KR20000001105A - Apparatus of optical transmission within wireless telecommunication base station system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 SCM(Subcarrier Multiplexing) 방식 등을 이용한 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치에 관한 것으로서, 특히 무선통신 기지국 시스템을 중앙 기지국과 소형 기지국으로 분리하고, 이 기지국들간에 아날로그 신호를 송수신하는 광전송 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical transmission device of a wireless communication base station system using a subcarrier multiplexing (SCM) method, and more particularly, to an optical transmission device for separating a wireless communication base station system into a central base station and a small base station, and transmitting and receiving analog signals between the base stations. It is about.
도 1은 무선통신 기지국 시스템에서 음영지역 해소 및 마이크로셀 구현을 위해 이용되던 종래의 광전송 시스템으로 중앙 기지국과 소형 기지국을 점대점으로 연결한 단일 성형 네트워크 구성도이다.1 is a conventional optical transmission system used for eliminating shadow areas and implementing microcells in a wireless communication base station system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 무선통신 기지국 시스템의 중앙 기지국은, 무선 주파수를 송수신하는 기지국 장치(110)와, 전/광 신호 변환부(121 내지 12n)와, 광/전 변환부(131 내지 13n)를 구비한다. 또한, 종래의 광전송 시스템을 통해 연결된 원격 소형 기지국(1 내지 n)은 각각, 광/전 변환부(140)와, 전력 증폭기(150)와, 듀플렉서(160)와, 저잡음 증폭기(170)와, 전/광 변환부(180)를 구비한다.As shown in FIG. 1, the central base station of the conventional wireless communication base station system includes a base station apparatus 110 that transmits and receives radio frequencies, pre / optical signal converters 121 to 12n, and pre / op converters ( 131 to 13n). In addition, the remote small base stations (1 to n) connected through the conventional optical transmission system, respectively, the optical / pre-conversion unit 140, the power amplifier 150, the duplexer 160, the low noise amplifier 170, The front / light conversion unit 180 is provided.
그리고, 종래의 무선통신 기지국 시스템은 중앙 기지국의 전/광 신호 변환부(121 내지 12n)는 해당되는 소형 기지국(1 내지 n)의 광/전 신호 변환부(140)와 직접 연결되고, 소형 기지국(1 내지 n)의 전/광 신호 변환부(180) 또한 해당되는 중앙 기지국의 광/전 신호 변환부(131 내지 13n)와 직접 연결하는 다수의 광섬유(190)를 구비한다.In the conventional wireless communication base station system, all / optical signal converters 121 to 12n of the central base station are directly connected to optical / electrical signal converters 140 of corresponding small base stations 1 to n, and the small base station The all-optical signal converter 180 of (1 to n) also includes a plurality of optical fibers 190 directly connected to the all-optical signal converters 131 to 13n of the corresponding central base station.
상기 전/광 신호 변환부는 레이저 다이오드로 구성된다.The all-optical signal conversion unit is composed of a laser diode.
상기 광/전 신호 변환부는 광 다이오드로 이루어진다.The photoelectric signal conversion unit is made of a photodiode.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 종래의 무선통신 기지국 시스템의 광전송 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the optical transmission process of the conventional wireless communication base station system having the structure as described above are as follows.
무선통신 기지국과 소형 기지국(1 내지 n) 간의 송수신 과정은 동일하므로, 이하에서는 무선통신 기지국과 소형 기지국1 간의 송수신 과정에 대해서만 설명하기로 한다.Since the process of transmitting and receiving between the wireless communication base station and the small base stations 1 to n is the same, only the transmission and reception process between the wireless communication base station and the small base station 1 will be described below.
우선, 무선통신 기지국에서 소형 기지국1로 신호를 전송하는 과정에 대하여 설명한다.First, a process of transmitting a signal from the wireless communication base station to the small base station 1 will be described.
무선통신 교환기와 연결된 기지국 장치(110)가 무선 주파수를 전/광 신호 변환부(121)로 전달하면, 전/광 신호 변환부(121)는 전달된 전기적 신호를 광신호로 변환시킨 다음, 광섬유(190)를 통해 소형 기지국1의 광/전 신호 변환부(140)로 전송한다.When the base station apparatus 110 connected to the wireless communication switch transmits a radio frequency to the all-optical signal converting unit 121, the all-optical signal converting unit 121 converts the transmitted electrical signal into an optical signal and then the optical fiber. It transmits to the optical / electrical signal conversion unit 140 of the small base station 1 through 190.
이어서, 소형 기지국1의 광/전 신호 변환부(140)는 광섬유(190)를 통해 무선통신 기지국으로부터 전달된 광신호를 전기적신호로 변환시켜, 전력 증폭기(150)로 출력한다. 이렇게, 전달된 전기적 신호는 소형 기지국1의 전력 증폭기(150)에 의해 충분한 신호로 증폭된 다음, 소형 기지국1의 듀플렉서(160)와 안테나1를 차례로 거쳐 외부로 전송된다.Subsequently, the optical / electrical signal converter 140 of the small base station 1 converts the optical signal transmitted from the wireless communication base station through the optical fiber 190 into an electrical signal and outputs the electrical signal to the power amplifier 150. In this way, the transmitted electrical signal is amplified by a sufficient signal by the power amplifier 150 of the small base station 1, and then transmitted to the outside via the duplexer 160 and the antenna 1 of the small base station 1 in turn.
다음은, 소형 기지국1에서 무선통신 기지국으로 신호를 전송하는 과정에 대하여 설명한다.Next, a process of transmitting a signal from the small base station 1 to the wireless communication base station will be described.
소형 기지국1의 듀플렉서(160)가 안테나1를 통해 수신된 신호중 필요한 주파수 대역의 신호만을 소형 기지국1의 저잡음 증폭기(170)로 전달하면, 소형 기지국1의 저잡음 증폭기(170)는 전달된 전기적 신호를 증폭시켜, 소형 기지국1의 전/광 신호 변환부(180)로 전달한다.When the duplexer 160 of the small base station 1 transmits only a signal of a required frequency band among the signals received through the antenna 1 to the low noise amplifier 170 of the small base station 1, the low noise amplifier 170 of the small base station 1 transmits the transmitted electrical signal. Amplified and transmitted to the all-optical signal converter 180 of the small base station 1.
이어서, 소형 기지국1의 전/광 변환부(180)는 전달된 전기적신호를 광신호로 변환시킨 다음, 광섬유(190)를 통해 무선통신 기지국의 광/전 신호 변환부(131)로 전달한다. 이렇게, 소형 기지국1로부터 전달된 광신호는 광/전 신호 변환부(131)에 의해 전기적신호로 변한되어 기지국 장치(110)로 전달한다.Subsequently, the pre / optical conversion unit 180 of the small base station 1 converts the transmitted electric signal into an optical signal, and then transfers it to the optical / previous signal conversion unit 131 of the wireless communication base station through the optical fiber 190. As such, the optical signal transmitted from the small base station 1 is converted into an electrical signal by the optical / electric signal converter 131 and transmitted to the base station apparatus 110.
그러나, 상기와 같이 종래의 무선통신 기지국 시스템은, 간단한 구조를 가지고 있으나 중앙 기지국과 다수의 소형 기지국이 각각 일대일로 연결되므로, 중앙 기지국과 다수의 소형 기지국을 연결하기 위해서는 많은 광섬유가 사용되었고, 또한 중앙 기지국에는 전/광 신호 변환부 및 광/전 신호 변환부가 소형 기지국 수만큼 필요하여 시설 투자비가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.However, as described above, the conventional wireless communication base station system has a simple structure, but since the central base station and the plurality of small base stations are connected one-to-one, many optical fibers are used to connect the central base station and the plurality of small base stations. In the central base station, an all-optical signal conversion unit and an all-optical signal conversion unit require as many small base stations, causing excessive facility investment costs.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 무선통신 기지국 시스템의 중앙 기지국과 다수의 소형 기지국을 광신호 분기 소자를 이용하여 연결하므로써, 중앙 기지국과 다수의 소형 기지국을 단 하나의 광섬유만으로 연결할 수 있도록 하고, 또한 종래의 신호 변환 소자인 레이저 다이오드 보다 가격이 저렴한 소자를 이용하여, 전기적 신호를 광신호로 변환시킬 수 있는 광전송 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by connecting the central base station and a plurality of small base stations of the wireless communication base station system by using an optical signal branching element, a single central base station and a plurality of small base stations It is an object of the present invention to provide an optical transmission device capable of connecting only optical fibers and converting an electrical signal into an optical signal using an element that is cheaper than a laser diode which is a conventional signal conversion element.
도 1은 종래의 무선통신 기지국 시스템의 블록도.1 is a block diagram of a conventional wireless communication base station system.
도 2는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치의 일실시예 블록도.2 is a block diagram of an embodiment of an optical transmission apparatus of a wireless communication base station system according to the present invention;
도 3a는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치에서 소형 기지국내의 순방향 신호 스펙트럼을 나타내는 설명도.3A is an explanatory diagram showing a forward signal spectrum in a small base station in an optical transmission device of a wireless communication base station system according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치에서 소형 기지국내의 역방향 신호 스펙트럼을 나타내는 설명도.3B is an explanatory diagram showing a reverse signal spectrum in a small base station in an optical transmission device of a wireless communication base station system according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치의 역방향 링크의 광변조 지수 변화에 따른 신호대 잡음비를 나타내는 실험 결과도.4 is an experimental result showing the signal-to-noise ratio according to the optical modulation index change of the reverse link of the optical transmission device of the wireless communication base station system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
210: 기지국 장치 221 내지 22n, 297: 하향 변환기210: base station apparatus 221 to 22n, 297: down converter
230: 신호 결합기 240: 전/광 신호 변환부230: signal combiner 240: pre / optical signal conversion unit
250, 291: 파장분할다중 커플러 260, 292: 광/전 신호 변환부250, 291: wavelength division multiple coupler 260, 292: optical / total signal conversion section
270: 신호 분배기 281 내지 28n, 293: 상향 변환기270: signal splitters 281 to 28n, 293 upconverter
294: 전력 증폭기 295: 듀플렉서294: power amplifier 295: duplexer
296: 저잡음 증폭기 298: 전/광 신호 변환부296: low noise amplifier 298: pre / optical signal conversion unit
310: 광섬유 320: 성형 커플러310: optical fiber 320: molded coupler
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기지국 장치를 포함하는 중앙 기지국과 적어도 하나의 소형 기지국간의 신호를 송수신하는 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치에 있어서, 상기 기지국 장치로부터 전달된 다수의 신호를 결합하여 광신호로 변환한 후에 파장분할다중커플링하여 전송하고, 다중화된 광신호를 수신하여 전기신호로 변환한 후에 다수의 신호로 분배하여 상기 기지국 장치로 전달하기 위한 상기 중앙 기지국; 상기 중앙 기지국으로부터의 커플링된 광신호를 전달하고, 상기 다중화된 광신호를 상기 중앙 기지국으로 전달하기 위한 하나의 광섬유; 상기 광섬유를 통해 상기 중앙 기지국으로부터 전달된 광신호를 커플링하여 상기 적어도 하나의 소형 기지국으로 전달하고, 상기 적어도 하나의 소형 기지국으로부터 전달된 광신호를 커플링하여 상기 광섬유를 통해 상기 중앙 기지국으로 상기 다중화된 광신호를 전송하는 제 1 신호 커플링수단; 및 상기 하나의 광섬유와 제 1 신호 커플링수단을 차례로 거쳐 상기 중앙 기지국으로부터 전달된 광신호를 파장분할다중커플링한 후 전기적신호로 변환하여 외부로 전송하고, 외부로부터 수신된 전기적신호를 광신호로 변환한 후 파장분할다중커플링하여 상기 제 1 신호 커플링수단으로 전달하는 상기 적어도 하나의 소형 기지국을 포함한다.The present invention for achieving the above object, in the optical transmission device of a wireless communication base station system for transmitting and receiving signals between a central base station including a base station device and at least one small base station, combining a plurality of signals transmitted from the base station device The central base station for converting into an optical signal and transmitting the result by wavelength division multiplexing coupling, receiving the multiplexed optical signal, converting it into an electrical signal, and then distributing the signal into a plurality of signals for transmission to the base station apparatus; One optical fiber for transmitting the coupled optical signal from the central base station and for transmitting the multiplexed optical signal to the central base station; Coupling the optical signal transmitted from the central base station through the optical fiber to the at least one small base station, and coupling the optical signal transmitted from the at least one small base station to the central base station through the optical fiber. First signal coupling means for transmitting the multiplexed optical signal; And a wavelength division multiplexing of the optical signal transmitted from the central base station through the one optical fiber and the first signal coupling means, converts the signal into an electrical signal, and transmits the converted electrical signal to the outside. And at least one small base station for converting into a plurality of wavelength division multiplexed coupling and then transmitting the wavelength division multiplexed coupling to the first signal coupling means.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템의 광전송 장치의 일실시예 블록도이다.2 is a block diagram of an embodiment of an optical transmission apparatus of a wireless communication base station system according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무선통신 기지국 시스템의 중앙 기지국은, 기지국 장치(210)와, 입력단이 기지국 장치(210)에 연결된 하향 변환기(221 내지 22 n)와, 입력단이 하향 변환기(221 내지 22n)의 출력단에 연결된 신호 결합기(230)와, 입력단이 신호 결합기(230)의 출력단에 연결된 전/광 신호 변환부(240)와, 전/광 신호 변환부(240)에 연결된 파장분할다중 커플러(250)와, 입력단이 파장분할다중 커플러(250)에 연결된 광/전 신호 변환부(260)와, 입력단이 광/전 신호 변환부(260)의 출력단에 연결된 신호 분배기(270)와, 입력단이 신호 분배기(270)의 출력단에 연결된 상향 변환기(281 내지 28n)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the central base station of the wireless communication base station system of the present invention includes a base station apparatus 210, down-converters 221 to 22 n having an input terminal connected to the base station apparatus 210, and a down converter 221 having an input terminal. To 22n), the signal combiner 230 connected to the output terminal of the output coupler, the pre / optical signal converter 240 connected to the output terminal of the signal combiner 230, and the wavelength division multiplex connected to the pre / optical signal converter 240 A coupler 250, an optical / electric signal converter 260 having an input terminal connected to the wavelength division multiplexer 250, a signal distributor 270 having an input terminal connected to an output terminal of the optical / electric signal converter 260, The input terminal has up converters 281 to 28n connected to the output terminal of the signal splitter 270.
또한, 본 발명의 무선통신 기지국 시스템의 소형 기지국(1 내지 n)들은 각각, 파장분할다중 커플러(291)와, 입력단이 파장분할다중 커플러(291)에 연결된 광/전 신호 변환부(292)와, 입력단이 광/전 신호 변환부(292)의 출력단에 연결된 상향 변환기(293)와, 입력단이 상향 변환기(293)의 출력단에 연결된 전력 증폭기(294)와, 전력 증폭기(294)의 출력단에 연결된 듀플렉서(295)와, 입력단이 듀플렉서(295)에 연결된 저잡음 증폭기(296)와, 입력단이 저잡음 증폭기(296)의 출력단에 연결된 하향 변환기(297)와, 입력단이 하향 변환기(297)의 출력단에 연결되고 출력단이 파장분할다중 커플러(291)에 연결된 전/광 신호 변환부(298)를 구비한다.In addition, the small base stations (1 to n) of the wireless communication base station system of the present invention, respectively, the optical splitting multiple coupler 291, and the optical / pre-signal converter 292 is connected to the wavelength split multiple coupler 291, An up-converter 293 having an input connected to an output of the optical / electrical signal converter 292, a power amplifier 294 connected to an output of the up-converter 293, and an output of the power amplifier 294. A duplexer 295, a low noise amplifier 296 whose input is connected to the duplexer 295, a down converter 297 whose input is connected to the output of the low noise amplifier 296, and an input being connected to the output of the down converter 297 And an output terminal having an all / optical signal converter 298 connected to the wavelength division multiple coupler 291.
그리고, 무선통신 기지국 시스템은 중앙 기지국의 파장분할다중 커플러(250)에 연결된 광섬유(310)와, 일측단이 광섬유(310)에 연결되고 타측단이 소형 기지국(1 내지 n)의 파장분할다중 커플러(291)에 연결된 성형 커플러(320)를 구비한다.In addition, the wireless communication base station system is an optical fiber 310 connected to the wavelength division multiple coupler 250 of the central base station, one end is connected to the optical fiber 310 and the other end is a wavelength division multiple coupler of the small base station (1 to n) And a molded coupler 320 connected to 291.
중앙 기지국의 전/광 신호 변환부(240)는 레이저 다이오드를 포함한다. 여기서, 광파장은 소형 기지국 광원 파장에 따라 1.3㎛ 또는 1.5㎛ 파장 대역이다.The all-optical signal converter 240 of the central base station includes a laser diode. Here, the light wavelength is 1.3 탆 or 1.5 탆 wavelength band depending on the wavelength of the small base station light source.
소형 기지국의 광/전 신호 변환부(292)는 1.3㎛ 내지 1.6㎛ 파장을 수신할 수 있는 광 다이오드로 이루어진다.The photoelectric signal conversion unit 292 of the small base station is made of a photodiode capable of receiving a wavelength of 1.3㎛ to 1.6㎛.
소형 기지국의 전/광 신호 변환부(298)는 1.3㎛ 파장 발광다이오드를 이용하거나, 또는 파장이 2㎓정도 분리된 1.55㎛ 파장 DFB(Distributed Feedback) 레이저 다이오드를 이용하여 광비트 잡음을 억제하였다.The all-optical signal converter 298 of the small base station suppresses the optical bit noise by using a 1.3 μm wavelength light emitting diode or using a 1.55 μm wavelength DFB laser diode having a wavelength separated by about 2 μs.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 무선통신 기지국 시스템의 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the wireless communication base station system of the present invention having the structure as described above in detail as follows.
우선, 중앙 기지국으로부터 소형 기지국(1 내지 n)으로 신호를 전송하는 과정에 대하여 설명한다.First, a process of transmitting a signal from the central base station to the small base stations 1 to n will be described.
기지국 장치(210)가 무선 주파수를 하향 변환기(221 내지 22n)로 전달하면, 하향 변환기(221 내지 22n)는 전달된 무선 주파수를 중간 주파수로 하향 변환시켜, 신호 결합기(230)로 전달한다. 이어서, 신호 결합기(230)는 하향 변환기(221 내지 22n)로부터 전달된 전기적 신호들을 결합한 다음, 전/광 신호 변환부(240)로 전달하고, 전/광 신호 변환부(240)는 전달된 전기적 신호를 광신호로 변환시켜, 1.3㎛/1.5㎛ 파장분할다중 커플러(250)로 전달한다. 이와 같이 전달된 광신호는 파장분할다중 커플러(250)에 의해 커플링되어 광섬유(310)를 통해 1xN(단, N은 2이상의 자연수) 성형 커플러(320)로 전달된 다음, 성형 커플러(320)에 의해 소형 기지국(1 내지 n)으로 전송된다.When the base station apparatus 210 transmits the radio frequency to the down converters 221 to 22n, the down converters 221 to 22n down-convert the transmitted radio frequency to an intermediate frequency and transmit the radio frequency to the signal combiner 230. Subsequently, the signal combiner 230 combines the electrical signals transmitted from the down converters 221 to 22n, and then transfers the electrical signals to the pre / optical signal converter 240, and the pre / optical signal converter 240 transmits the transferred electrical signals. The signal is converted into an optical signal and transmitted to the 1.3 μm / 1.5 μm wavelength division multiplexer 250. The optical signal thus transmitted is coupled by the wavelength division multiple coupler 250 and transmitted to the 1xN (where N is a natural number of 2 or more) shaping coupler 320 through the optical fiber 310, and then the shaping coupler 320. By the small base stations 1 to n.
이어서, 소형 기지국(1 내지 n)의 1.3㎛/1.5㎛ 파장분할다중 커플러(291)가 중앙 기지국으로부터 전달된 광신호를 광/전 신호 변환부(292)로 전달하면, 광/전 신호 변환부(292)는 전달된 광신호를 전기적 신호로 변환하여 상향 변환기(293)로 전달한다. 이와 같이 전달된 전기적 신호는 상향 변환기(293)에 의해 고주파 신호로 상향 변환되어 전력 증폭기(294)로 전달된 다음, 전력 증폭기(294)를 통해 충분한 신호로 증폭되어 듀플렉서(295)로 전달된다. 이어서, 소형 기지국(1 내지 n)의 듀플렉서(295)는 전력 증폭기(294)로부터 전달된 전기적 신호를 안테나(1 내지 n)를 통해 외부로 전송한다.Subsequently, when the 1.3 μm / 1.5 μm wavelength division multiple coupler 291 of the small base stations 1 to n transfers the optical signal transmitted from the central base station to the optical / electric signal converter 292, the optical / electric signal converter The 292 converts the transmitted optical signal into an electrical signal and transmits the converted optical signal to the up converter 293. The electrical signal thus transferred is up-converted by the up-converter 293 to a high frequency signal, transmitted to the power amplifier 294, and then amplified by a sufficient signal through the power amplifier 294 to the duplexer 295. Subsequently, the duplexer 295 of the small base stations 1 to n transmits the electrical signal transmitted from the power amplifier 294 to the outside through the antennas 1 to n.
다음은, 역방향 링크, 즉 소형 기지국(1 내지 n)으로부터 전달된 중앙 기지국으로 신호를 전달하는 과정에 대하여 설명한다.Next, a process of transmitting a signal to a central base station transmitted from the reverse link, that is, the small base stations 1 to n will be described.
안테나(1 내지 n)를 통해 수신된 신호가 소형 기지국(1 내지 n)의 듀플렉서(295)로 전달되면, 듀플렉서(295)는 수신된 전기적 신호중 해당 주파수 대역만을 통과시켜 저잡음 증폭기(296)로 전달한다. 이어, 저잡음 증폭기(296)는 전달된 신호를 충분한 신호로 증폭시켜 하향 변환기(297)로 전달하고, 이 증폭된 신호는 하향 변환기(297)를 통해 중간 주파수로 하향 변환되어 전/광 신호 변환부(298)로 전달된다. 이어서, 전/광 변환부(298)는 하향 변환기(297)로부터 전달된 전기적 신호를 광신호로 변환한 다음, 파장분할다중 커플러(291)로 전달한다. 이와 같이, 소형 기지국(1 내지 n)의 전/광 신호 변환부(298)를 통해 광신호로 변환된 광신호는 소형 기지국(1 내지 n)의 파장분할다중 커플러(291)를 통해 성형 커플러(320)로 전달되며, 성형 커플러(320)는 소형 기지국(1 내지 n)으로부터 전달된 광신호를 커플링하여 광섬유(310)를 통해 중앙 기지국의 파장분할다중 커플러(250)로 전달한다.When the signal received through the antennas 1 to n is transmitted to the duplexer 295 of the small base stations 1 to n, the duplexer 295 passes only the frequency band of the received electrical signals to the low noise amplifier 296. do. Subsequently, the low noise amplifier 296 amplifies the transmitted signal into a sufficient signal and transmits the signal to the down converter 297. The amplified signal is down-converted to an intermediate frequency through the down converter 297, thereby converting the pre / optical signal converter. Is passed to 298. Subsequently, the pre / optical converter 298 converts the electrical signal transmitted from the down converter 297 into an optical signal, and then transmits the converted electrical signal to the wavelength division multiplexer 291. As described above, the optical signal converted into the optical signal through the all-optical signal converter 298 of the small base stations 1 through n is formed through the shaping coupler 291 through the wavelength division multiplexer 291 of the small base stations 1 through n. The shaping coupler 320 couples the optical signal transmitted from the small base stations 1 to n to the wavelength division multiple coupler 250 of the central base station through the optical fiber 310.
이어서, 중앙 기지국의 광/전 신호 변환부(260)가 파장분할다중 커플러(250)로부터 전달된 광신호를 전기적 신호로 변환시켜, 신호 분배기(270)로 전달하면, 신호 분배기(270)는 전달된 전기적 신호를 상향 변환기(281 내지 28n)로 분배하여 전달한다. 이어, 상향 변환기(281 내지 28n)는 신호 분배기(270)로부터 전달된 신호를 고주파 신호로 변환시켜 필요한 수신대역만을 필터링한 후 기지국 장치(210)로 전달한다.Subsequently, when the optical / electric signal converter 260 of the central base station converts the optical signal transmitted from the wavelength division multiple coupler 250 into an electrical signal and transmits the electrical signal to the signal distributor 270, the signal distributor 270 transmits the signal. The electrical signals are distributed to the up-converters 281 to 28n and transmitted. Subsequently, the up-converters 281 to 28n convert the signal transmitted from the signal splitter 270 into a high frequency signal, filter only a necessary reception band, and then transfer the signal to the base station apparatus 210.
도 3a는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템에서 소형 기지국내의 순방향 신호 스펙트럼을 나타내는 설명도이다.3A is an explanatory diagram showing a forward signal spectrum in a small base station in the wireless communication base station system according to the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 상단 부분은 소형 기지국의 광/전 변환부의 출력단 순방향 신호의 스펙트럼을 나타내며, 하단 부분은 소형 기지국의 안테나에서 공중으로 전송하는 신호의 스펙트럼을 보여준다. 각 소형 기지국에 할당된 통신 신호는 지정된 중간 주파수 대역을 할당받아 전송된다. 소형 기지국은 중앙 기지국에서 보낸 신호 중 자신의 소형 기지국에 해당하는 통신 신호를 선택하여 무선 공중파 주파수로 상향 변환한 후 안테나를 통하여 공중으로 전송한다.As shown in FIG. 3A, the upper portion shows the spectrum of the forward signal of the output terminal of the photoelectric conversion unit of the small base station, the lower portion shows the spectrum of the signal transmitted to the air from the antenna of the small base station. The communication signal allocated to each small base station is transmitted by being assigned an assigned intermediate frequency band. The small base station selects a communication signal corresponding to its own small base station from the signal transmitted from the central base station, converts it to a radio air frequency, and transmits it to the air through an antenna.
도 3b는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템에서 소형 기지국내의 역방향 신호 스펙트럼을 나타내는 설명도이다.3B is an explanatory diagram showing a reverse signal spectrum in a small base station in the wireless communication base station system according to the present invention.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상단 부분은 소형 기지국의 안테나로부터 들어오는 역방향 신호의 스펙트럼을 보여주며, 하단 부분은 소형 기지국의 전/광 신호 변환부에서 중앙 기지국으로 보내는 역방향 신호의 스펙트럼을 보여준다. 소형 기지국에서 중앙 기지국으로 보내는 통신 신호는 무선 공중파 신호를 중간 주파수로 하향 변환한 신호로서 중간 주파수 값은 해당 기지국별로 다른 값을 가지게되어 중앙 기지국에서 분별이 가능하다.As shown in Figure 3b, the upper portion shows the spectrum of the reverse signal coming from the antenna of the small base station, the lower portion shows the spectrum of the reverse signal sent from the all-optical signal converter of the small base station to the central base station. The communication signal sent from the small base station to the central base station is a signal obtained by down-converting the radio airwave signal to an intermediate frequency, and the intermediate frequency value is different for each base station and thus can be distinguished from the central base station.
도 4는 본 발명에 따른 무선통신 기지국 시스템을 위한 광전송 시스템 역방향 링크의 광변조 지수 변화에 따른 신호대 잡음비를 나타내는 실험 결과도이다.4 is an experimental result showing the signal-to-noise ratio according to the optical modulation index change of the optical link system reverse link for the wireless communication base station system according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 기존의 레이저 다이오드를 소형 기지국 전/광 신호 변환부에서 이용하면 광비트 잡음이 발생되어 본 발명에서 제시한 광전송 시스템 구조를 얻을 수 없다. 따라서, 본 발명에는 소형 기지국의 전/광 신호 변환부에 1.3㎛ 파장 발광다이오드를 이용하거나, 또는 파장이 2㎓정도 분리된 1.55㎛ 파장 DFB(Distributed Feedback) 레이저 다이오드를 이용하여 광비트 잡음을 억제하였다. 여기서, 광변조 지수는 레이저의 평균 광전력에 대한 변조 신호의 광세기(optical intensity)비를 나타낸다.As shown in FIG. 4, when the existing laser diode is used in the small base station all-optical signal converter, optical bit noise is generated, and thus the optical transmission system structure of the present invention cannot be obtained. Accordingly, the present invention suppresses optical bit noise by using a 1.3 μm wavelength light emitting diode in an all / optical signal conversion unit of a small base station or by using a 1.55 μm wavelength DFB laser diode having a wavelength separated by about 2 μs. It was. Here, the optical modulation index represents the optical intensity ratio of the modulated signal to the average optical power of the laser.
신호대 잡음비 측정에 사용된 잡음 대역폭은 현재 상용화된 코드분할다중접속(CDMA : Code Division Multiplex Access) 방식을 이용한 셀룰라 및 개인 휴대 송신 서비스를 고려하여 1㎒로 하였다. 도 4의 결과를 보면 광변조 지수가 0.2를 넘어서면서 신호대 잡음비가 급격히 감소하고 있음을 볼 수 있다. 이것은, 소형 기지국내의 전/광 변환부의 비선형성에 의한 것으로, 특히 파장 선택된 DFB 레이저의 경우에는 레이저를 구동하는 신호가 순간적으로 문턱전류(threshold current) 이하로 내려감으로써, 발생하는 클리핑 왜곡(clipping distortion)에 의한 것이다. 도 4의 결과를 보면 파장 선택된 DFB 레이저와 발광다이오드 모두 36dB의 역방향 링크 다이내믹(dynamic) 영역 요구 조건을 만족시키고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는, 파장 선택된 1.55㎛ 대역 DFB 레이저 또는 1.3㎛ 대역 발광다이오드를 사용하여 CDMA 방식의 무선통신 기지국을 위한 이중 성형 구조 SCM(Subcarrier Multiplexing) 방식 광전송 시스템 구현이 가능하다는 것을 보여주는 것이다. 물론, 이 방식은 낮은 다이내믹 레인지가 요구되는 TDMA(Time Division Multiplex Access) 방식 무선통신 기지국 시스템에도 적용될 수 있다.The noise bandwidth used for measuring the signal-to-noise ratio was set to 1 MHz in consideration of cellular and personal mobile transmission services using the currently commercialized Code Division Multiplex Access (CDMA) method. 4, it can be seen that the signal-to-noise ratio is rapidly decreasing as the optical modulation index exceeds 0.2. This is due to the nonlinearity of the pre / optical converter in the small base station. Especially in the case of wavelength-selected DFB lasers, the clipping distortion caused by the signal driving the laser is momentarily lowered below the threshold current. ) 4, it can be seen that both the wavelength-selected DFB laser and the light emitting diode satisfy the reverse link dynamic range requirement of 36 dB. These results show that it is possible to implement a subcarrier multiplexing (SCM) type optical transmission system for a CDMA wireless base station using a wavelength-selected 1.55 μm band DFB laser or 1.3 μm band light emitting diode. Of course, this method can also be applied to a time division multiplex access (TDMA) wireless base station system requiring a low dynamic range.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 중앙 기지국과 다수의 소형 기지국들을 파장분할다중 커플러(250, 291)들과 성형 커플러(320)를 이용하므로써, 중앙 기지국과 소형 기지국 간을 단 하나의 광섬유만으로 연결할 수 있으며, 종래의 신호 변환 소자로 이용되던 레이저 다이오드 대신에 비교적 가격이 저렴한 발광다이오드를 이용하여 전기적 신호를 광신호로 변환시키므로써, 설비 투자 비용을 현저하게 줄일 수 있다.As described above, the present invention uses the wavelength division multiple couplers 250 and 291 and the shaping coupler 320 to connect the central base station and the plurality of small base stations with only one optical fiber. In addition, by converting an electrical signal into an optical signal using a light emitting diode, which is relatively inexpensive instead of a laser diode used as a conventional signal conversion device, the capital investment cost can be significantly reduced.
또한, 본 발명은, 발광다이오드 대신에 파장 선택된 DFB 레이저 다이오드를 이용하여 장거리를 연결하거나 많은 소형 기지국을 연결할 수 있다.In addition, the present invention can use a wavelength-selected DFB laser diode instead of a light emitting diode to connect long distances or to many small base stations.
특히, 본 발명은, 이와 같이 무선통신 기지국 시스템을 소형화 하고 간단하게 설치하여, 지하철, 건물 내부 및 터널 등과 같은 전파 음영지역에 기지국을 용이하게 설치할 수 있도록 하고, 또한 유지보수 및 관리에 소요되는 비용을 현저하게 절감할 수 있다.In particular, the present invention, by miniaturizing and simply installing the wireless base station system in this way, it is possible to easily install the base station in the radio shadow area, such as subway, building interior and tunnel, and the cost required for maintenance and management Can significantly reduce.
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