KR100642248B1 - 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템 - Google Patents

타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템에 관한 것이다. 본 발명의 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템은 최대 광구간의 지연을 갖는 광중계기와; 안테나와 접속된 밴드패스필터, 밴드패스필터와 접속된 서큐레이터, 서큐레이터와 접속된 저잡음증폭기 및 고출력증폭기, 저잡음증폭기와 직렬 접속된 무선주파수 제1 딜레이어 및 제1 커플러, 고출력증폭기와 직렬로 접속된 무선주파수 제2 딜레이어 및 제2 커플러, 제1 커플러와 접속된 다운컨버터, 제2 커플러와 접속된 업컨버터, 다운컨버터 및 업컨버터와 접속된 TDD시스템 모뎀을 포함하는 기지국을 구비하고, 기지국의 제1 및 제2 딜레이어의 지연 값은 광중계기의 최대 광구간의 지연 값으로 설정된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 휴대 인터넷과 같이 타임디비젼 듀플렉싱 방식을 사용하는 무선통신시스템에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 기지국과 광중계기간의 무선주파수 송수신 시간동기를 맞출 수 있다.
TDD, 타임디비젼 듀플렉싱, 무선통신시스템, 광중계기, 휴대 인터넷

Description

타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템{Time Division Duplexing RF System}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템에서 TDD 동기 타이밍을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기지국 20 : 광중계기
삭제
30 : 도너유닛 40 : 리모트유닛
삭제
본 발명은 무선통신시스템에 관한 것으로, 특히 이동하면서 인터넷을 할 수 있는 휴대 인터넷(예컨데 WiBro)과 같이 타임디비젼 듀플렉싱 방식을 사용하는 무선통신시스템에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 기지국과 광중계기간의 무선주파수 송수신 시간동기를 맞추기 위한 기술이 내장되어 있는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템에 관한 것이다.
무선통신은 전기통신의 신호전송매체를 공간의 전자파를 이용하는 것이고, 여기서 전자파는 강한 전류의 흐름에 의해서 공간에 발생하는 전계와 자계의 상호작용인 것이다. 따라서, 무선통신은 전자파를 신호전송 매개로하여 송신측에서는 신호를 어떠한 형태의 전파에 실어 공간에 방사하고, 수신측에서는 공간을 거쳐 전송되어온 전파로부터 본래의 신호를 검출해내는 것이다.
이동통신망은 열차, 선박및 자동차등 이동체 상호간 또는 이동체와 이동체, 외부와의 통신을 위한 네트워크를 말하고, 이동체 위치의 추적과 기지국의 설정, 경로설정등의 이동체를 대상으로 하여 여러가지 기능이 요구되고 있다. 그런데, 무선접속네트워크는 기지국과 중계기 위주로 이루어지고 있는 바, 그 중 기지국 장비로는 크게 RF(RADIO FREQUENCY)부와 기저대역부로 나누어진다. 이때, 여러 기지국의 기저대역부를 한곳에 통합하고, 상기 RF부는 원격장치(Remote Unit)로 원격에 위치해놓으며, 각 원격장치와 중앙 기지국사이는 광케이블로 연결을 시키면 관리와 유지보수가 용이해지도록 되어 있다.
따라서, 무선통신시스템에서 서비스 커버리지(COVERAGE) 확정 또는 음영지역의 통화품질을 높이기 위하여 광중계기를 설치하면 기지국을 설치하는 것보다 경제적인 효율을 높일 수 있다는 것을 고려하게 되었다. 최근 거론되고 있는 이동통신시스템중 휴대 인터넷 시스템은 듀플렉싱방식을 타임디비젼 듀플렉싱(TDD; Time Division Duplexing) 방식으로 도입하고 있으며, 이러한 타임디비젼 듀플렉싱 방식을 이용하는 시스템에 음영지역 및 기지국 커버리지 확장을 위한 광중계기를 사용할 때, 기지국과 광중계기 리모트 (REMOTE)간의 타임디비젼 듀플렉싱 스위칭동기를 맞추기 위한 기술의 내장이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 신뢰성 있는 동작과 가격면에서 경제적으로 사용할 수 있도록 기지국과 광중계기 사이의 타임디비젼 듀플렉싱 동기 신호를 맞출 수 있는 광중계기를 구현할 수 있는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템은 최대 광구간의 지연을 갖는 광중계기와; 안테나와 접속된 밴드패스필터, 상기 밴드패스필터와 접속된 서큐레이터, 상기 서큐레이터와 접속된 저잡음증폭기 및 고출력증폭기, 상기 저잡음증폭기와 직렬 접속된 무선주파수 제1 딜레이어 및 제1 커플러, 상기 고출력증폭기와 직렬로 접속된 무선주파수 제2 딜레이어 및 제2 커플러, 상기 제1 커플러와 접속된 다운컨버터, 상기 제2 커플러와 접속된 업컨버터, 상기 다운컨버터 및 업컨버터와 접속된 TDD시스템 모뎀을 포함하는 기지국을 구비하고, 상기 기지국의 제1 및 제2 딜레이어의 지연 값은 상기 광중계기의 최대 광구간의 지연 값으로 설정된 것을 특징으로 한다.
상기 광중계기는 원격지에 설치된 리모트유닛과; 상기 리모트유닛과 광케이블을 통해 접속되어, 상기 리모트유닛까지의 지연을 측정하고, 상기 기지국의 제1 및 제2 딜레이어에 설정된 지연 값과 동일한 지연 값으로 지연을 제어하는 도너유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광중계기의 도너유닛은 상기 도너유닛과 리모트유닛 사이의 지연 시간을 측정하는 시스템지연 측정모듈과; 상기 도너유닛과 리모트유닛 사이의 지연을 제어하는 가변 광링크 딜레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광중계기의 리모트유닛은 TDD 동기에 따라 전력증폭기 또는 저잡음증폭기를 온/오프시키는 것을 특징으로 한다.
상기 광중계기의 리모트유닛은 TX/RX용 밴드패스필터 및 안테나를 공유하도록 서큐레이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명은 기지국(10)과 광중계기(20)간의 무선주파수 송수신 시간동기를 맞추기 위한 기술이 내장되어 있는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템의 광중계기로써 이동하면서 인터넷을 할 수 있는 휴대 인터넷과 같이 타임디비젼 듀플렉싱 방식을 사용하는 무선통신시스템에 적용할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기지국(10)의 안테나는 밴드패스필터(11)와 연결되고, 이 밴드패스필터(11)는 서큐레이터(12)를 통해 30 dB의 저잡음증폭기(LNA)와 50 dB의 고출력증폭기(HPA)가 연결된다. 상기 저잡음증폭기(LNA)는 무선주파수 딜레이어(13) 및 커플러(14)와 직렬 연결되고, 상기 고출력증폭기(HPA)는 무선주파수 딜레이어(13') 및 커플러(14')와 각각 직렬 연결된다. 그리고, 다운컨버터(DNC)와 업컨버터(UPC)를 통해 TDD시스템 모뎀(15)과 접속된다.
이와 같은 기지국(10)의 구성에서 밴드패스필터(11)로부터 커플러(14, 14')에 의한 시간 지연(DELAY)은 B(㎲), 다운컨버터(DNC) 및 업컨버터(UPC)에 의한 시간 지연은 A(㎲)로 구분되어진다.
또한, 상기 기지국(10)에는 광중계기(20)에 의한 최대 광구간의 지연(DELAY)만큼의 지연을 갖는 고정된 지연모듈이 고출력 증폭기(HPA) 전단과 저잡음 증폭기(LNA) 후단에 삽입된다.
한편, 광중계기(20)는 지연(DELAY) 시간 B(㎲)를 갖게 되는데, 도너유닛(30)과 리모트유닛(40) 사이에는 광파이버 링크(0 - 8Km)로 접속되어, 광신호와 무선주파수(RF)신호 및 스위치신호가 공급되고, UL 디이버시티(DIVERSITY)기능이 내장되어 있다.
따라서, 광중계기(20)의 도너유닛(30)으로부터 리모트유닛(40 : 안테나 포트)까지의 신호의 지연을 측정함으로써, 기지국(10)에서의 광중계기(20)와 결합되는 부분에서 기지국(10) 안테나까지의 고정된 지연과 동일하게 광중계기(20)의 지연을 조절할 수 있다.
그리고, 지연 무선주파수 버스트(BURST)신호의 시작과 끝전력을 감지하여 광중계기(20)의 고출력 증폭기(HPA)와 저잡음증폭기(LNA)를 온/오프하여 시간적으로 송수신 패스(PATH)를 구분한다. 이때의 프론트엔드단은 서큐레이터(CIRCULATOR : 12)를 이용하여 밴드패스필터(BPF : 11)와 안테나를 송수신 패스의 공용으로 사용하는 구조를 갖는다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템에서 TDD 동기 타이밍을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기지국의 안테나단에서의 TDD 송수신 타이밍(도 2의 (c) 참조)과 광중계기의 안테나단에서의 TDD 타이밍(도 2의 (d) 참조)이 일치함을 보여주고 있다. 도 2의 (a)는 기지국 송/수신(모뎀기준)이고, 도 2의 (b)는 기지국 송/수신(안테나기준 : 기지국 지연을 삽입하지 않은 경우)이며, 도 2의 (c)는 기지국 송/수신(안테나기준 : 기지국 지연을 삽입한 경우)이며, 도 2의 (d)는 광중계기 송/수신(안테나 기준)을 나타낸 것이다.
그리고, 광중계기의 고출력증폭기(LPA)와 저잡음증폭기(LNA)의 TDD스위칭에 의한 온/오프 타이밍을 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 광중계기는 도너유닛(30)과 리모트유닛(40)으로 구성되고 있다. 상기 도너유닛(30)은 FDD(FREQUENCY DIVISION DUPLEX)방식의 광중계기에서 기본적으로 필요한 구성요소와 TDD방식의 중계기에 추가적으로 필요한 모듈로 구성되어 있다.
상기 도너유닛(30)은 크게 마스터콘트롤유닛(31 : MCU), 도너RF 및 광유닛(32 : DROU), 도너 전원공급유닛(33 : DPSU)을 포함한다. 여기서, 상기 마스터콘트롤유닛(31)은 광중계기의 상태감시 및 제어장치이고, 도너RF 및 광유닛(32)은 RAS(RADIO ACCESS STATION)의 무선주파수 신호를 증폭 및 광신호로 변환하여 원격으로 전송하고 원격에서 수신된 광신호를 무선주파수로 변환 후 증폭하여 RAS에 전송하기 위한 장치이며, 도너 전원공급유닛(33)은 도너유닛(30)의 전원 공급을 위한 DC/DC 컨버터이다.
상기 마스터콘트롤유닛(31)은 도너NMS FSK 모뎀(DNFM)과 시스템 지연측정모듈(SDM)을 포함한다. 여기서, 도너NMS FSK 모뎀(DNFM)은 도너유닛(30)과 리모트유닛(40)간의 통신용 모듈이고, 시스템 지연측정모듈(SDM)은 도너유닛(30)과 리모트유닛(40)간의 광링크 구간의 지연을 측정하기 위한 모듈이다. 상기 시스템 지연측정모듈(SDM)은 예컨대 RF 펄스신호를 도너NMS FSK 모뎀(DNFM)을 통해 리모트유닛으로 전송한 후 리턴된 펄스신호를 카운트함과 더불어 송수신 시간을 측정함으로써 지연을 측정할 수 있다.
그리고, 상기 도너RF 및 광유닛(32)은 도너 TX/RX 드라이버모듈(DDM)과, 도너 광모듈(DOM), 로컬발생기 및 파워디텍터(LGPD), 및 가변 광링크 딜레이어(VOLD)를 포함한다. 여기서, 도너 TX/RX 드라이버모듈(DDM)은 송수신 무선주파수신호의 드라이빙모듈이고, 도너 광모듈(DOM)은 무선주파수 신호와 광신호의 상호 변환모듈이며, 로컬발생기 및 파워디텍터(LGPD)는 RX 다이버시티 업다운 컨버터의 로컬신호생성 및 RX 자동이득설정을 위한 파워 디텍션모듈이고, 가변 광링크 딜레이어(VOLD)는 광링크 딜레이를 조절하기 위한 모듈이다. 상기 가변 광리크 딜레이어(VOLD)는 예컨대 서로 다른 지연을 갖는 다수의 광지연모듈을 조합함으로써 지연을 조절할 수 있다.
상기 리모트유닛(40)은 주파수 디비젼듀플렉스 방식의 광중계기에서 기본적으로 필요한 요소와 TDD 방식의 광중계기에 추가적으로 필요한 모듈로 구성되어 있다. 광모듈(ROM)은 무선주파수와 광신호의 상호변환모듈이고, 원격TX/RX 드라이버모듈(RDM)은 송수신 무선주파수 신호의 드라이빙모듈이다.
원격 NMS FSK모뎀(RNFM)은 도너유닛(30)과 리모트유닛(40)간의 통신용 모듈이고, TDD 동기모듈(TSM)은 지연 무선주파수 버스트신호를 이용하여 TDD 스위칭 온/오프 신호로 LPA, LNA, RDM을 제어하는 모듈로써 TDD 방식에 필요한 모듈이다. WiBro 선형전력증폭기(WLPA)는 TDD 동기모듈(TSM)의 제어신호에 따라 LPA의 송신모드에서는 정상적인 고출력 전력증폭기 동작을 하고 수신모드에서는 수신단 특성에 영향을 주지 않도록 동작하는 모듈로써 TDD용 선형전력증폭기이다.
WiBro 저잡음증폭기(WLNA)는 TDD 동기모듈(TSM)의 제어신호에 따라 LPA의 수신모드에서는 정상적인 저잡음증폭기 동작을 하고 송신모드에서는 수신단 고전력 입력에 대한 보호기능이 내장되어 있으며 송신신호에 영향을 주지 않도록 동작하는 모듈로써 TDD용 저잡음증폭기이다.
WiBro 밴드패스필터(WBPF)는 WiBro용 안테나 프론트엔드유닛의 송수신 밴드패스필드 어셈블리이고, 원격 전원공급유닛(RPSU)은 리모트유닛(40)의 전원공급장치이다. 원격디텍터모듈(RPDM)은 TX 출력파워 디텍션모듈이고, 파워모니터커플러(PMC)는 안테나 파워모니터용 커플러이다. 원격발생기모듈(RGM)은 RX 자동 이득설정을 위한 CW 신호 생성모듈이고, 원격 시스템모니터링모듈(RSM)은 광중계기의 상태감시 및 제어장치이며, 프론트엔드 어레스터(FEA)는 장비와 안테나 사이의 낙뢰보호를 위한 어레스터이다.
이상과 같이 구성되는 본 발명은 기지국과 광중계기 사이의 안테나단에서 송수신 시간을 맞추기 위하여 도 1과 같이 기지국에 고정된 지연을 갖는 모듈을 삽입한다. 광중계기는 기지국 안테나단과 송수신 시간을 맞추기 위하여 다음과 같은 동작을 수행한다.
광중계기 광링크거리에 따른 광중계기를 설치할 때 발생하는 지연을 알기 위하여 광중계기 도너유닛에 있는 시스템지연 측정모듈(SDM)을 이용하여 광중계기의 도너유닛과 리모트유닛간의 지연을 측정한다. 그리고, 광중계기와 결합되는 부분부터 안테나까지의 기지국 지연이 B(㎲)가 되도록 가변 광링크 딜레이어(VOLD)를 이용하여 광중계기 지연을 설정한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리모트유닛에 있는 TDD 동기모듈(TSM)을 이용하여 광중계기의 프론트엔드유닛의 전력증폭기(LPA)와 저잡음증폭기(LNA)를 송신 모드시에는 전력증폭기(LPA)동작을 온하고, 저잡음증폭기(LNA)는 오프한다. 수신 모드시에는 전력증폭기(LPA)동작을 오프하고, 저잡음증폭기(LNA)는 온한다. 전력증폭기(LPA)와 저잡음증폭기(LNA)를 온 시작하는 시점은 모두 두 모듈은 라이징타임(RISING TIME)과 시스템 마진(MARGIN)을 고려하여 미리 온한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템의 중계기는 휴대 인터넷과 같이 타임디비젼 듀플렉싱 방식을 사용하는 무선통신시스템에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 기지국과 광중계기간의 무선주파수 송수신 시간동기를 맞출 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신을 서비스를 위하여 광중계기를 사용하는 사업자에게 기지국을 증설하는 것보다 비용적인 측면에서 충분한 잇점이 있다.
또한, 본 발명은 광신호를 이용한 중계시스템의 지연을 가변시킬 필요가 있는 시스템이나 타임디비젼 듀플렉싱 방식의 무선통신의 모든 중계기에 변형 또는 응용하여 사용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 최대 광구간의 지연을 갖는 광중계기와;
    안테나와 접속된 밴드패스필터, 상기 밴드패스필터와 접속된 서큐레이터, 상기 서큐레이터와 접속된 저잡음증폭기 및 고출력증폭기, 상기 저잡음증폭기와 직렬 접속된 무선주파수 제1 딜레이어 및 제1 커플러, 상기 고출력증폭기와 직렬로 접속된 무선주파수 제2 딜레이어 및 제2 커플러, 상기 제1 커플러와 접속된 다운컨버터, 상기 제2 커플러와 접속된 업컨버터, 상기 다운컨버터 및 업컨버터와 접속된 TDD시스템 모뎀을 포함하는 기지국을 구비하고,
    상기 기지국의 제1 및 제2 딜레이어의 지연 값은 상기 광중계기의 최대 광구간의 지연 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광중계기는 원격지에 설치된 리모트유닛과;
    상기 리모트유닛과 광케이블을 통해 접속되어, 상기 리모트유닛까지의 지연을 측정하고, 상기 기지국의 제1 및 제2 딜레이어에 설정된 지연 값과 동일한 지연 값으로 지연을 제어하는 도너유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광중계기의 도너유닛은 상기 도너유닛과 리모트유닛 사이의 지연 시간을 측정하는 시스템지연 측정모듈과;
    상기 도너유닛과 리모트유닛 사이의 지연을 제어하는 가변 광링크 딜레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 광중계기의 리모트유닛은 TDD 동기에 따라 전력증폭기 또는 저잡음증폭기를 온/오프시키는 것을 특징으로 하는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 광중계기의 리모트유닛은 TX/RX용 밴드패스필터 및 안테나를 공유하도록 서큐레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 타임디비젼 듀플렉싱 무선통신시스템.
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