KR100601049B1 - Method for decoding optical CDMA signal by genereating 2D optical projection code matrix - Google Patents
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Abstract
본 발명은 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 광 CDMA 신호를 복호화하는 방법에 관한 것으로 특히, 1차원 m-수열과 2차원 소수 행렬 부호를 이용하여 광 CDMA 시스템에서 광 CDMA 신호의 복호화를 위한 2차원 광 사상 부호 행렬의 생성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of decoding an optical CDMA signal by generating a two-dimensional optical mapping code matrix, and more particularly, to decoding an optical CDMA signal in an optical CDMA system using a one-dimensional m-sequence and a two-dimensional decimal matrix code. A method of generating a dimensional optical mapping code matrix.
본 명세서에서 개시하는 부호 행렬의 생성 방법은 (a)특정 행의 원소는 1로, 나머지 행의 원소는 0으로 구성된 정방 행렬을 2차원 소수 정방 행렬 부호(PHMC)에 부가하여 변형 PHMC를 구성하는 단계; (b)상기 변형 PHMC를 부호장 L인 m-수열의 전치행렬에 사상하여 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 광 CDMA 시스템의 수신단에 지정하는 단계; 및 (c)상기 광 CDMA 시스템의 송신단에서 발생한 광 CDMA 신호의 부호 행렬과 상기 2차원 광 사상 부호 행렬의 상관 정도를 비교하여 상기 광 CDMA 신호를 복호화하는 단계를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.The method of generating a sign matrix disclosed in the present specification includes: (a) adding a square matrix composed of one element in a specific row and zero elements in a remaining row to a two-dimensional decimal square matrix code (PHMC) to form a modified PHMC. step; (b) mapping the modified PHMC to a transpose matrix of an m-sequence of a code length L to generate a two-dimensional optical mapping code matrix and assigning it to a receiving end of an optical CDMA system; And (c) decoding the optical CDMA signal by comparing the degree of correlation between the code matrix of the optical CDMA signal generated at the transmitting end of the optical CDMA system and the two-dimensional optical mapping code matrix. To achieve.
Description
도 1은 본 명세서에서 개시하는 방법 발명이 적용되는 광 CDMA 시스템의 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing the configuration of an optical CDMA system to which the method invention disclosed herein is applied.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 2차원 광 사상 부호 행렬 생성 과정의 바람직한 일 실시예의 흐름을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a flow of a preferred embodiment of the process of generating a two-dimensional optical mapping code matrix disclosed herein.
도 3은 2차원 소수 정방 행렬 부호의 일례를 나타내는 도면으로 소수가 3인 경우를 나타낸 것이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a two-dimensional decimal square matrix code.
도 4는 m-수열의 전치 행렬에 2차원 소수 행렬 부호를 사상하여 획득된 2차원 광 사상 부호 행렬의 일부의 예시 도면이다.FIG. 4 is an exemplary diagram of a part of a two-dimensional optical mapping code matrix obtained by mapping a two-dimensional decimal matrix code to a transpose matrix of an m-sequence.
도 5는 m-수열을 cyclic shift 시키고 2차원 소수 행렬 부호를 사상하여 획득된 2차원 광 사상 부호 행렬의 전체의 예시 도면이다.5 is an exemplary diagram of an entire 2-dimensional optical mapping code matrix obtained by cyclic shifting an m-sequence and mapping a 2-dimensional decimal matrix code.
도 6은 m-수열의 특성을 설명하기 위한 예시 도면이다.6 is an exemplary diagram for explaining the characteristics of the m-sequence.
도 7은 복호화기에 지정된 부호와 동일 부호의 광 CDMA 신호가 수신될 때 시간 간격의 차이(시간 격자의 차이)에 따른 복호화 과정의 일례를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of a decoding process according to a difference in time intervals (difference in time grids) when an optical CDMA signal having the same code as that specified in the decoder is received.
도 8은 복호화기에 지정된 부호와 다른 부호의 광 CDMA 신호가 수신될 때 시간 간격의 차이(시간 격자의 차이)에 따른 복호화 과정의 일례를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating an example of a decoding process according to a difference in time interval (difference in time grid) when an optical CDMA signal having a code different from a code specified in the decoder is received.
도 9는 본 발명에 따른 행렬 부호를 사용한 K1,1 행렬 부호가 지정된 광 차등 복호화기에서의 상관 계수들의 값을 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating values of correlation coefficients in a light differential decoder to which a K 1,1 matrix code is assigned using the matrix code according to the present invention.
도 10은 m-수열의 부호장 L 과 소수 p의 변화에 따른 BER 특성을 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating the BER characteristic according to the change of the sign length L and the decimal number p of the m-sequence.
본 발명은 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 광 CDMA 신호를 복호화하는 방법에 관한 것으로 특히, 1차원 m-수열(maximal length-sequence)과 2차원 소수 행렬 부호(prime-hopping matrix code, 이하 ‘PHMC')를 이용하여 광 CDMA 시스템에서 광 CDMA 신호의 복호화(decoding)를 위한 2차원 광 사상 부호 행렬의 생성 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 명세서에서 개시하는 방법 발명이 적용되는 광 CDMA 시스템의 구성을 보인 도면이다.The present invention relates to a method for decoding an optical CDMA signal by generating a two-dimensional optical mapping code matrix, and more particularly, a one-dimensional maximum length-sequence and a two-dimensional prime-hopping matrix code. PHMC ') relates to a method for generating a two-dimensional optical mapping code matrix for decoding an optical CDMA signal in an optical CDMA system.
1 is a view showing the configuration of an optical CDMA system to which the method invention disclosed herein is applied.
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일반적으로, 광 CDMA 시스템은 광 수동 소자로 용이하게 구현되고 관리가 편하며 보안성이 보장되기 때문에 광 가입자 망(optical subscriber network)이나 광 랜(optical LAN) 등에서 유용하게 사용될 수 있다. 이 때, 광 CDMA 시스템의 각 가입자들은 각각 한 개의 광 송신기와 광 수신기에 연결되어 있으며, 각 송신기 또는 각 수신기는 특정한 부호로 상호 구별되어 있다. 광 송신기는 이 특정한 부호에 맞는 광 신호들을 만들 수 있는 가변적인 광 부호화기를 가지고 있으며, 광 수신기는 이 부호에 맞는 광 신호들만 수신하도록 고정적인 광 복호화기를 가지고 있다.In general, an optical CDMA system may be usefully used in an optical subscriber network or an optical LAN because it is easily implemented by an optical passive device, is easy to manage, and secured. At this time, each subscriber of the optical CDMA system is connected to one optical transmitter and optical receiver, and each transmitter or each receiver is distinguished from each other by a specific code. The optical transmitter has a variable optical coder that can produce optical signals that conform to this particular code, and the optical receiver has a fixed optical decoder to only receive optical signals that meet this code.
이러한 광 CDMA 시스템에서 사용되는 부호(code)는 한 데이터 비트 안에서 시간, 파장, 경로 등의 특성이 반영된 광 신호들의 집합체인데, 한 데이터 비트 안에서의 시간, 파장, 경로 등의 각 축 상에 있는 좌표들의 개수를 부호장(code length)이라 하며, 한 데이터 비트 안에 존재하는 광 펄스 신호의 개수를 Weight 라고 한다.Code used in the optical CDMA system is a collection of optical signals reflecting characteristics of time, wavelength, path, etc. in one data bit, and coordinates on each axis of time, wavelength, path, etc. in one data bit. The number of bits is called a code length, and the number of optical pulse signals existing in one data bit is called Weight.
광 CDMA 시스템에서의 광 수신기는 부호화된 송신 광 신호 K를 복호화하는 방식에 따라 두 가지 방식으로 구현될 수 있다. 하나는 광 검출기(photo detector)를 사용하여 광 세기를 직접 검출한 후 소정의 문턱 값 이상 여부로써 K가 수신됨을 판별하는 광 직접 수신 방식이며, 또 다른 하나는 둘 이상의 광 검출기를 사용하여 상기 K와 이의 반전 신호의 광 세기의 차이로 K가 수신됨을 판별하는 광 차등 수신 방식이다. 도 1에 제시된 광 CDMA 시스템은 이중 후자의 방식을 취하고 있다.The optical receiver in the optical CDMA system can be implemented in two ways depending on the method of decoding the encoded transmission optical signal K. One is an optical direct reception method that directly detects the light intensity using a photo detector and then determines that K is received based on whether or not a predetermined threshold value is exceeded, and the other is the K using two or more photo detectors. And a light differential receiving method for determining that K is received due to a difference in light intensity of the inverted signal thereof. The optical CDMA system shown in FIG. 1 takes a dual latter manner.
한 편, 광 부호는 크게 두 가지 방식으로 분류될 수 있다.On the other hand, optical codes can be classified in two ways.
첫 번째 방식으로는 단극성 부호화(unipolar code) 방식과 양극성 부호화(dipole code) 방식으로 나뉠 수 있는데, 단극성 부호화 방식은 부호가 ‘1’인 자리에서만 광 신호를 발생시키고 ‘0’의 자리에서는 광 신호를 발생시키지 않는 방식으로 ‘1’의 자리에서 발생시킨 광 신호를 동일한 광섬유로 전송시킨다.The first method can be divided into a unipolar code method and a dipole code method. The unipolar coding method generates an optical signal only at a position of code '1' and at a position of '0'. The optical signal generated at the position of '1' is transmitted to the same optical fiber in such a manner that no optical signal is generated.
이와 달리 양극성 부호화 방식은 ‘1’의 자리에서 광 신호를 발생시켜 하나의 광섬유로 전송시키고 ‘0’의 자리에서 광 신호를 발생시켜 또 다른 하나의 광섬유로 전송시키므로 두 개의 광섬유가 필요하게 되어 시스템 구성이 복잡하게 된 다.In contrast, the bipolar coding method generates an optical signal at the position of '1' and transmits it to one optical fiber, and generates an optical signal at the position of '0' and transmits it to another optical fiber, thus requiring two optical fibers. The configuration is complicated.
두 번째 방식으로는 1차원 부호화 방식, 2차원 부호화 방식 및 3차원 부호화 방식으로 나뉠 수 있는데, 시간, 파장, 경로의 세 차원 중에서 하나의 차원만을 사용하여 부호를 발생시키면 1차원, 두 개 차원의 조합으로 부호를 발생시키면 2차원, 세 가지 모든 차원을 조합하여 부호를 발생시키면 3차원 부호화 방식이라 한다.The second method can be divided into one-dimensional coding method, two-dimensional coding method, and three-dimensional coding method. When code is generated using only one of three dimensions of time, wavelength, and path, one-dimensional and two-dimensional When the code is generated by the combination, two-dimensional, all three dimensions are combined to generate a code is called a three-dimensional coding method.
위에서 언급한 부호화 방식들 중 일부 방식은 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.Some of the above-mentioned encoding methods have the following problems.
첫째로, 광 CDMA 시스템을 사용하는 광 네트워크에서 동시 사용자 수가 증가하는 경우, 다른 송신기로부터의 광 신호에 의한 간섭(interference)으로 인하여 수신기에서 데이터 비트를 잘못 판단하게 되는 오류가 발생할 수 있다. 이를 다중 접속 간섭(multiple access interference, 이하 ‘MAI'라 함)이라 하고, 이에 의한 비트 오류가 발생하는데, 비트 오류율(Bit Error Rate, 이하 ’BER')은 MAI가 증가함에 따라 유사 지수적(Quasi-exponential)으로 증가하는 특성을 가진다.First, when the number of concurrent users in an optical network using an optical CDMA system increases, an error may occur in which a receiver incorrectly judges a data bit due to interference by an optical signal from another transmitter. This is called multiple access interference (hereinafter referred to as 'MAI'), and a bit error occurs. The bit error rate (BER) is quasi exponential as the MAI increases. -exponential).
둘째로, 양극성 부호를 사용하는 경우, 두 개의 광섬유를 사용해야 하는 문제점이 있고, 1차원 부호를 사용하는 경우에 동시 사용자 수가 증가하면 부호장이 급격히 늘어나는 단점이 있으며, 2차원이나 3차원 부호에서 경로 차원을 사용하여 부호를 생성하게 되면, 경로를 설정하는 다수개의 광 성형 결합기(optical star coupler)가 필요하게 되어 시스템 구현이 복잡하게 된다.Secondly, in the case of using a bipolar code, there is a problem of using two optical fibers, and in the case of using a one-dimensional code, there is a disadvantage in that the code length increases rapidly when the number of concurrent users increases, and a path dimension in a two-dimensional or three-dimensional code Generating a code by using a number requires an optical star coupler for setting a path, which complicates the system implementation.
또한, 하나의 광 검출기로 부호를 수신하여 복호화하는 것 보다 두 개 이상 의 광 검출기로 부호를 수신하여 광 세기의 차이를 판정하여 복호화하는 것 즉, 광 차등 복호화 방식이 BER을 더 줄일 수 있으나, 광 차등 복호화를 위한 부호는 아직 없는 실정이고 다만 수신기에서 직접 사용하는 부호(수신기에 지정된 부호)를 그대로 차용하여 사용하고 있어 BER의 감소 효과도 보지 못하는 실정이다.In addition, the difference between the light intensities is determined by receiving the codes with two or more photo detectors, and the decoding is performed by the two or more photo detectors, that is, the light differential decoding method may further reduce the BER. The code for optical differential decoding is not yet available, but the code used for the receiver (the code specified in the receiver) is used as it is, so that the effect of reducing the BER is not seen.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서 본 발명의 목적 및 이루고자 하는 기술적 과제는 광 CDMA 시스템에서 동시 사용자 수가 늘어나도 MAI를 최소로 하여 BER을 낮출 수 있는 광 CDMA 신호의 복호화의 구현을 위한 2차원 광 사상 부호 행렬 생성 방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention and the technical problem to be achieved is to decode the optical CDMA signal which can lower the BER by minimizing the MAI even if the number of simultaneous users increases in the optical CDMA system. The present invention provides a method for generating a two-dimensional optical mapping code matrix.
상기와 같은 목적 및 기술적 과제를 달성하기 위해 본 명세서에서 개시하는 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 광 CDMA 신호를 복호화 방법은 (a)특정 행의 원소는 1로, 나머지 행의 원소는 0으로 구성된 정방 행렬을 2차원 소수 정방 행렬 부호(PHMC)에 부가하여 변형 PHMC를 구성하는 단계; (b)상기 변형 PHMC를 부호장 L인 m-수열의 전치행렬에 사상하여 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 광 CDMA 시스템의 수신단에 지정하는 단계; 및 (c)상기 광 CDMA 시스템의 송신단에서 발생한 광 CDMA 신호의 부호 행렬과 상기 2차원 광 사상 부호 행렬의 상관 정도를 비교하여 상기 광 CDMA 신호를 복호화하는 단계를 포함하여 본 발명의 목적 및 기술적 과제를 달성한다.In order to achieve the above object and technical problem, a method of decoding an optical CDMA signal by generating the two-dimensional optical mapping code matrix disclosed in the present specification includes: (a) an element of a specific row is 1 and an element of a remaining row is 0; Constructing a modified PHMC by adding the constructed square matrix to a two-dimensional decimal square matrix code PHMC; (b) mapping the modified PHMC to a transpose matrix of an m-sequence of a code length L to generate a two-dimensional optical mapping code matrix and assigning the modified PHMC to a receiving end of an optical CDMA system; And (c) decoding the optical CDMA signal by comparing the degree of correlation between the code matrix of the optical CDMA signal generated at the transmitting end of the optical CDMA system and the two-dimensional optical mapping code matrix. To achieve.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위해, 본 발명의 실시 예에 근거하여 그 구성 및 동작을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다 른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.Hereinafter, in order to clarify the technical spirit of the present invention, the configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals are used to designate the same elements. The same reference numerals are given to the drawings, even though they are on different drawings, and the description of the drawings may refer to components of other drawings, if necessary.
본 발명은 동시 사용자 수가 늘어도 BER을 현저하게 낮출 수 있는 광 CDMA 시스템에서의 광 CDMA 신호의 복호화 방안을 제시한다. 일반적으로 광 CDMA 네트워크에서 동시 사용자 수를 늘리거나 BER을 낮추려면 광 CDMA 시스템에 사용되는 파장의 수와 시간 지연선의 수를 급격히 늘려야 하는데, 본 발명에서는 사용되는 파장의 수와 시간 지연선의 수를 줄이면서 동시에 동시 사용자 수를 늘릴 수 있고 또한 BER을 현저하게 낮출 수 있는 복호화 방안을 제시하는 것이 핵심이다.The present invention proposes a method of decoding an optical CDMA signal in an optical CDMA system that can significantly lower BER even when the number of concurrent users increases. In general, in order to increase the number of simultaneous users or decrease the BER in the optical CDMA network, the number of wavelengths and time delay lines used in the optical CDMA system need to be increased drastically. At the same time, it is important to propose a decoding scheme that can increase the number of concurrent users and significantly lower the BER.
이를 위해, 본 발명에서는 m-수열을 사용하고, 소수 행렬 부호를 효과적으로 사용하기 위하여 소수 행렬 부호를 m-수열에 사상시켜 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하여 이를 광 CDMA 신호의 복호화에 활용한다.To this end, the present invention uses an m-sequence, and in order to effectively use a decimal matrix code, a two-dimensional optical mapping code matrix is generated by mapping the decimal matrix code to the m-sequence and used for decoding the optical CDMA signal.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 2차원 광 사상 부호 행렬 생성 과정의 바람직한 일 실시예의 흐름을 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a flow of a preferred embodiment of the process of generating a two-dimensional optical mapping code matrix disclosed herein.
도 2에 제시된 바와 같이, 변형 PHMC를 구성하고(S21) 부호장 L인 m-수열을 생성한다(S22). 다음으로 상기 소수 정방 행렬 부호를 m-수열의 전치행렬(transposed matrix)에 사상(projection)하여(S23) 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성하고(S24) 동시에 m-수열을 cycle shift시킨다(S23a). cycle shift 된 m-수열이 원래의 m-수열과 일치하는지 확인하여(S23b) 일치하지 아니하면 다시 2차원 광 사상 부호 행렬을 생성한다(S24). 이때, S23 내지 S23b의 과정은 부호장 L과 같은 크기만큼 반복되어(다시 말하면 cycle shift가 L만큼 이루어져) L개 묶음의 2차원 광 사상 부호를 생성한다.As shown in FIG. 2, a modified PHMC is constructed (S21) and an m-sequence of a sign length L is generated (S22). Next, the fractional square matrix code is projected to a transposed matrix of m-sequences (S23) to generate a two-dimensional optical mapping code matrix (S24), and at the same time, the m-sequence is cycle shifted (S23a). . Check that the shifted m-sequence matches the original m-sequence (S23b). If not, the 2-dimensional optical mapping code matrix is generated again (S24). In this case, the processes of S23 to S23b are repeated by the same size as that of the sign field L (that is, the cycle shift is made by L) to generate L bundles of 2D optical mapping codes.
도 3은 변형 PHMC의 일례를 나타내는 도면으로 소수(prime number)가 3(p=3)인 경우를 나타낸 것이다.3 is a diagram illustrating an example of a modified PHMC, and illustrates a case where a prime number is 3 (p = 3).
J1,J2,J3 는 2차원 소수 정방 행렬 부호로서 소수 도약 부호(prime hopping code)에 대한 정방 행렬 부호(PHMC)이며 약속된 틀로 규정되어 있다. J4,J5,J6 은 특정 행의 원소는 1로 구성되고 나머지 행의 원소는 0으로 구성된 정방 행렬이며, 이를 상기 PHMC를 구성하는 J1,J2,J3에 부가하여 변형 PHMC를 구성한다(S21).
이 변형 PHMC를 부호장 3(L=3)인 m-수열 [110]의 전치행렬 [110]T에 사상하여(S23) K1,1에서 K1,6까지 6개의 2차원 광 사상 부호 행렬을 만들 수 있는데(S24) 그 일례가 도 4에 제시되어 있다.J 1 , J 2 , and J 3 are two-dimensional prime square matrix codes, a square matrix code (PHMC) for prime hopping code, and are defined in a promised framework. J 4 , J 5 , and J 6 are square matrices in which the elements of a particular row are composed of 1 and the elements of the other rows are 0, and in addition to J 1 , J 2 and J 3 constituting the PHMC, a modified PHMC is added. Configure (S21).
This modified PHMC is mapped to the transpose matrix [110] T of the m-sequence [110] with code length 3 (L = 3) (S23), and the six two-dimensional optical mapping matrix from K 1,1 to K 1,6 It can be made (S24) an example is shown in FIG.
여기서 ‘사상(projection)’이라는 의미는 m-수열의 전치행렬의 원소가 ‘1’인 경우는 J1 ~ J6가 그대로 2차원 광 사상 부호 행렬로 되며, m-수열의 전치행렬의 원소가 ‘0’인 경우는 J1 ~ J6의 2차원 광 사상 부호 행렬의 생성 결과가 모두 ‘0’이 됨을 의미한다. ‘사상’의 개념을 보다 명확히 한 도면이 도 5에 제시되어 있다.Here, the term 'projection' means that when the element of the transpose matrix of the m-sequence is '1', J 1 to J 6 are the two-dimensional optical mapping code matrices, and the element of the transpose matrix of the m-sequence is '0' means that the result of generating the two-dimensional optical mapping matrix of J 1 to J 6 is '0'. A more clear view of the concept of 'ideology' is presented in FIG. 5.
이와는 별도로 m-수열 [110]을 cycle shift한 [101]의 전치행렬 [101]T에 사상하여 K2,1에서 K2,6까지 6개의 2차원 사상 부호 행렬을 만들고, 또 m-수열[101]을 cycle shift한 [011]의 전치행렬 [011]T에 사상하여 K3,1에서 K3,6까지 6개의 2차원 광 사상 부호 행렬을 만들어, 총 2×p×L개(본 실시 예에서는 2×3×3=18개)의 2차원 광 사상 부호 행렬을 만들 수 있고 이것이 도 5에 제시되어 있다.Separately, the m-sequence [110] is mapped to the transposition matrix [101] T of [101] by cycle shifting to form six two-dimensional mapping symbols from K 2,1 to K 2,6 , and m-sequence [ 101] is mapped to the transposition matrix T of the cycle shift [011], and six 6-dimensional optical mapping matrixes are formed from K 3,1 to K 3,6 . In the example, a 2 × 3 × 3 = 18 two-dimensional optical mapping code matrix can be created, which is shown in FIG.
이러한 과정을 통해 생성된 2차원 광 사상 부호 행렬을 광 CDMA 시스템에 적용할 경우, MAI에 의한 비트 오류가 어떻게 낮추어지는지에 대해 설명하면 다음과 같다.When the two-dimensional optical mapping code matrix generated through this process is applied to the optical CDMA system, a description will be given of how the bit error caused by the MAI is reduced.
도 6은 m-수열의 특성을 설명하기 위한 예시 도면이다.6 is an exemplary diagram for explaining the characteristics of the m-sequence.
부호장 L=3인 m-수열 [110]의 전치행렬 [110]T와 [110]을 cyclic shift한 [011]의 전치행렬 [011]T에 대하여, [110]T의 원소 ‘1’에 대응하는 [011]T의 원소 ‘1’의 개수와 [110]T의 원소 ‘0’에 대응하는 [011]T의 원소 ‘1’의 개수는 같다. 이것은 부호장이 커질 때도 항상 성립하며 한 예로 부호장이 7(L=7)인 경우가 도 6의 오른쪽에 제시되어 있다. 또한 m-수열은 원소 '1'의 개수가 원소 '0'의 개수보다 하나 더 많은 특성을 지니고 있으며, m-수열에서 원소 ‘1’의 개수를 해밍 웨이트(hamming weight)라고 한다. 도 6에 제시된 m-수열의 경우에는 각각 2와 4의 해밍 웨이트를 갖는다.Chapter marks on, [110] T of element "1" with respect to the transposed matrix [011] T L = 3 of the m- sequence [110] transposed matrix [110] T, and the [110] cyclic shift by [011] in the corresponding to [011] is equal to the number of elements T "1" and the number [110] of the T [011] T element "1" corresponding to elements "0" of the. This is always true even when the code field is large, and an example in which the code field is 7 (L = 7) is shown on the right side of FIG. In addition, the number of elements '1' is one more than the number of elements '0' in the m-sequence, and the number of elements '1' in the m-sequence is called a hamming weight. The m-sequences shown in FIG. 6 have Hamming weights of 2 and 4, respectively.
본 발명에서, 해밍 웨이트는 수신기에서 선별해야 할 파장의 수를 지정함에 그 의미가 있다. 여기에서 사용된 m-수열은 [110] 이고 이것의 해밍 웨이트는 2이므로 수신기에서는 두 개의 파장을 선별해야 한다.In the present invention, the hamming weight has a meaning in specifying the number of wavelengths to be selected at the receiver. The m-sequence used here is [110] and its Hamming weight is 2, so the receiver must select two wavelengths.
m-수열의 전치행렬의 각 원소(column)을 광 신호의 파장으로 간주하고, 복호화기에서 ‘1’의 파장에 들어오는 신호와 ‘0’의 파장에 들어오는 신호를 구분해서 그 차이를 계산한 후 데이터 비트를 복호화하는 것을 광 차등 복호화(optical differential decoding)라 하며 부호장 길이 L 만큼 광 차등 복호화를 이용할 경우 동시 사용자가 MAI 없이 동시에 통신할 수 있다.Each column of the transpose matrix of the m-sequence is regarded as the wavelength of the optical signal, and the decoder calculates the difference by dividing the signal coming into the wavelength of '1' and the signal coming into the wavelength of '0'. Decoding the data bits is called optical differential decoding. When optical differential decoding is used as long as the code length L, concurrent users can simultaneously communicate without MAI.
이 때, ‘0’의 파장에 들어오는 신호는 [부호장 - 해밍 웨이트]만큼의 파장을 선별해야 한다. [110]의 부호장은 3이고 해밍 웨이트는 2이므로 한 개의 파장을 선별해야 한다. 그리고 m-수열의 부호장이 커지면 해밍 웨이트도 따라서 커지고 선별해야 하는 파장의 수도 그만큼 많아진다.At this time, the signal coming in the wavelength of '0' should be selected as the wavelength of [sign-hamming weight]. Since the code length of [110] is 3 and the hamming weight is 2, one wavelength should be selected. As the code length of the m-sequence increases, the hamming weight increases accordingly and the number of wavelengths to be selected increases.
도 7은 복호화기에 지정된 부호와 동일 부호의 광 CDMA 신호가 수신될 때 시간 간격의 차이(시간 격자의 차이)에 따른 복호화 과정의 일례를 나타낸 도면이다. 여기서, 복호화기에 지정된 '부호'는 도 7에 제시된 바와 같이 2차원 광 사상 부호 행렬의 형태로 구현이 되어 있고, 이하 '부호'는 2차원 광 사상 부호 행렬을 의미하는 것으로 한다.
광 CDMA 시스템에서 각 복호화기(수신기)에는 고정 부호가 지정되어 있으며, ‘동일 부호’라 함은 복호화기에 유입된 광 CDMA 신호의 부호가 상기 지정된 고정 부호와 동일한 경우를 의미하며, 이는 유입된 신호가 복호화기에 지정된 고정 부호와 동일 부호를 사용하는 부호화기(송신기)에서 발생된 경우를 가리킨다.7 is a diagram illustrating an example of a decoding process according to a difference in time intervals (difference in time grids) when an optical CDMA signal having the same code as that specified in the decoder is received. Herein, the 'sign' designated to the decoder is embodied in the form of a two-dimensional optical mapping code matrix as shown in FIG. 7, and the 'sign' means a two-dimensional optical mapping code matrix.
In the optical CDMA system, each decoder (receiver) is assigned a fixed code, and the term 'same code' means that the code of the optical CDMA signal introduced into the decoder is the same as the designated fixed code. Indicates a case where the code is generated by an encoder (transmitter) using the same code as the fixed code specified in the decoder.
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도 7을 참조하면, 상단의 행렬 부호가 복호화기에 지정된 고정 부호이며, 하단이 복호화기에 유입된 광 CDMA 신호의 부호이다. A는 유입된 광 CDMA 신호의 부호와 상기 고정 부호와의 시간 격자 차이가 -2인 경우이며, B는 -1, C는 0, D는 +1, E는 +2이다. 도 7에 제시된 바와 같이 C인 경우 즉, 시간 격자 차이가 없는 경우에 ‘1’의 최대 개수는 3임을 알 수 있으며(m-수열의 부호장이 커질수록 ‘1’의 최대 개수는 더욱 증가한다), 이는 ‘동일 부호’이고 시간 격자 차이가 없는 경우에 두 부호간의 상관 관계가 매우 큼을 의미한다.Referring to FIG. 7, the matrix code at the top is a fixed code assigned to the decoder, and the bottom is the code of the optical CDMA signal introduced to the decoder. A is a case where the time lattice difference between the code of the incoming optical CDMA signal and the fixed code is -2, B is -1, C is 0, D is +1, and E is +2. As shown in FIG. 7, in the case of C, that is, when there is no time grid difference, it can be seen that the maximum number of '1' is 3 (the maximum number of '1' increases as the sign length of the m-sequence increases). This means that the correlation between the two codes is very large when the same code is used and there is no time grid difference.
도 8은 복호화기에 지정된 부호와 다른 부호의 광 CDMA 신호가 수신될 때 시간 간격의 차이(시간 격자의 차이)에 따른 복호화 과정의 일례를 나타낸 도면이다.
여기서 ‘다른 부호’라 함은 복호화기에 유입된 광 CDMA 신호의 부호가 상기 지정된 고정 부호와 상이한 경우를 의미하며 아울러 유입된 신호가 복호화기에 지정된 고정 부호와 동일 부호를 사용하는 부호화기(송신기)에서 발생되지 아니하였음을 의미한다.8 is a diagram illustrating an example of a decoding process according to a difference in time interval (difference in time grid) when an optical CDMA signal having a code different from a code specified in the decoder is received.
The term 'other code' refers to a case where the code of the optical CDMA signal introduced into the decoder is different from the fixed code specified above, and is generated by an encoder (transmitter) using the same code as the fixed code specified in the decoder. It means not.
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도 8을 참조하면, 상단의 부호 행렬이 도 7에서와 마찬가지로 복호화기에 지정된 고정 부호이며, 하단이 복호화기에 유입된 광 CDMA 신호의 부호이다. A는 유입된 광 CDMA 신호의 부호와 상기 고정 부호와의 시간 격자 차이가 -2인 경우이며, B는 -1, C는 0, D는 +1, E는 +2이다. 아울러 복호화기에 다른 부호가 들어올 때의 최대값(1의 최대 개수)은 1임을 알 수 있으며, 이는 복호화기에 유입된 광 CDMA 신호의 부호가 ‘다른 부호’이고 시간 격자 차이가 없는 경우에도 두 부호간의 상관 관계가 매우 작음을 의미한다.Referring to FIG. 8, the code matrix at the top is a fixed code assigned to the decoder as in FIG. 7, and the bottom is the code of the optical CDMA signal introduced to the decoder. A is a case where the time lattice difference between the code of the incoming optical CDMA signal and the fixed code is -2, B is -1, C is 0, D is +1, and E is +2. In addition, it can be seen that the maximum value (maximum number of 1s) when a different code is input to the decoder is 1, which means that even if the code of the optical CDMA signal introduced into the decoder is 'another code' and there is no time grid difference, It means that the correlation is very small.
도 7의 경우와 같이 복호화기에 ‘동일 부호’가 들어올 때는 자기 상관(auto correlation)이라 하고, 도 8의 경우와 같이 ‘다른 부호’가 들어올 때를 상호 상관(cross correlation)이라 하는데, 일반적으로 광 CDMA 시스템에서 자기 상관값이 상호 상관값보다 크면 MAI는 발생하지 않는다. 따라서 도 2에 나타난 6개의 소수 행렬 부호 중에서 3개를 사용한다면, 다른 두 부호의 중첩된 상호 상관 계수 합 2는 자기 상관 계수 3보다 작으므로 MAI는 없고, 4개 이상을 사용한다면 MAI가 나타나게 된다.
본 발명은 복호화가 MAI가 최소로 되도록 하는 것이 그 목적이므로 복호화시에 자기 상관값이 상호 상관값보다 더 큰 경우에만 이루어지도록 함이 바람직하다. 즉, 복호화기에 입력되는 송신 신호 중 '동일 부호'에 해당하는 송신 신호에 대해서만 복호화를 행함이 바람직하다. 본 발명에 따른 행렬 부호를 사용한 K1,1 행렬 부호가 지정된 광 차등 복호화기에서의 상관 계수들의 값을 도 9에 나타내었다.When the same code is input to the decoder as in the case of FIG. 7, it is called auto correlation, and when the other code is included as in the case of FIG. If the autocorrelation value is larger than the cross correlation value in the CDMA system, MAI does not occur. Therefore, if three of the six decimal matrix codes shown in FIG. 2 are used, the overlapped
In the present invention, since the decoding is intended to minimize the MAI, it is preferable that the decoding is performed only when the autocorrelation value is larger than the cross correlation value. That is, it is preferable to perform decoding only on the transmission signal corresponding to the same code among the transmission signals input to the decoder. 9 shows values of correlation coefficients in an optical differential decoder to which a K 1,1 matrix code is assigned using the matrix code according to the present invention.
본 명세서에서 개시하는 발명은 위에서 언급한 광 차등 수신기를 채용한 비동기식 광 CDMA 시스템에 적용될 수 있다. 2차원 사상 부호 행렬을 할당받는 광 송 신기와 광 차등 수신기는 비동기식 시스템에 사용될 수 있으므로, 데이터 비트 클럭 동기화가 필요하지 아니하다.The invention disclosed herein can be applied to an asynchronous optical CDMA system employing the above-mentioned optical differential receiver. Optical transmitters and optical differential receivers that are assigned a two-dimensional mapping matrix can be used in an asynchronous system, so no data bit clock synchronization is required.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention.
그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
이상에서 상술한 바와 같이 본 발명을 사용하여 2차원 단극성 부호를 만들면 전송 라인으로서 하나의 광섬유와 하나의 광 성형 결합기를 사용하게 되므로 시스템의 구현이 간단하게 되고 BER을 획기적으로 줄일 수 있으며, 동시 사용자수 증가에 따른 BER을 낮출 수 있다. 그 낮춤의 효과를 보이기 위해 설명된 2차원 광 사상 행렬 부호에 대하여 소수 p와 m-수열의 부호장 L을 변화시키며 계산된 BER 그래프를 도 10에 나타내었다.As described above, when the two-dimensional unipolar code is made using the present invention, one optical fiber and one optical shaping coupler are used as transmission lines, thereby simplifying the implementation of the system and significantly reducing the BER. The BER can be lowered as the number of users increases. In order to show the effect of the lowering, the BER graph calculated by changing the sign length L of the decimal number p and the m-sequence for the two-dimensional optical mapping matrix code described is shown in FIG. 10.
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