KR100393892B1 - 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 광섬유를 통해 통신하는 방법 및 장치 - Google Patents

확산 스펙트럼 방법을 이용하여 광섬유를 통해 통신하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

광섬유망, 예를 들어, LAN에서, 확산 코드를 수신하는 승산기(41)를 포함한 확산 수단에 전기 디지털 데이터 신호를 제공함으로써 확산 스펙트럼 변조 방식, 예컨대 CDMA가 이용된다. 그 후, 변조는 무선 주파수에서 확산 신호에 행해지는데, 상기 신호는 발진기(47)에서 발생된 부반송파와 승산되어(49), 데이터 신호가 RF 부반송파상에서 반송된다. 제어 유닛(53)으로부터의 제어 채널 신호가 변조된 신호에 가산되어(51), 제어 신호가 기저대역내에 놓이게 된다. 가산된 신호는 출력 광섬유상에 송신되는 광 신호로 변환된다(55). 제어 채널 신호는 충돌 검출을 이용하여 TDMA 변조될 수 있다. 전기 도메인에서 스펙트럼 확산을 행함으로써 예컨대 이동 전화 시스템을 위해 개발된 표준 부품을 사용할 수 있다. 파장 제어 및 광 필터의 어느 것도 필요로 하지 않아, 시스템을 저 비용으로 구성할 수 있다. 선택적으로, 확산 스펙트럼 데이터 신호가 기저대역내에 위치되고, 제어 채널이 부반송파상에 놓일 수 있으며, 또는 데이터 및 제어 채널이 모두 부반송파상에 위치될 수도 있다.

Description

확산 스펙트럼 방법을 이용하여 광섬유를 통해 통신하는 방법 및 장치{COMMUNICATION USING SPREAD SPECTRUM METHODS OVER OPTICAL FIBERS}
시분할 다중 접속(TDMA) 방식을 사용하는 근거리 통신망(LAN)에서의 문제 중 하나는, 사용자의 수가 동일한 망에서 수백명과 같이 많을 경우, 모든 사용자에게 충분한 대역폭을 제공하기 위해서는 비트 레이트가 증가되어야 한다는 것이다. 이로 인해, 이 망내의 각 노드 또는 단말기에 의해 사용된 실제 대역폭이 매우 작을지라도, 초고속으로 동작하는 전자 회로가 망내의 모든 곳에서 사용되어야만 한다.이러한 문제를 해결하는 한 가지 방법은 광섬유망에서 파장 분할 다중화(wavelength division multiplexing) 방식을 이용하는 것이지만, 이것은 일반적으로 동조 가능(tunable) 레이저, 동조 가능 필터 및 파장 안정화가 사용되어야 한다는 것을 의미하므로 비용이 많이 들 수 있다. 제안된 다른 해결책은, 광학 도메인에서 어떤 형태의 확산 스펙트럼 기술을 이용하는 것인데, 이는 다음을 참고로 한다 (참고: 1993년 5/6월 J. Lightwave Technology 11권 5/6호 페이지 854 내지 864, 엠.이. 마릭(M.E. Marhic)에 의한 "Coherent optical CDMA networks", 제이. 포우카드(J. Foucard)에 의한 명칭이 "Systeme de transmission multiacces integral simultane sur ligne de transmission par fibres optiques"이고, 미국 특허 제4,335,463호에 대응하는 공개된 유럽 특허 출원 제0 027 413호, 지.제이.포스치니(G.J. Foschini) 및 지.밴누시(G. Vannucci)에 의한 "Lightwave communication system"이란 명칭의 공개된 유럽 특허 출원 제0 240 124호, 피.추아(P. Chua) 등에 의한 "Optical protocols for communication networks"이란 명칭의 미국 특허 제5,519,526호). 이것을 또한 코드 분할 다중 접속(CDMA)이라고도 한다. 제안된 해결책에는 여러 가지 문제를 가지고 있다. 이들 해결책은 종종, 인용된 마릭의 논문 및 인용된 미국 특허에 개시되어 있는 해결책에서와 같이, 짧은 펄스 및/또는, 스펙트럼 엔코딩 및 디코딩을 위한 특정 장치를 사용할 필요가 있다. 이들은 표준 부품이 아니기 때문에, 값이 비싸다. 인용된 유럽 특허 출원 제0 240 124호에서 제안된 다른 해결책은 방출된 레이저 파장으로 로크하기 위해 동조 가능 광학 필터를 필요로 한다.
광섬유상에서의 통신을 위해 CDMA 또는 확산 스펙트럼 기술을 이용하는 기존의 논문 및 특허의 대부분, 예를 들어, 인용된 마릭의 논문, 인용된 유럽 특허 출원 제0 240 124호 및 미국 특허 제5,519,526호는 광 스펙트럼의 확산을 이용한다. 이것은 일반적으로 역확산(despreading)도 광학적으로 행해져야 한다는 것을 의미한다. 이는 어렵고 또한 부품이 비싸다. 그러나, 인용된 유럽 특허 출원 제0 027 413호에서는, 확산이 전기 도메인에서 행해지지만, 임의의 부반송파 및/또는 제어 채널없이도 신호가 기저대역으로 유지되는 시스템을 개시하고 있다.
인용된 유럽 특허 출원 제0 240 124호에서는, 확산이 광학 도메인에서 행해지며, 송신기에서 파장 제어가 없을지라도, 인입(incoming) 신호에 로크하여 접속을 설정하기 위해서는 수신기에 주사 동조가능 필터(scanning tunable filter)가 필요하다.
인용된 미국 특허 제5,519,526호에서는, (충분한 스펙트럼 폭을 획득하기 위해) 매우 짧은 펄스 및 (스펙트럼 엔코딩을 위해) 재구성 가능한 위상 플레이트를 사용할 것을 필요로하는 광 신호의 스펙트럼 엔코딩이 사용된다. 이는 실질적으로 용이하지 않거나 값이 싸지 않다.
일본 특허 출원 JP 5/268658호는 CDMA을 이용하는 이동 전화망에서 교환국과 다수의 기지국 사이의 전송을 위한 시스템을 개시하고 있다. 교환국으로부터의 전기 RF 신호는 광학 형태로 변환되어 광섬유상에서 기지국의 안테나로 송신된다.
공개된 영국 특허 출원 GB 2 125 253에서는 코드 분활 다중 접속 확산 스펙트럼 기술을 이용하는 데이터 통신 시스템이 개시되어 있다. 메시지는 의사 랜덤 비트 스트림으로 변조된다. 이용된 변조 기술을 또한 의사 잡음 변조라고 하고, 송신기에서 변조된 RF 반송파에는 변조기내에서 불규칙한 위상 반전이 수행된다. 이러한 반전은, 의사 랜덤 비트 시퀀스를 발생시키는 코드 발생기로부터, 특히 각 수신지(destination)까지의 신호에 의해 제어된다. 변조 데이터가 이런 비트 시퀀스에 중첩된다(superimpose). 그 결과 발생하는 파형은 평형(balance) 변조기에 인가되는데, 이 평형 변조기는 0 비트에 대해서는 RF 반송파가 변경되지 않게 하고, 1 비트에 대해서는 위상 반전을 발생시킨다. 이런 평형 변조기는 광섬유 케이블에 전력을 공급할 수 있는 라이너(liner) 구동기이다.
본 발명은 광섬유망에서 확산 스펙트럼 방법을 이용하는 방법, 및 이러한 확산 스펙트럼 방법을 이용하는 광섬유망에 관한 것이다
본 발명의 신규 특징이 특히 첨부된 특허청구범위에 설명되어 있지만, 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 다음에서 더욱 상세히 설명된다.
도 1a는 RF 부반송파상에 반송된 확산 스펙트럼 데이터 신호 및 기저대역의 제어 채널을 가진 간단한 기본 시스템의 전기 스펙트럼의 다이어그램.
도 1b는 단일 모드 레이저가 사용되고, 단 하나의 광 송신기만 작동할 경우, 도 1a의 전기 스펙트럼으로부터 얻어지는 광 스펙트럼의 다이어그램.
도 2a는 기저대역에 반송된 확산 스펙트럼 데이터 신호 및, RF 부반송파상에 반송된 제어 채널을 가진 다른 간단한 기본 시스템의 전기 스펙트럼의 다이어그램.
도 2b는 단일 모드 레이저가 사용되고, 단 하나의 광 송신기만 작동할 경우, 도 2a의 전기 스펙트럼으로부터 얻어지는 광 스펙트럼의 다이어그램.
도 3은 도 1a 및 1b 또는 도 2a 및 2b에 각각 나타나있는 바와 같은 변조 방법을 이용하는 광섬유 LAN의 개략도.
도 4a 및 4b는 각각 기저대역의 제어 채널을 가진 간단한 기본 시스템에 대한 송신기 및 수신기의 동작 원리의 개략적인 블록 다이어그램.
도 5a 및 5b는 각각 기저대역의 CDMA 데이터 채널을 가진 간단한 기본 시스템에 대한 송신기 및 수신기의 동작 원리의 개략적인 블록 다이어그램.
도 6a 및 6b는 각각, 기저대역 제어 채널 및 2개의 가능한 동시 접속부를 이용하는 다수의 RF 부반송파를 가진 다중 접속 시스템에 대한 송신기 및 수신기의 동작 원리의 개략적인 블록 다이어그램.
도 7은 1550nm 주위에 3개의 WDM 대역에 대한 광 스펙트럼 할당의 일례를 도시한 다이어그램으로서, 상기 대역 각각은 4nm의 폭을 가지며 각 대역 사이에 1 nm 보호 대역을 갖도록 구성된 다이어그램.
본 발명의 목적은 동조가능 레이저 또는 필터와 같이 기본적으로 너무 비싸지 않은 표준 설비 소자를 사용할 수 있는 CDMA를 이용하는 광섬유망을 통해 전기 디지털 신호를 전송하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 LAN으로서 이용하기에 적당하고, 기본적으로 비용이 너무 비싸지 않은 표준 설비 소자를 이용하여 구현될 수 있는 광섬유망을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 접속을 설정하기 위해 이용되는 데이터 채널을 용이하게 구현할 수 있는 광섬유망을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용량을 작게 하거나 크게할 수 있는 플렉시블 방식으로 구성될 수 있는 광섬유망을 제공하는 것이다.
따라서, 예컨대 LAN에서 광섬유 송신을 위해 확산 스펙트럼 변조, 예컨대 CDMA가 사용되는데, 이 경우 광 주파수로 직접 확산을 행하는 대신에, 무선 주파수에서 변조가 행해진 다음, 광 신호로의 변환이 행해진다. TDMA 변조된 제어 채널이 사용되고, 이것은 하나 또는 다수의 CDMA 변조된 또는 이와 유사하게 변조된 데이터 채널로 된다.
스펙트럼 확산이 전기 도메인에서 행해진다는 사실로 인해, 예를 들어, CDMA 또는 그의 어떤 변형된 버젼을 이용한 이동 전화 시스템에 대해 현재 개발되고 있는 표준 부품이 사용될 수 있다. 다양한 성능, 비용 및 복잡성을 가지는 다수의 상이한 실시예가 그때 가능할 것이다. 가장 간단한 한 실시예에서는, 파장 제어 및 광학 필터가 전혀 필요하지 않으며, 이것에 의해 낮은 비용의 시스템이 구성될 수 있다.
따라서, 전기 데이터 신호가 확산 코드에 의해 증배된 다음 (이런 방식을 직접 시퀀스 CDMA라고 함), 그 결과가 RF 부반송파를 변조시키는데 사용된다. 2개의 단말기간에 접속을 설정하는 제어 채널은 충돌 검출(collision detection), 예컨대, "이더넷(Ethernet)" 유형의 프로토콜을 사용하여 기저대역내의 TDMA 채널로서 구현될 수 있다. 대안으로는, 확산 스펙트럼 데이터 신호를 기저대역에 유지하여 제어 채널을 부반송파에 위치하도록 하는 것이다. 또 다른 대안으로는, 데이터 및 제어 채널 양자 모두를 부반송파에 위치시키는 것이다. 어떠한 경우라도, 2개의 신호가 합산되어, 그 결과의 또는 가산된 신호는 충분한 대역폭을 갖는 발광 소자의 강도를 변조하는데 사용된다.
따라서, 광섬유를 기반으로 한 근거리 통신망에서, 접속 설정을 위해 예컨대 충돌 검출과 함께 TDMA를 이용하는 제어 채널이 제공되는데, 이 제어 채널은 하나의 RF 부반송파에 반송되고, 또한 CDMA 또는 유사한 확산 방법을 이용하는 하나 이상의 확산 스펙트럼 데이터 채널이 하나 이상의 다른 RF 부반송파에 반송된다. 일반적으로 "부반송파(subcarrier)"라고 하는 사용된 부반송파 중의 하나는 기저대역일 수 있다. 이런 접속 방식은 2지점간 방식, 또는 어떤 경우에는 동보 통신 방식일 수 있다. 다수의 RF 부반송파가 데이터 채널에 사용된다면, 각각의 부반송파는 상이한 비트 레이트 및 코드 시퀀스 길이를 가질 수 있다. 이 경우, 하나의 단말기에서 수개의 다른 단말기로 다수의 동시 접속도 가능하다. 발광 소자의 파장 제어는 필요하지 않다.
이와 같이 일반적인 접근 방식의 가능한 확장 방식은 WDM을 이용하는 것이다. 구 후, 사용 가능한 스펙트럼이 수개의 파장 대역으로 분할되는데, 이 파장 대역 각각은 상술된 바와 같이 전체 시스템을 반송한다. 제어 채널은 모든 대역에 공통이며, 자신의 파장 대역을 할당받을 수 있다.
상술했듯이, 인용된 유럽 특허 출원 제0 027 413호는, 전기적 도메인에서 확산을 행하고, 부반송파 및/또는 제어 채널을 이용하지 않고 신호를 기저대역에 위치시키는 시스템을 개시하고 있다. 상술한 시스템의 이점은, 특히 다수의 부반송파가 사용될 때, 유연성 및 용량이 증대된다는 것이다. 예컨대, 이것은 하나의 단말기를 수개의 다른 단말기로 동시 접속하여, 단 하나의 광 인터페이스를 사용하여 상이한 데이터를 송신할 수 있도록 한다.
따라서, 제 1 단말기로 인입되는 전기 디지털 신호를 광섬유를 통해 상기 제 1 단말기로부터 제 2 단말기로 전송할 때, 신호는 먼저 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 확산된 다음, 무선 주파수 부반송파, 즉 유한한 및 고정된 주파수를 갖는 전기 고조파 발진으로 변조되며, 최종적으로 광섬유를 통해 제 2 단말기로 전송되는 광 신호로 변환될 수 있는데, 여기서, 원래의 전기 디지털 신호를 추출하기 위해 상기 수신된 광신호에 상기와 반대 순서로 하여 실질적인 역동작이 수행된다.
좀 더 상세히 설명하면, 제 1 단말기에서는, CDMA 또는 주파수 호핑(hopping)과 같은 어떤 확산 스펙트럼 변조 방법을 이용하여 전기 디지털 신호가 확산되어, 확산 스펙트럼 변조 전기 신호가 발생되고, 상기 확산 스펙트럼 변조 전기 신호가 예컨대 진폭 변조에 의해 무선 주파수 부반송파상에서 변조되어, 변조된 부반송파 신호가 발생되며, 이러한 변조된 부반송파 신호는 단색 광파의 진폭을 변조하는데 사용되어 변조된 광파를 발생시키고, 이런 변조된 광파가 광섬유를 통해 제 2 단말기로 전송된다. 제 2 단말기에서는, 광섬유상에 수신되는 변조된 광파가, 광전력을 감지하여 그 전력과 동일한 크기를 갖는 전기 신호를 발생시킴으로써 전기 신호로 변환되고, 이 전기 신호는 무선 주파수 부반송파의 주파수에서 복조되어, 복조된 확산 스펙트럼 전기 신호를 발생시키며, 이러한 복조된 확산 스펙트럼 전기 신호는 제 1 단말기에 사용된 확산 스펙트럼 방법에 상응하는 역확산 방법을 사용하여 역확산되어, 제 1 단말기로 인입되는 전기 디지털 신호에 상응하는 디지털 전기 신호를 발생시킨다.
다음으로, 상술된 망은 광섬유에 의해 접속되는 2개 이상의 단말기를 포함하게 된다. 일반적으로, 제어 채널은 하나의 RF 부반송파상에 반송되고, 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 발생된 하나 이상의 확산 스펙트럼 데이터 채널은 RF 부반송파의 각기 다른 부반송파 또는 부반송파들에 반송되는데, 여기서 RF 부반송파는 일반적인 의미로서, 상기 사용된 부반송파 중 하나는 기저대역일 수 있다. 즉, 제로의 주파수를 가질 수 있다.
단말기내의 송신기 또는 송신 수단은, 부반송파상에 데이터 채널을 반송할 경우, 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 제 1 전기 디지털 신호를 확산하여 확산 전기 신호를 발생시키기 위한 확산 수단으로서, 직접 시퀀스 CDMA에 대해 승산기 및 확산 코드 신호 발생기를 포함하는 확산 수단; 상기 확산 수단에 접속되어, 수백 MHz 정도의 보다 높은 주파수가 바람직한 비제로(non-zero) 주파수를 갖는 무선 주파수 부반송파상에서 확산 전기 신호를 변조하여 변조된 전기 신호를 발생시키기 위한 변조 수단으로서, 예컨대 멀티플렉서 또는 믹서 및 RF 발진기를 포함하는 변조 수단; 및 상기 변조 수단에 접속되어, 광파상에서 변조된 전기 신호를 변조하여 광신호를 발생시키고, 광섬유에 접속되어, 상기 광섬유를 통해 광 신호를 전송하기 위한 변환 수단을 포함할 수 있다.
제어 채널에 대해, 송신 수단은 변조 수단 과 변환 수단 사이에 접속되며, 상기 변조수단에 접속된 제 1 입력 및, 상기 변환 수단에 접속된 출력을 가지는 합 산 또는 가산 수단을 더 포함한다. 상기 가산 수단의 제 2 입력은 제 2 전기 디지털 신호를 수신하도록 접속되어 있고, 이 제 2 전기 디지털 신호는 변환 수단에 의해 변조되기 전에 변조된 신호에 가산된다.
상기와 동일한 경우, 수신기 또는 수신 수단은, 광 신호를 수신하기 위한 광섬유에 접속되어, 광 신호, 특히 그 전력을 전기 신호로 변환하는 변환 수단; 상기 변환 수단에 접속되어, 전기 신호를 복조된 전기 신호로 복조하는 복조 수단; 및 상기 복조 수단에 접속되어, 제 1 전기 디지털 신호에 상응하는 역확산 전기 신호를 발생시키기 위해, 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 복조된 전기 신호를 역확산하는 역확산 수단을 포함할 수 있는데, 이런 확산 스펙트럼 방법은 송신 수단에서 사용된 방법에 상응하며, 직접 시퀀스 CDMA의 경우는 역확산을 위해 동일한 확산 코드를 사용한다.
데이터 채널에 대해, 수신 수단은 변환 수단과, 상기 변환수단에 접속된 입력을 갖는 복조 수단 사이에 접속된 분할(splitting) 수단을 더 포함할 수 있다. 상기 분할 수단은, 수신된 광 신호로부터 변환된 전기 신호를, 제 2 전기 디지털 신호에 대응하고 상기 분할 수단의 제 1 출력에 제공되는 저주파 전기 신호 및, 상기 분할 수단의 제 2 출력상에 제공된 고주파 전기 신호로 분할하는데, 상기 제 2 출력은 복조 수단에 접속된다.
본 발명의 부가적인 목적 및 이점은 발명의 상세한 설명에 명확히 설명되어 있고, 일부분은 상세한 설명으로부터 명백해지며 또는 본 발명을 실시함으로써 이해될 수 있다. 본 발명의 목적 및 이점은 첨부한 특허청구범위의 방법, 과정, 기구 및 이들의 조합에 의해 실현되어 획득될 수 있다.
도 3에는, 다수의 단말기(1)를 포함하는 광섬유 근거리 통신망이 도시되어 있다. 각 단말기(1)는 각각의 광섬유의 단부에 접속된 광 송신기(3) 및 광 수신기(5)를 포함하고, 이런 광섬유의 대향 단부는 광 결합 및 광 분할 소자를 포함하는 스타 커플러(star coupler)(7)에 접속되어 있다. 따라서, 단말기(1)는 도시되지 않은 어떤 소스, 소위 사용자로부터 전기 신호를 수신하고, 이런 전기 신호는 적당한 광 신호로 변환되어, 송신기(3)에 의해 상기 송신기에 접속된 광섬유를 통해 전송되는데, 이런 광 신호는 다른 단말기(1)의 수신기(5)에 접속된 다른 광섬유로 스타 커플러내의 어떤 경로로 경로 지정(route)된다. 그 후, 상기 수신기(5)는 수신된 광 신호를 어떤 사용자(도시되지 않음)로 전송될 수 있는 적절한 전기 신호로 변환한다.
도 3에 도시된 광섬유망에서는, 확산 스펙트럼 변조가 사용되는데, 이 방법의 경우 단말기(1)로 인입되는 전기 데이터 신호가 확산 코드와 승산될 수 있으며, 이러한 방법을 직접 시퀀스 CDMA라 하고, 그 결과는 RF 부반송파를 변조하는데 사용된다(망에서 전송될 신호의 전기 스펙트럼을 도시한 도 1a의 다이어그램 참조). 2개의 단말기(1) 간에 접속을 확립하거나 설정하기 위한 제어 채널은 예컨대 충돌 검출을 이용하는 TDMA 채널로서 구현된다. 제어 채널은 도 1a의 스펙트럼에 도시된 바와 같이 기저대역에서 반송될 수 있다. 선택적으로, 확산 스펙트럼 전기 신호로 변환된 데이터 신호가 기저대역에서 반송될 수 있고, 제어 채널이 부반송파에 반송될 수 있다(도 2a의 전기 스펙트럼의 다이어그램을 참조). 다른 대안은 양자 모두를 부반송파에 반송하는 것인데, 이 경우는 도면에 도시되어 있지 않다.
2개의 신호가 전기적으로 합산되어, 이 결과로 얻어지는 신호는 단말기내의 발광기(3)의 강도를 변조하는데 사용되며, 이것은 변조폭에 상응하는 충분한 대역폭을 가져야 한다. 그 결과 얻어지는 광 스펙트럼이 도 1b 및 도 2b의 다이어그램에 도시되어 있다.
각각의 수신기(5)는 가장 간단한 구현시, 인입되는 광을 전기 신호로 변환하기 위해 단 하나의 검출기를 갖는다. 전기 필터는 데이터 신호와 제어 채널을 분리할 수 있다. 필요할 경우 다운(down) 변환하고, 저역 통과 필터링한 후, 표준 CDMA 방식에서와 같이, 상응하는 코드 시퀀스와 상관시킴으로써 바람직한 신호가 선택된다.
이는 2 지점간 전송 또는 동보 통신 전송에 사용될 수 있는 단방향 채널을 설정한다. 2개의 단말기사이에 양방향 접속을 설정하기 위해서는, 상기와 같은 채널이 두 개 필요하다.
상술했듯이, 실시예의 다양한 변경 및 확장이 가능한데, 이는 비용이 변하며, 특성 및 성능이 변하는 결과를 초래한다.
*상술했듯이, 직접 시퀀스 CDMA를 사용하는 대신에, 주파수 호핑을 이용하거나, CDMA 및 주파수 호핑의 결합을 이용할 수 있다.
*망내의 모든 단말기(1)에 관한 확산 코드 정보를 저장하는 것을 방지하기 위해, 단말기는 제어 채널을 사용하여 접속을 설정하는 동안 상기 정보를 교환할 수 있다.
*송신기(3)에서 다수의 확산 및 변조 장치를 필요로하며, 수신기(5)에서 다수의 역확산 및 복조 장치를 필요로 하는 다수의 RF 부반송파 주파수가 이용될 수 있다. 이것에 의해, 한 단말기(1)로부터 다수의 다른 단말기(1)로의 동시 접속이 가능하다.
*상이한 비트 레이트가 상이한 부반송파와 함께 이용될 수 있다.
*WDM을 이용함으로써 망 용량이 증가될 수 있어, 다수의 파장 대역이 정해질 수 있다. 이러한 경우, 제어 채널은 자신의 파장 대역을 가질 수 있다.
이하, 상술될 일반적인 원리의 다수의 가능한 구현 방식에 대해 설명된다. 일반적으로, 구현방식이 복잡할수록 성능이 더 높아지지만, 더욱 많은 비용이 들게 된다. 시스템 설계에 고려될 주요 파라미터 중 하나는 바람직하거나 사용 가능한 대역폭일 것이다.
하나의 제어 채널과 단 하나의 데이터 채널만을 갖는 기본 시스템에서는, 단 하나의 부반송파가 사용되어, 상기 부반송파상에서 확산 스펙트럼 데이터 신호가 변조되며, 또는 상기 부반송파에 의해 확산 스펙트럼 데이터 신호가 승산된다(도 1a, 도 1b 및, 도 4a 및 도 4b에서의 송신기 및 수신기 회로의 블록 다이어그램 참조). 대신에, 제어 채널은 부반송파상에 변조될 수 있다(도 2a 및 도 2b 및, 도 5a 및 도 5b의 송신기 및 수신기 회로의 블록 다이어그램 참조).
기저대역에 제어 채널을 갖는 경우에 대한 도 4a 및 도 4b 각각의 송신기 및 수신기 회로의 블록도는 각 회로의 동작 원리만을 도시하는 것이다. 실제적인 실시예에서는 추가 필터, 증폭기 및 제어회로가 필요할 수도 있지만, 이것들은 당업자에 의해 용이하게 도입될 수 있는 것이다.
도 4a에 도시된 송신기 회로(3)에서, 진폭 변조를 이용하고, 2개의 이진 디지트 1 및 0을 나타내는 논리 레벨 "+1" 및 "-1"을 갖는 일반적인 펄스열인 인입 데이터 신호는, 승산 회로(41)에서 확산 코드에 의해 승산됨으로써 스펙트럼 확산된다. 상기 확산 코드는 직접 시퀀스 CDMA를 수행하기 위해 확산 코드 발생기(43)로부터 도달한다. 상기 확산 코드는 전기 논리 레벨 "+1" 및 "-1"의 평형 시퀀스로 구성되어 있다(직접 시퀀스 CDMA는 π또는 180°위상 변조에 상응함). 이 결과는 저역 통과 필터(45)에서 필터링된 다음, 필터(45)로부터의 코드 확산 신호 및 발생기(47)로부터의 RF 신호를 승산 회로(49)에 제공함으로써 RF 발생기(47)에서 발생된 RF 부반송파를 변조하는데 이용된다. 승산 회로(49)의 출력 신호는 합산 또는 가산 회로(51)에 제공되고, 이런 합산 또는 가산 회로에서 상기 출력 신호는 제어 유닛(53)에서 발생된 진폭 변조형의 펄스열인 제어 신호에 가산된다. 이 신호의 전기적인 합은 발광 소자(55)에 공급되고, 이 발광 소자에서 상기 전기적인 합은 발광 소자에서 발생되는 단색 광파의 강도를 변조하는데 사용된다. 그 후, 상기 결과 얻어지는 변조된 광신호는 발광 소자(55)의 출력에 접속된 광섬유로 전송된다.
도 4b에 도시된 수신기 회로(5)는 커플러(7)(도 3 참조)로부터의 광섬유에 접속되어 광섬유상에 전송되는 광 신호를 수신하는 광검출기(61)를 포함한다. 이런 광검출기(61)는 광 전력을 감지하여 이것을 상응하는 전기 신호로 변환하는 어떠한 일반적인 유형의 광 센서일 수 있다. 전기 신호는 분할 필터(63)에 제공되는데, 상기 분할 필터는 그 출력 중 제 1 출력에서는 직접 제어 데이터 신호로 되는 저주파수부를 발생시키고, 그 출력 중 제 2 출력에서는 변조된 RF파를 포함하는 고주파부를 발생시킨다. 제어 데이터는 제어 유닛(65)에 제공되고, RF파는 복조되어야 한다. 다음으로, 상기 전기 신호는 먼저, 송신기의 RF 발생기(47)에 의해 발생된 RF파와 동일한 주파수를 갖는 발진기(69)에서 발생된 비-변조된 RF파에 의해 승산 회로(67)내에서 승산된다. 그 다음, 상기 승산된 또는 혼합된 신호는 저역 통과 필터(71)에서 필터링되고, 상기 저역 통과 필터로부터 제 2 승산 회로(73)에 제공된다. 상기 제 2 승산 회로는 다른 입력에서, 확산 코드 발생 및 동기화를 위해 유닛(75)으로부터 확산 코드를 수신한다. 상기 승산 회로(73)의 출력 신호는, 통상적인 방식으로 상기 수신 신호가 "1"을 포함하는지 또는 "0"을 포함하는지를 결정하기 위한 논리 회로를 포함하는 결정 유닛(77)에 제공된다.
상기 결정 유닛(77)의 출력 신호는 망을 통해 전송되는 바람직한 전기 데이터 신호이고, 소정의 방법으로 단말기의 사용자에게 전달된다. 상기 출력 신호는 또한 확산 코드 발생 및 동기 유닛(75)에 제공되어, 동기화할 수 있도록 한다.
이 대신, 상기 설명된 바와 같이, 기본 시스템은 제어 채널을 변조를 포함할 수 있으며, 이러한 경우에 대한 송신기 및 수신기 회로의 블록도가 각각 도 5a 및 5b에 도시되어 있다. 상술된 송신기 및 수신기 회로와 동일한 방법으로, 도 5a 및 도 5b의 블록도는 단지 각 회로에 대한 동작 원리를 설명하는 것이다. 부가적인 필터, 증폭기 및 제어 회로가 실제로 필요할 수도 있다. 도 5a 및 도 5b에서, 도 4a 및 도 4b와 동일한 참조 번호는 동일하거나 대응하는 요소에 사용된다.
도 5a의 송신기 회로(3)는 사용자로부터 인입되는 데이터 신호를 승산 회로(41)에서 확산 코드와 승산함으로써 상기 데이터 신호를 확산한다. 상기 승산 회로는 상술된 바와 같이, 한 입력에서는 데이터 신호를 수신하고 다른 입력에서는 확산 코드 발생기(43)로부터의 확산 코드를 수신한다. 확신 신호는 필터(45)에서 저역 통과 필터링되고, 상기 필터는 필터링된 신호를 합산 또는 가산 회로(81)의 입력에 제공한다. 제어 신호는 상기와 같이 제어 유닛(53)에서 발생되며, RF 발생기(47)로부터의 RF 신호와 상기 제어 신호를 승산 회로(83)에 제공함으로써 RF 발생기(47)에서 발생된 RF 부반송파상에서 변조된다. 승산 회로(83)의 출력 신호는 합산 회로(81)의 또 다른 입력에 제공되며, 이 합산 회로에서 상기 출력 신호는 코드 확산되고 필터링된 데이터 신호에 가산된다. 회로(81)에서 발생된 합은 발광 소자(55)에 제공되어, 상기 발광 소자에 의해 발생된 광파를 변조한다. 다음으로, 상기 결과로 발생한 변조 광신호는 상기와 같이 발광 소자(55)의 출력에 접속된 광섬유를 통해 전송된다.
도 5b에 도시된 수신기 회로(5)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 커플러(7)(도 3 참조)로부터 연장하는 광섬유에 접속된 광검출기(61)를 포함한다. 광검출기(61)에 의해 발생된 전기 신호는 분할 필터(63)에 제공되며, 상기 분할 필터는, 그 출력 중 제 1 출력에서는 직접 코드 확산 데이터 신호로 되는 전기신호의 저주파부를 발생시키고, 그 출력 중 제 2 출력에서는 변조되게 되는 제어 데이터 신호를 포함하는 변조된 RF파를 포함하는 전기 신호의 고주파부를 발생시킨다. 다음으로, 상기 고주파 신호는 먼저, 송신기에서 발생된 RF파와 동일한 주파수를 가진 발진기(69)에서 발생된 비-변조된 RF파에 의해 승산 회로(85)에서 승산된다. 그 후, 상기 승산된 신호는 저역 통과 필터(87)에서 필터링되고, 상기 저역 통과 필터로부터 제어 유닛(65)으로 제공된다. 코드 확산 데이터 신호는 상술된 바와 같이 승산 회로(73)의 입력에 공급함으로써 "역확산"되며, 상기 승산 회로는 또 다른 입력에서 확산 코드 발생 및 동기 유닛(75)으로부터의 확산 코드를 수신한다. 승산 회로(73)의 출력 신호는 결정 유닛(77)에 제공된다. 상기 결정 유닛의 출력 신호는 바람직한 전기 데이터 신호이고, 이것 역시 동기화 할 수 있도록 하기 위해 확산 코드 발생 및 동기 유닛(75)에 공급된다.
이제, 상이한 경우에 대한 대역폭 조건을 설명하기로 한다. 변조된 RF 부반송파의 최소 주파수는 항상 칩 레이트(chip rate), 즉 확산 코드의 비트 레이트보다 높아야 한다. 제어 채널을 RF 부반송파에 위치시키면, 그 최소 주파수는 칩레이트보다 여전히 높아야 한다.
칩 레이트는 바람직한 비트 레이트 및, 망에 접속되도록 허용되는 사용자 또는 단말기(1)의 최대수에 의존한다. 단말기의 최대수는 이용가능한 코드 시퀀스의 수에 의존하므로, 코드 시퀀스의 길이에 의존한다. 통상적으로, 직접 시퀀스 CDMA 방식에서, 인입 데이터 신호의 비트 레이트에 대한 칩 레이트의 비(ratio)는 코드 시퀀스의 길이, 즉 코드 시퀀스내의 비트의 수와 동일하다. 확산 신호의 (유용한) 대역폭은 칩 레이트의 정도이다.
이는, 기저대역의 제어 채널이 사용되는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같은 경우에, 부반송파 RF 주파수가 칩 레이트보다 높아야 한다는 것을 의미한다. 예컨대, 2 Mbits/s의 신호 비트 레이트 및 127 bits의 코드 시퀀스에 대해, 칩 레이트는 250 MHz의 정도이어야 한다. 다음으로, 300 MHz의 부반송파 주파수가 이용될 수 있는데, 이는 50 MHz 와 550 MHz 사이의 신호 스펙트럼을 제공하고, 불과 약 10 MHz을 차지하게 될 10 Mbits/s의 기저대역 제어 채널에 필요한 공간보다 더 많은 공간을 남긴다.
선택적으로, 확산 데이터 신호를 기저대역에 유지하면, 제어 채널에 대해 300 MHz의 부반송파를 이용할 수 있다. 그러나, 현재는 스펙트럼이 약 310MHz까지만 확장할 수 있다. 따라서, 제어 채널을 부반송파에 위치시키면, 전체 스펙트럼 폭이 더 좁아질 수 있다.
이러한 시스템에 의해 수용될 수 있는 사용자의 수는 사용된 코드 시퀀스에 의존하는데, 상기 코드 시퀀스는 선행 기술에서 상세히 설명된 바와 같이, 확산 코드 발생 및 동기 유닛(75)에서 동기화가 행해질 수 있도록 하기 위해 1 칩 폭의 예리한 자기상관(auto-correlation) 피크를 가져야 하며, 양호한 간섭 저지를 달성하기 위해 낮은 상호상관(cross-correlation)을 가져야 한다. 잘 알려진 표준 코드는 M-시퀀스, 골드 코드(Gold-code) 및 카사미 코드(Kasami-code)를 포함할 수 있는데, 이들 코드 모두는 피드백 탭을 제공받은 시프트 레지스터를 이용하여 발생될 수 있다. 예컨대, 길이 n의 2개의 시프트 레지스터를 이용하여 발생되는 골드 코드를 사용하면, 길이 N=(2n-1)의 (2n+1) 코드 시퀀스가 m 번 얻어질 수 있는데, 여기서 n은 4의 배수가 될 수 없다. 이러한 경우, 자기상관값은 시프트를 행하지 않을 경우 N이 되고, 그렇지 않을 경우에는 -1이 된다. 상이한 코드 시퀀스 사이의 최대 상호상관값은 (2[(n+2)/2]+1)이다. 예컨대, n=7일 경우 127 비트의 코드 시퀀스가 발생될 수 있으며, 이는 129 상이한 코드 시퀀스, 127의 자기상관 피크, 및 17의 최대 상호상관을 제공한다.
2개의 단말기 간에 접속을 설정하는 제어 채널은, 예컨대 "이더넷"형 프로토콜을 이용하여 충돌 검출을 이용하는 TDMA 채널로서 구현될 수 있다. "토큰 링"(Token Ring)과 같은 다른 방법도 이용될 수 있다. 통상적으로, 진폭 변조 방식이 이용되게 된다. 2개의 단말기 사이에 양방향 통신을 설정하기 위한 프로토콜 시퀀스의 개요는 다음과 같다:
1. 단말기(A)가 다른 단말기(B)에 대한 통신 채널을 설정하기를 원하는 경우, 상기 단말기(A)는 제어 채널을 통해 접속 요청문(request)을 전송하는데, 상기 요청문은 단말기(A)의 제어 유닛(53)에 의해 발생된다. 상기 단말기(A)는 또한, 단말기(B)에 공지되어 있지 않을 경우 사용하게 될 코드 시퀀스를 전송할 수 있다.
2. 단말기(A)가 단말기(B)로부터의 응답을 기다려, B가 응답하지 않을 경우에 랜덤한 간격으로 요청문을 다시 전송한다.
3. 단말기(B)로부터의 응답은, 이 단말기가 통화중일 경우에 접속을 거부하거나, 송신을 개시할 수 있음을 단말기(A)에 통지한다. 필요하다면, 단말기(B)는 또한 복귀 채널을 통해 송신하는데 사용하게될 코드 시퀀스를 전송할 수 있다.
각 단말기의 송신기의 코드 시퀀스는 고정되고 다른 모든 단말기에 공지되어 있을 수 있으며, 또는 관리를 간단히 하기 위해, 이들은 각 접속 설정 과정동안 제어 채널내에 송신될 수 있다. 후자의 방법은 수신기내의 확산 코드가 프로그램될 수 있을 것을 요구한다. 이것은 동보 통신 전송을 가능하게 한다. 즉, 하나의 단말기가 다수의 다른 단말기에 동일한 데이터를 전송하는 것이 가능하다. 선택적으로, 수신기 코드가 고정되고 송신기가 프로그램될 수도 있지만, 이것은 동보 통신을 허용하지 않는다.
송신기(3)에서 사용되는 발광 소자(55)는 진폭 변조 신호를 전송하기에 충분한 대역폭을 가져야 한다. 대역폭 및 전력 조건에 따라, 이들 소자는, 예컨대 발광 다이오드(LED), 직접 변조된 반도체 레이저, 또는 변조기를 포함하는 레이저일 수 있다. 모든 처리가 전기 도메인에서 행해지기 때문에, 발광 소자의 파장 제어에 대한 조건이 필요치 않다. 이미 설명된 바와 같이, 수신기(5)의 광검출기(61)는 모든 관련 파장에서 광전력을 합산한다. 이와 같이 함으로써, 예컨대 멀티모드인 값싼 파브리 페로(Fabry-Perot) 레이저를 사용할 수 있다.
도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 송신기(3)의 모든 발광 소자(55)에 의해 발생된 광은 서로 결합되고, 예컨대 도 3에 바와 같은 스타 커플러인 어떤 수단에서 수신기(5)에 접속되어 있는 광섬유들로 분할된다. 전력 예산이 불충분할 경우에는, 어떤 광섬유에 대해 광 증폭기를 사용할 필요가 있을 수 있지만, 이는 일반적으로 가격이 비싸다.기본 시스템의 간단한 확장은, 다수의 RF 부반송파를 가지는 단일 접속을 얻기 위해, 통신 채널에 다수의 부반송파를 추가하는 것이다. 도 1a, 1b, 4a, 4b 및 도 2a, 2b, 5a, 5b와 관련하여 각각 설명된 바와 같은 기본 시스템과의 차이점은 송신기 및/또는 수신기가 정확한 부반송파를 선택하도록 설계되어 있다는 것이다. 사용될 부반송파에 대한 정보는 접속을 설정하는 동안 제어 채널을 통해 교환될 수 있다. 상이한 부반송파에 대해 각기 다른 비트 레이트 및 코드 길이가 사용될 수 있다. 예컨대, 낮은 대역폭의 접속보다 약간 더 높은 대역폭 접속을 필요로할 경우, 보다 작은 코드 길이를 사용할 수 있는데, 이는 사용자의 수를 더욱 적게 하고, 사용되는 스펙트럼 대역폭을 축소시킨다. 양방향 접속의 2개의 방향은 상이한 부반송파를 사용할 수 있어 비대칭 대역폭이 허용되어, 한 방향이 대향 방향보다 더 많은 대역폭을 가질 수 있다.
고 대역폭 채널의 코드는 필요 시에, 예컨대 중앙 망 관리자(도시되지 않음)에 의해 동적으로 할당될 수 있는데, 이는 코드보다 더 많은 단말기를 재사용하게 한다.
접속의 한 단부에서 동조할 필요가 없도록 하기 위해, 송신기 또는 수신기 중 하나가 고정된 반송파를 사용할 수 있다. 이것은 주로 모든 접속이 동일한 비트 레이트를 가질 경우 실용적이다. 그러나, 최신 전자회로를 사용하면, 비용면에서의 차이가 매우 작아, 그 결과 얻어지는 유연성을 손실할 가치가 없을 것이다.
일례로서, 상술한 시스템에, 127 비트의 코드 길이를 가지는 2 Mbits/s의 기저대역 채널 및 300 MHz 부반송파에서 10 Mbits/s의 제어 채널을 이용하면, 31 비트의 코드 길이를 가지는 10 Mbits/s의 채널을 반송하는 650 MHz의 부반송파가 추가될 수 있다. 이는 33개의 고속 채널을 제공하여, 사용된 전체 스펙트럼을 약 960 MHz까지 확장한다.
다수의 부반송파가 배열되면, 하나의 단말기로부터 다수의 상이한 단말기(그 수는 RF 부반송파의 수의 범위임)로의 동시 접속을 할 수 있어, 다수의 RF 부반송파를 가지는 다수의 접속이라 부르는 사례가 얻어진다. 물론, 이는 결과적으로 더 많은 하드웨어를 필요로 한다. 허용된 접속의 수에 따라, 송신기(3)내의 다수의 "확산기+변조기" 및 수신기(5)내의 다수의 "복조기+역확산기"가 필요하다. 이들의 수가 부반송파의 수와 동일하다면, 이들은 동조될 필요가 없다.
제어 채널도 상기와 동일한 방법으로 구현될 수 있다. 2개의 동시 접속을 허용하는 송신기와 수신기의 일례가 도 6a 및 도 6b의 블록도로 도시되어 있다. 도 4a, 4b 및 도 5a, 5b와 관련하여 설명한 송신기 및 수신기 회로의 경우와 같이, 상기 블록도는 각 회로의 동작 원리만을 설명하는 것이다. 도 6a 및 도 6b에서, 동일하거나 대응하는 요소를 나타내기 위해, 상기 설명된 도면과 동일한 참조 번호가 사용된다.
도 6a에 도시된 2개의 RF 서브채널용 송신기 회로에서, 2개의 상이한 데이터 신호는 이들을 승산 회로(41)에서 각각의 확산 코드와 승산함으로써 개별적으로 코드확산되며, 상기 승산 회로는 각각, 한 입력에서는 데이터 신호를 수신하고, 다른 입력에서는 확산 코드 발생기(43)로부터 각각의 확산 코드를 수신한다. 각각의 코드 확산 신호는 각각의 필터(45)에서 저역 통과 필터링된다. 그 후, 각각의 필터링된 신호는, 필터(45)로부터의 코드 확산 신호와 각각의 동조 가능 발생기(47')로부터의 RF 신호를 각각의 인입 데이터 신호에 대하여 구성된 개별적인 승산 회로(49)에 공급함으로써, 동조 가능 RF 발생기(47')에서 발생된 상이한 RF 부반송파를 변조하는데 이용된다. 승산 회로(49)의 출력 신호는 합산 회로(51')에 제공되며, 이 합산 회로에서 상기 출력 신호는 서로 가산되고, 송신기용 제어 유닛(53)에 의해 발생된 제어 신호에도 가산된다. 신호의 전기적 합은 발광 소자(55)에 제공되어, 광섬유를 통해 전송되는 광파를 변조한다.
도 6b에 도시된 2개의 RF 서브채널에 대한 상응하는 수신기 회로는, 광 신호를 수신하기 위해 광섬유에 접속된 광검출기(61)를 포함한다. 광검출기에 의해 발생된 전기 신호는 분할 필터(63)에 제공되며, 이 분할 필터는 그 출력 중 제 1 출력에서는 바로 제어 데이터 신호로되는 신호의 저주파부를 전송하고, 그 출력 중 제 2 출력에서는 변조된 RF파를 포함하는 고주파부를 전송한다. 제어 데이터는 수신기용 제어 유닛(65)에 제공된다. 그 후, RF파를 포함하는 검출된 신호의 고주파부가 2개의 반송파에 대해 복조되어야 한다. 그 다음, 상기 고주파부는 먼저 2개의 병렬 승산 회로(67)내에서 상응하는 비변조된 RF파에 이해 승산된다. 이들 RF파 각각은 송신기내의 상응하는 RF 발생기(47')에 의해 발생된 RF파와 동일한 주파수를 발생시키도록 동조되는 동조가능 발진기(69')에 의해 발생된다. 다음으로, 승산되거나 혼합된 신호 각각은 저역 통과 필터(71)에서 필터링되는데, 각 신호마다 하나의 필터가 배열된다. 상기 필터로부터 혼합 신호가 또 다른 승산 회로(73)의 입력에 제공된다. 상기 승산 회로의 다른 입력에서는, 각 RF 채널 및 데이터 신호에 대한 확산 코드 발생 및 동기화용 유닛(75)으로부터의 각각의 확산 코드가 수신된다. 승산 회로(73)의 출력 신호는 단말기 사용자에게 전달되는 각각의 바람직한 전기 데이터 신호인 출력 신호를 제공하는 결정 유닛(77)에 공급된다. 이 출력 신호 역시 상기와 같이 확산 코드 발생 및 동기 유닛(75)에 공급되어, 동기화가 이루어지도록 한다.
하나의 RF 부반송파를 가진 기본 시스템 또는 다수의 RF 부반송파를 가진 시스템의 용량은 WDM 기술을 이용함으로써 충분히 확장될 수 있다. 다음으로, 광 스펙트럼은 개별적으로 사용될 수 있는 다수의 파장 대역으로 분리된다(도 7 참조). 도 7에는, 각각 4nm의 폭을 가진 3개의 WDM 대역에 대한 1550 nm 주변의 광 스펙트럼 할당의 일례를 설명한 다이어그램이 도시되어 있는데, 여기서 상기 WDM 대역 사이에는 1nm의 보호 대역배치된다. 접속을 설정하기 위한 정보는 또한 데이터를 송신할 때 사용되는 파장 대역을 포함할 수 있다.
이러한 경우, 바람직한 대역으로 유지하도록 충분한 파장 정밀도를 가진 동조 가능 발광 소자 및 동조 가능 대역 통과 필터를 필요로 한다. 이 때, 발광 소자 및 필터가 가지고 있어야 하는 정밀도는 파장 대역의 폭에 의존하게 된다. 이러한 시스템은 일반적으로 상기 설명된 시스템보다 가격이 더 비싸지만, 사용된 파장 대역의 수와 동일한 인수만큼 용량을 증가시키게 된다. WDM이 사용될 경우, 동조가능 발광 소자 또는 동조가능 필터 중 어느 하나를 고정된 또는 비동조인 것으로 대체함으로써 비용을 줄이기 위해, 송신기 또는 수신기에 이해 사용되는 파장 대역을 고정하는 것이 중요할 수 있다. 훨씬 더 많은 하드웨어를 사용하면, 상이한 파장 대역에서의 동시 접속이 또한 파장 복조기 및/또는 필터에 의해 가능해진다. 다시 말하면, 시스템이 동보 통신 전송을 할 수 있도록 한다면, 수신기에서의 필터/필터들이 동조 가능해야 한다.
제어 채널은 제어 채널 광검출기의 앞에 광 필터를 설치하는 것을 생략함으로써 이전과 동일한 방식으로 구현될 수 있다. 대안으로는, 자신의 (고정된) 파장 대역을 제어 채널에 할당하는 것이 있다.
이제 신호 간섭에 대하여 설명하기로 한다. 2개의 상이한 신호가 서로 간섭할 수 있는 코드 시퀀스 간의 통상적인 상호상관 외에 3가지 방식이 있다. 즉,
(1) 수신기의 전기 대역폭내의 비트 주파수(beat frequency)로 2개의 광 반송파 사이에서 비트(beat)가 발생하는 방식,
(2) 합 및 차 항(terms)을 발생시키는 발광기에서 비선형 혼합하는 방식,
(3) 수신기에서 비선형 혼합하는 방식이 있다.
2개의 레이저의 광 반송파 주파수가 그 차이가 수신기의 전기 대역폭내에 있도록 충분히 근접할 경우, 광 반송파 간에 비트 간섭의 문제가 발생할 수 있지만, 그것이 더 커질 경우에는, 필터 아웃(filter out)된다. 이것은 주로 단일 모드 레이저가 사용되는 경우에 문제가 될 수 있다. LED가 이용되는 경우, 코히어런트 비팅(coherent beating)이 전혀 없다. 멀티모드 파브리-페로 레이저가 이용되는 경우에는, 문제가 존재할 수 있지만, 일반적으로 하나 또는 몇개의 모드만이 포함되어, 소량의 광 전력만이 수반되기 때문에 비트 톤의 전력을 감소시킨다. 이러한 문제를 해결하는 한 가지 방법은, 예컨대 CD에서 사용되는 유형의 자기 펄스 발진(self-pulsating) 레이저를 사용하는 것이다. 유일한 조건은, 자기 펄스 발진 주파수가 송신될 신호의 최고 주파수의 적어도 두배가 되어야 한다는 것이다.
비트 톤을 얻을지라도, CDMA를 이용한다는 사실은 그 효과를 상당히 감소시키는데, 그 이유는 수신기에서의 역확산이 비트 톤을 확산시켜, 그의 대역내 전력을 대략 확산 인수만큼 감소시키기 때문이다. 나머지 전력은 다소의 백색 잡음(white noise)으로 나타난다. 이것은 확산 스펙트럼이 아닌 제어 채널에 대해서는 해당되지 않지만, 이 채널은 매우 좁은 스펙트럼, 즉 기껏해야 수십 MHz의 좁은 스펙트럼을 가져, 광 반송파와 정확히 일치(coincidence)할 것을 필요로하게 된다. 이것은 특히 다수의 단말기가 있을 때 발생할 수 있는데, 그러한 이유는 LED 또는 다중 모드 레이저나 자기 펄스 발진 레이저를 사용하는 것이 유리하기 때문이다.
발광 소자의 비선형성은 주로 비선형인 광-전류(L-I) 관계로부터 시작된다. 이런 비선형성은 일반적으로 레이저에 대해서는 작을 수 있지만, LED에 대해서는 크다. 신호가 CDMA 코딩에 의해 확산되기 때문에, 합 및 차 항의 가장 알맞은 소스는 다수의 부반송파가 이용될 경우 RF 부반송파를 서로 비선형으로 혼합하고, 제어 채널과 비선형으로 혼합하는 것이다. 이는 좁은 상호 변조 톤을 제공한다. RF 부반송파 주파수를 신중히 선택함으로써, 이들이 제어 채널 대역에서 나타나는 것을 방지할 수 있다. 이들이 확산 스펙트럼 신호 중 하나의 대역에서 나타나면, 수신기내의 역확산이 상기 신호를 확산하고, 상기 언급된 광 반송파 비팅(beating)에 대한 것과 마찬가지로 대역내 전력을 확산율만큼 감소시킨다. 다시 말하면, 나머지 전력은 백색 잡음으로 나타나게 된다. 이는 발광 장치의 선형성 조건을 상당히 감소시킨다.
일반적으로, 수신기에서의 비선형성은 발광 소자에서의 비선형성에 비해 작아 무시될 수 있다. 어느 경우에는, 발광 소자에서의 비선형성의 효과를 감소시키는 동일한 인수가 또한 수신기에서의 비선형성의 효과를 감소시킨다.
본 발명의 특정 실시예가 여기에 설명되었지만, 당업자에게는 여러 부가적인 이점, 수정 및 변경이 용이하게 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 넓은 견지에서 여기에 도시되고 기술된 특정 상세 사항, 대표적인 장치및 설명된 예로 제한되지 않는다. 그러므로, 첨부한 청구의 범위로 한정되는 바와 같은 일반적인 본 발명 개념 및 이들의 상응하는 것의 정신 또는 범주에서 벗어나지 않고 다양한 수정이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 참된 정신 및 범주내에서 그런 모든 수정 및 변경을 커버하는 것으로 이해될 수 있다.

Claims (23)

  1. 제 1 단말기에 인입되는 전기 디지털 신호를 광섬유를 통해 제 1 단말기로부터 제 2 단말기로 전송하는 전기 디지털 신호 전송 방법에 있어서,
    상기 전기 디지털 신호는 먼저 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 확산되고, 그 후에 무선 주파수 부반송파상에서 변조되어 변조된 전기 신호를 발생시키며, 최종으로, 광신호로 변환되어 광섬유를 통해 제 2 단말기로 전송되고 제 2 단말기에서 수신 광 신호로서 수신되며, 상기 제 2 단말기에서 수신한 광 신호에 대해 반대 순서로 역 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  2. 제 1 단말기에 인입되는 전기 디지털 신호를 광섬유를 통해 제 1 단말기로부터 제 2 단말기로 전송하는 전기 디지털 신호 전송 방법에 있어서,
    제 1 단말기에서는,
    상기 전기 디지털 신호가 확산 스펙트럼 변조되어 확산 스펙트럼 변조된 전기 신호를 발생시키고,
    상기 확산 스펙트럼 변조된 전기 신호가 무선 주파수 부반송파상에서 변조되어 변조된 부반송파 신호를 발생시키고,
    상기 변조된 부반송파 신호가 단색 광파를 변조하는데 사용되어 변조된 광파를 발생시키고,
    상기 변조된 광파가 광섬유를 통해 제 2 단말기로 전송되며,
    제 2 단말기에서는,
    광섬유를 통해 수신되는 변조된 광파가 전기 신호로 변환되고,
    상기 전기 신호가 무선 주파수 부반송파의 주파수에서 복조되어 복조된 확산 스펙트럼 전기 신호를 발생시키며,
    상기 복조된 확산 스펙트럼 전기 신호가 확산 스펙트럼 복조되어 상기 제 1 단말기에 인입되는 전기 디지털 신호에 상응하는 디지털 전기 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어 정보를 포함하는 제어 디지털 신호는, 제각기 광 신호로 변환되기 전에, 또는 단색 광파를 변조하기 전에, 제각기 변조된 전기 또는 부반송파 신호에 가산되는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  4. 제 1 단말기에 인입되는 전기 디지털 신호를 광섬유를 통해 제 1 단말기로부터 제 2 단말기로 전송하는 전기 디지털 신호 전송 방법에 있어서,
    전기 디지털 신호를 제어하는데 사용되는 제어 정보를 포함하는 제어 디지털 신호 및 전기 디지털 신호 중 제 1 신호는 하나의 무선 주파수 부반송파상에서 변조되고, 제어 디지털 신호와 전기 디지털 신호 중 하나이며 상기 제 1 신호와는 다른 제 2 신호는 무선 주파수 부반송파의 상이한 부반송파상에서 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 부반송파중의 변조 부반송파는 기저대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 변조하는 단계에서, 상기 제 1 신호는 TDMA를 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 신호를 변조하는 단계에서, 상기 제 2 신호는 CDMA를 이용하여 변조되는 것을 특징으로 하는 전기 디지털 신호 전송 방법.
  8. 광섬유에 의해 접속된 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크에 있어서,
    광섬유를 통해 광 신호를 송신하는 송신 수단을 포함하는데, 상기 송신 수단은, 먼저 단말기에 인입되는 제 1 전기 디지털 신호를 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 확산하여 확산 신호를 발생시킨 다음, 상기 확산 신호를 비제로 주파수, 특히 고주파수를 갖는 무선 주파수 부반송파상에서 변조시켜, 변조된 신호를 발생시키고, 변조된 신호를 광 신호로 변환하며, 상기 광 신호를 광섬유를 통해 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속된 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    광섬유를 통해 송신된 광 신호를 수신하는 수신 수단을 포함하는데, 상기 수신 수단은, 먼저 수신 광 신호를 전기 신호로 변환한 다음, 상기 전기 신호를 복조하여 복조된 전기 신호를 발생시키고, 최종으로 복조된 전기 신호를 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 역확산시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속된 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 송신 수단은 제 2 전기 디지털 신호를 변조된 신호에 가산하여 가산된 신호를 발생시킨 다음, 상기 가산된 신호를 광 신호로 변환하고, 상기 광 신호를 광섬유를 통해 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속된 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 송신 수단은 제 2 전기 디지털 신호를 변조된 신호에 가산하여 가산된 신호를 발생시킨 다음, 상기 가산된 신호를 광 신호로 변환하여, 상기 광 신호를 광섬유를 통해 송신하도록 구성되고,
    상기 수신 수단은, 광섬유를 통해 전송된 광 신호를 수신하도록 구성되며, 먼저 수신된 광 신호를 전기 신호로 변환한 다음, 상기 전기 신호를 제 2 전기 디지털 신호에 상응하는 저주파 신호 및 복조되는 고주파 신호로 분할하고, 최종으로 역확산되어 제 1 전기 디지털 신호에 상응하는 신호를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속된 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  12. 제 1 단말기와 제 2 단말기, 및 상기 제 1 단말기와 제 2 단말기를 접속하는 광섬유를 포함하는 네트워크에 있어서,
    상기 제 1 단말기내에 송신 수단을 포함하는데, 상기 송신 수단은,
    확산 스펙트럼 방법을 이용하여 제 1 전기 디지털 신호를 확산하여 확산 전기 신호를 발생시키는 확산 수단,
    상기 확산 수단에 접속되어, 비제로 주파수, 특히, 고주파수를 가진 무선 주파수 부반송파상에서 확산 전기 신호를 변조하여 변조된 전기 신호를 발생시키는 변조 수단, 및
    상기 변조 수단에 접속되어, 상기 변조된 전기 신호를 광파상에서 변조하여 광 신호를 발생시키며, 광섬유를 통해 광 신호를 송신하기 위해 광섬유에도 접속되는 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 송신 수단은,
    상기 변조 수단과 상기 변환 수단 사이에 접속되고, 제 1 입력, 제 2 입력 및 출력을 가진 가산 수단을 포함하는데,
    상기 제 1 입력은 상기 변조 수단에 접속되고,
    상기 출력은 상기 변환 수단에 접속되며,
    상기 제 2 입력은, 변조된 신호가 상기 변환 수단에 의해 변환되기 전에 상기 변조된 신호에 가산되는 제 2 전기 디지털 신호를 수신하도록 접속되는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
  14. 제 12 항에 있어서,
    제 2 단말기내에 수신 수단을 포함하는데, 상기 수신 수단은,
    상기 광섬유에 접속되어, 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호의 전력을 변환된 전기 신호로 변환하는 변환 수단,
    상기 변환 수단에 접속되어, 변환된 전기 신호를 복조하여 복조된 전기 신호를 발생시키는 복조 수단, 및
    상기 복조 수단에 접속되어, 상기 복조된 전기 신호를 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 역확산하여, 제 1 전기 디지털 신호에 상응하는 역확산 전기 신호를 발생시키는 역확산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 송신 수단은 상기 변조 수단과 상기 변환 수단 사이에 접속되고, 제 1 입력, 제 2 입력 및 출력을 가진 가산 수단을 더 포함하는데,
    상기 제 1 입력은 상기 변조 수단에 접속되고,
    상기 출력은 상기 변환 수단에 접속되고,
    상기 제 2 입력은, 변조된 신호가 상기 변환 수단에 의해 변환되기 전에 가산 수단에 의해 상기 변조된 신호에 가산되는 제 2 전기 디지털 신호를 수신하도록 접속되며,
    상기 수신 수단은 상기 변환 수단과 상기 복조 수단 사이에 접속되고, 입력, 제 1 출력 및 제 2 출력을 가진 분할 수단을 더 포함하는데,
    상기 입력은 상기 변환된 전기 신호를 수신하기 위해 제 2 단말기의 변환 수단에 접속되고,
    상기 분할 수단은, 상기 변환된 전기 신호를, 제 2 전기 디지털 신호에 상응하고 상기 분할 수단의 제 1 출력에 제공되는 저주파 전기 신호, 및 상기 분할 수단의 제 2 출력에 제공되는 고주파 전기 신호로 분할하도록 구성되며, 상기 제 2 출력은 상기 복조 수단에 접속되는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
  16. 광섬유에 의해 접속되는 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크에 있어서,
    한 무선 주파수 부반송파상에서 반송되는 제어 채널 및, 스펙트럼 확산 방법에 의해 무선 주파수 부반송파의 각기 다른 반송파 또는 각기 다른 반송파들에 각각 발생되는 하나 이상의 확산 스펙트럼 데이터 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 두 개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 사용되는 무선 주파수 부반송파 중의 하나는 기저대역인 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 두 개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 제어 채널은 TDMA 변조되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 두 개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 데이터 채널은 CDMA 변조되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 두 개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  20. 광섬유에 의해 접속되는 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크에 있어서,
    광섬유를 통해 광 신호를 송신하는 송신 수단을 포함하는데, 상기 송신 수단은 2개 이상의 단말기 중의 제 1 단말기에 인입되는 제 1 전기 디지털 신호를 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 확산시켜 확산 전기 신호를 발생시키고, 비제로 주파수, 특히 고주파수를 가진 무선 주파수 부반송파상에서 변조된 제 2 전기 디지털 신호를 상기 확산 전기 신호에 가산한 다음, 상기 가산된 전기 신호를 광 신호로 변환하여 상기 광 신호를 광섬유를 통해 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 광섬유상의 광 신호를 수신하는 수신 수단을 포함하는데, 상기 수신 수단은, 먼저 수신된 광 신호를 변환된 전기 신호로 변환한 다음, 변환된 전기 신호를, 제 1 전기 디지털 신호에 상응하는 신호를 발생시키기 위해 역확산된 저주파 신호 및, 제 2 전기 디지털 신호에 상응하는 신호를 발생시키기 위해 복조되는 고주파 신호로 분할하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광섬유에 의해 접속되는 2개 이상의 단말기를 포함하는 네트워크.
  22. 제 1 단말기와 제 2 단말기, 및 상기 제 1 단말기와 상기 제 2 단말기를 접속하는 광섬유를 포함하는 네트워크에 있어서,
    상기 제 1 단말기내에 송신 수단을 포함하는데, 상기 송신 수단은,
    확산 스펙트럼 방법을 이용하여 제 1 전기 디지털 신호를 확산시켜 확산 전기 신호를 발생시키는 확산 수단,
    상기 확산 수단에 접속된 제 1 입력, 제 2 입력 및 출력을 가진 가산 수단,
    상기 가산 수단의 제 2 입력에 접속되어, 비제로 주파수, 특히 고주파수를 가진 무선 주파수 부반송파상에서 제 2 전기 디지털 신호를 변조시켜, 확산 전기 신호에 가산되어 가산된 전기 신호를 발생시키도록 하기 위해 상기 가산 수단의 제 2 입력에 제공되는 변조된 전기 신호를 발생시키는 변조 수단, 및
    가산된 전기 신호를 광파상에서 변조하여 광 신호를 발생시키기 위해 가산 수단의 출력에 접속되며, 상기 광 신호를 광섬유를 통해 송신하기 위해 광섬유에 접속되는 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
  23. 제 22 항에 있어서,
    제 2 단말기내에 수신 수단을 포함하는데, 상기 수신 수단은,
    상기 광섬유에 접속되어, 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호의 전력을 변환된 전기 신호로 변환하는 변환 수단,
    상기 변환 수단에 접속된 입력, 제 1 출력 및 제 2 출력을 가져, 상기 변환된 전기 신호를 제 1 출력에 제공되는 저주파 전기 신호 및 제 2 출력에 제공되는 고주파 전기 신호로 분할하는 분할 수단,
    상기 분할 수단의 제 1 출력에 접속되어, 확산 스펙트럼 방법을 이용하여 저주파 전기 신호를 역확산시켜 상기 제 1 전기 디지털 신호에 상응하는 역확산 전기 신호를 발생시키는 역확산 수단 및,
    상기 분할 수단의 제 2 출력에 접속되어, 고주파 전기 신호를 상기 제 2 전기 디지털 신호에 상응하는 복조된 전기 신호로 복조시키는 복조 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 단말기와 제 2 단말기 및 광섬유를 포함하는 네트워크.
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