신호, 디지털 상향 광신호, 디지털 하향 광신호로 구분되며, 이들 4 종류의 광신호는 서로 다른 파장을 사용한다.
따라서, 마스터 유닛 장치(100)에 의해 송출된 하향 광신호는 제1 리모트 유닛 장치(200-1)로 전달되고, 상기 제1 리모트 유닛 장치(200-1)에 의해 그 후단에 연결된 제2 리모트 유닛 장치(200-2)로 전달되며, 이와 같은 순서로 제N 리모트 유닛 장치(200-N)까지 전달된다.
이때, 제2 리모트 유닛 장치(200-2)에서 N 리모트 유닛 장치(200-N)가 전달받는 하향 광신호는 그 전단의 리모트 유닛 장치(200-1~200-N-1)에서 전기신호로 변환되어 이득조절을 통해 손실 보상이 이루어진 후 다시 광신호로 변환된 것으로서, 이에 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)는 그 연결 배치에 관계없이, 일정 이득의 하향 광신호를 입력받을 수 있다.
그리고, 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)는 각각 안테나(ANT)를 통해 수신한 상향 전기신호를 입력받아 상향 광신호로 변환한다. 또한, 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)는 각각 후단의 장치, 즉, 제2~제N 리모트 유닛 장치(200-N)로부터 전달된 상향 광신호와 자신이 안테나(ANT)를 통해 수신하여 변환한 상향 광신호와 합쳐서, 전단의 장치, 즉, 마스터 유닛 장치(100), 제1~제N-1 리모트 유닛 장치(200-1~200-N-1)로 전달한다.
따라서, 마스터 유닛 장치(100)로 전송되는 상향 광신호는, 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)에서 각각 안테나(ANT)를 통해 수신한 모든 상향 신호를 포함하게 된다.
반대로, 마스터 유닛 장치(100)로부터 송출된 하향 광신호도 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)에 모두 순차적으로 전달된다. 마찬가지로, 전달 시 전단의 장치에서 전기신호로의 변환 후에 손실 보상이 이루어지므로, 제1~제N 리모트 유닛 장치(200-1~200-N)은 손실 없는 신호를 수신할 수 있다.
디지털 상향 광신호 및 디지털 하향 광신호도 이상에서 설명한 동일한 경로로 전달될 수 있다.
상술한 과정에 의하면, 리모트 유닛 장치(200) 별로 파장을 다르게 할 필요가 없으므로, 리모트 유닛 장치(200)의 연결 한계를 극복할 수 있으며, 더불어, 신호 손실의 보상을 통해 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 분산 안테나 시스템은 이동통신망을 포함하는 무선 통신망에 적용 가능한 것으로서, 이러한 무선 통신망에서 기지국과 같은 엑세스 포인트에 연결되어 무선 접속 커버리지를 확장하거나 단말과의 무선 신호를 중계하는 것으로서, 이때, 서비스 지역에 배치되는 리모트 유닛 장치가, 입력된 하향 광신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하고, 제2 하향 전기 신호는 후단의 리모트 유닛 장치로 전달하고, 안테나로 수신된 제1 상향 전기 신호와 입력된 상향 광신호를 변환한 제2 상향 전기신호를 합친 후 상기 상향 광신호로 변환하여 출력하도록 함으로써, 복수의 리모트 유닛 장치를 마스터 유닛 장치에 캐스케이드 방식으로 연결하면서, 손실없이 안정적으로 신호를 전달할 수 있으며, 큰 비용 추가 없이 리모트 유닛 장치를 추가 연결하는 것이 용이하다. 그 결과, 리모트 유닛 장치의 추가 연결에 대한 제한 없이, 분산 안테나 시스템을 구축할 수 있게 된다.
더하여, 본 발명은 디지털 신호를 처리할 수 있는 디지털 처리부를 더 포함으로써, 아날로그 광신호와 디지털 광신호를 통합하여 전송할 수 있는 효과가 있다.
특히, 아날로그 광신호와 디지털 광신호 통합 전송을 이용하여, 대용량의 5G 서비스 신호는 아날로그 광신호로 전달함으로써, 신호 중계를 수행하면서, 마스터 유닛 장치와 리모트 유닛 장치 간의 관리 제어 신호를 예를 들어, 10Mbps의 디지털 광 신호로 전송함으로써, 분산 안테나 시스템의 장비 관리 및 제어를 수행할 수 있다.
100: 마스터 유닛 장치
200, 200-1~200-N: 리모트 유닛 장치
110: 제1 아날로그 회로부
120: 제1 디지털 회로부
130: 제1 파장분할 다중화부
210: 광스위칭부
220: 제2 파장분할 다중화부
230: 제3 파장분할 다중화부
240: 제2 아날로그 회로부
250: 제2 디지털 회로부

Claims (10)

  1. 하향 전기신호를 입력받아 하향 광신호로 변환하여 송출하고 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환하여 출력하는 마스터 유닛 장치; 및
    상기 하향 광신호를 입력받아 하향 전기 신호로 변환하여 안테나로 출력하고, 안테나로 수신된 상향 전기 신호를 상기 상향 광신호로 변환하여 출력하는 복수의 리모트 유닛 장치를 포함하되,
    상기 마스터 유닛 장치로부터 상기 복수의 리모트 유닛 장치가 광 케이블을 통해 캐스케이드 방식으로 연결되어,
    상기 복수의 리모트 유닛 장치, 각각은, 전단의 마스터 유닛 장치 또는 전단의 리모트 유닛 장치로부터 입력된 하향 광신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하고, 제2 하향 전기 신호는 후단의 리모트 유닛 장치로 전달하고, 안테나로 수신된 제1 상향 전기 신호와 상기 후단의 리모트 유닛 장치로부터 입력된 상향 광신호를 변환한 제2 상향 전기신호를 합친 후 상기 상향 광신호로 변환하여 상기 전단의 마스터 유닛 장치 또는 전단의 리모트 유닛 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스터 유닛 장치는
    하향 전기신호를 입력받아 하향 광신호로 변환하여 출력하고, 상향 광신호를 입력받아 상향 전기신호로 변환하여 출력하는 제1 아날로그 회로부; 및
    상기 제1 아날로그 회로부와 상기 복수의 리모트 유닛 장치 중 하나 사이에 배치되어, 상기 하향 광신호와 상향 광신호를 파장 분할하는 제1 파장분할 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마스터 유닛 장치는
    상기 제1 파장분할 다중화부에 연결되어, 상기 제1 파장분할 다중화부를 통해 입출력되는 디지털 상향 광신호 및 디지털 하향 광신호를 처리하는 제1 디지털 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 리모트 유닛 장치 각각은
    상기 입력받은 하향 광신호를 하향 전기신호로 변환하는 제1 포토 다이오드, 상기 입력받은 상향 광신호를 제2 상향 전기신호로 변환하는 제2 포토 다이오드, 상기 하향 전기신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하는 신호분배기, 안테나로 수신된 제1 상향 전기신호와 상기 제2 상향 전기신호를 상기 상향 전기신호로 합치는 신호합성기, 상기 상향 전기신호를 상향 광신호로 변환하는 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 하향 전기 신호를 하향 광신호로 변환하는 제2 레이저 다이오드를 포함하여 이루어지는 제2 아날로그 회로부; 및
    상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치와 상기 제1 포토다이오드 및 제1 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제2 파장분할 다중화부;
    상기 후단의 리모트 유닛 장치와 상기 제2 포토 다이오드 및 제2 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제3 파장분할 다중화부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 아날로그 회로부는
    상기 제1 포토 다이오드로부터 출력되는 하향 전기신호의 이득을 조절하기 위한 제1 자동이득조정기와,
    상기 제2 포토 다이오드로부터 출력되는 상향 전기신호의 이득을 조절하기 위한 제2 자동이득조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 복수의 리모트 유닛 장치 각각은
    상기 제2,3 파장분할 다중화부에 연결되어, 제2,3 파장분할 다중화부로부터 입력되는 상향 디지털 광신호 및 하향 디지털 광신호를 처리하면서, 상기 제2 파장분할 다중화부로부터 입력된 하향 디지털 광신호를 제3 파장분할 다중화부를 통해 후단의 리모트 유닛 장치로 출력하고, 제3 파장분할 다중화부로부터 입력된 상향 디지털 광신호를 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치로 출력하는 제2 디지털 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2,3 파장 분할 다중화부, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치, 및 후단의 리모트 유닛 장치 사이에 배치되어, 상기 제2,3 파장 분할 다중화부를 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치 및 후단의 리모트 유닛 장치와 연결하거나, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치를 상기 후단의 리모트 유닛 장치와 직접 연결하는 광스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템.
  8. 하향 광신호를 입력받아 하향 전기신호로 변환하는 제1 포토 다이오드, 상향 광신호를 입력받아 제2 상향 전기신호로 변환하는 제2 포토 다이오드, 상기 하향 전기신호를 제1,2 하향 전기 신호로 분배하여 제1 하향 전기 신호는 안테나로 출력하는 신호분배기, 안테나로 수신된 제1 상향 전기신호와 상기 제2 상향 전기신호를 상기 상향 전기신호로 합치는 신호합성기, 상기 상향 전기신호를 상향 광신호로 변환하는 제1 레이저 다이오드, 상기 제2 하향 전기 신호를 하향 광신호로 변환하는 제2 레이저 다이오드를 포함하는 제2 아날로그 회로부;
    전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치와 상기 제1 포토다이오드 및 제1 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제2 파장분할 다중화부;
    상기 후단의 리모트 유닛 장치와 상기 제2 포토 다이오드 및 제2 레이저 다이오드 사이에 배치되어, 상기 상향 광신호와 하향 광신호를 파장 분할하는 제3 파장분할 다중화부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2,3 파장분할 다중화부에 연결되어, 제2,3 파장분할 다중화부로부터 입력되는 상향 디지털 광신호 및 하향 디지털 광신호를 처리하면서, 상기 제2 파장분할 다중화부로부터 입력된 하향 디지털 광신호를 제3 파장분할 다중화부를 통해 후단의 리모트 유닛 장치로 출력하고, 제3 파장분할 다중화부로부터 입력된 상향 디지털 광신호를 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치로 출력하는 제2 디지털 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2,3 파장 분할 다중화부, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치, 및 후단의 리모트 유닛 장치 사이에 배치되어, 상기 제2,3 파장 분할 다중화부를 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치 및 후단의 리모트 유닛 장치와 연결하거나, 상기 전단의 마스터 유닛 장치 혹은 전단의 리모트 유닛 장치를 상기 후단의 리모트 유닛 장치와 연결하는 광스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 안테나 시스템의 리모트 유닛 장치.
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