KR101374990B1 - 광 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 광 통신 시스템은 광신호를 전송하는 광섬유와, 수신받은 광신호로부터 주파수 체배시켜서 데이터를 검출하는 광 수신부와, 반 주파수로 위상 변조된 광신호를 상기 광섬유를 통해 상기 광 수신부 측으로 전송하는 광 송신부를 포함한다.
Figure R1020070070088
광섬유, 광 통신, 주파수

Description

광 통신 시스템{OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 광 통신 시스템에 관한 발명으로서, 특히 광섬유에 의해 링크된 광 통신 시스템에 관한 발명이다.
광 통신 시스템은 대용량, 고속 통신에 적합한 형태로서, 근래에는 일반적으로 사용되고 있다. 특히, 유선 및 무선 통신이 결합된 Radio over fiber(ROF) 시스템은 유지 및 보수 관리가 유리해서 널리 사용되고 있다.
상술한 ROF 시스템은 통신 서비스를 제공하는 중앙 기지국와, 상기 중앙 기지국 측에 광섬유(Optical fiber)에 의해 링크(link)된 지역 기지국과, 상기 지역 기지국과 무선 통신을 수행하는 복수의 가입자들을 포함한다.
상기 중앙 기지국은 데이터 변조된 광신호를 상기 광섬유를 통해서 상기 지역 기지국 측으로 제공하며, 상기 광신호는 광원에서 생성된 연속 광(continuous wave)에 외부 변조기에서 세기 변조에 의해 생성될 수 있다.
광신호를 변조시키는 방법으로는 세기 변조 방식 또는 별도의 외부 변조기를 이용한 외부 변조 방식이 사용될 수 있다.
그러나, 세기 변조는 광섬유의 분산 특성에 취약하고, 파장 분할 다중 방식 에 있어서는 광섬유의 비선형 특성에 의한 채널간 누화가 증가되는 문제가 있다. 특히 광섬유의 비선형 현상은 광신호의 세기 변화에서 기인하므로, 세기 변조 방식으로 구현된 ROF 시스템은 광섬유의 비선형 특성에 취약하다.
본 발명은 광섬유의 비선형 및 분산 특성으로 인한 손실을 최소화시킬 수 있는 광 통신 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 광 통신 시스템은,
광신호를 전송하는 광섬유와;
수신받은 광신호로부터 주파수 체배시켜서 데이터를 검출하는 광 수신부와;
반 주파수로 위상 변조된 광신호를 상기 광섬유를 통해 상기 광 수신부 측으로 전송하는 광 송신부를 포함한다.
본 발명은 반주파수의 데이터를 위상 변조시켜서 전송하고 위상 변조된 광신호로부터 데이터를 검출해내므로, 광섬유의 분산에 의한 신호 열화 및 광섬유 비선형성에 의한 누화를 최소화시킬 수 있다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 통신 시스템의 개략적인 구조를 도시한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광 통신 시스템은 광섬유(13)와, 수신받은 광신호를 주파수 체배시켜서 데이터를 검출하기 위한 광 수신부(120)와, 반 주파수로 위상 변조된 광신호를 상기 광섬유(130)를 통해 상기 광 수신부(120) 측으로 전송하는 광 송신부(110)를 포함한다.
상기 광 송신부(110)는 광을 생성하기 위한 광원(111)과, 상기 광원(111)에서 생성된 광을 상기 광 수신부(120) 측에서 검출되는 데이터에 대해 반 주파수를 갖는 광신호로 위상 변조시키기 위한 위상 변조기(112)를 포함한다.
상기 광원(111)은 연속광(continuous wave)을 생성할 수 있는 레이저 다이오드(laser diode)가 사용될 수 있으며, 상기 광원(111)에서 생성된 광은 상기 위상 변조기에서 인가되는 반 주파수 데이터에 의해 광신호로 위상 변조된다.
상기 광섬유(130)는 상기 광 송신부(110)에서 위상 변조된 광신호를 상기 광 수신부(120) 측으로 전송시킨다.
상기 광 수신부(120)는 상기 광 송신부(110)로부터 수신받은 광신호로부터 제1 및 제2 광신호를 생성하는 시간 지연 간섭계(121)와, 상기 제1 광신호를 제1 전기 신호로 광전 변환시키기 위한 제1 광 검출기(122a)와, 상기 제2 광신호를 제2 전기 신호로 광전 변환시키기 위한 제2 광 검출기(122b)와, 상기 제1 및 제2 광 검출기(122a, 122b) 각각으로부터 수신받은 제1 및 제2 전기 신호를 차등 증폭시키기 위한 차등 증폭기(123)를 포함한다.
상기 시간 지연 간섭계(121)는 두 개의 광 커플러(optical coupler)로 구성된 마하젠더 간섭계(Mahazender interfermetor)가 사용 수 있으며, 입력된 광신호를 보강 및 상쇄 간섭에 의해 제1 및 제2 광신호로 각각의 출력 포트(port)로 출력 시킬 수 있다.
상기 시간 지연 간섭계(121)는 위상 변조된 광신호로부터 데이터를 검출해 내기 위해서, 상기 광섬유(130)로부터 입력받은 광신호를 세기 변조 및 주파수 체배시키는 기능을 제공한다. 즉, 상기 시간 지연 간섭계(121)는 상기 광신호를 세기 분할(분파)해서 분파된 광신호들을 결합시킨 보강 간섭된 제1 광신호와, 분파된 광신호들 중에서 하나의 광신호를 위상 지연시킨 후 이를 결합시킨 상쇄 간섭된 제2 광신호를 생성한다.
상술한 주파수 체배는 정현파(sine-wave)의 전압 또는 전류를 기본으로 그 정수배에 해당하는 전압 또는 전류를 발생시키는 것을 의미하며, 초단파 이상의 송신기 구성에 사용될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 광 통신 시스템(100)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 상기 광원(111)에서 생성된 광(230)은 반송파로서 반 주파수의 데이터(210)로부터 주파수 체배된 데이터(220)을 검출해 낼 수 있다.
상기 시간 지연 간섭계(121)는 소광에 바이어스(Bias)되어 있으며, 상기 시간 지연 간섭계(121)는 소광점에서 최대의 제2 광신호(상쇄 간섭)가 출력되고, 그 반대로 제1 광신호(보강 간섭)의 출력은 최소가 된다. 즉, 상기 지연 간섭계(121)는 주파수 특성에 대한 2차 비선형 성분을 이용하므로, 주파수 체배를 위해서는 소광점에 바이어스 된다.
상기 광 송신부(110) 측에서 반 주파수 송신하면, 상기 광 수신부(120) 측에서는 체배된 주파수(반 주파수/2)를 검출하며, 주파수 체배된 데이터 검출은 광섬 유(130)의 분산에 의한 손실을 최소화시킬 수 있다.
"Overcoming chromatic-dispersion effects in fiber wireless systems incorporating external modulators"(IEEE Trans. Microwave Theory Tech.,Vol. 45, no. 8, pp. 1410`1415,Aug. 1997)을 참고하면, 광섬유 분산에 의하여 광신호의 세기가 감소하여 전송이 이루어지지 않는 전송 거리의 한계는 전송 주파수의 제곱에 비례한다. 따라서, 본 발명은 광 수신부(120) 측에서 검출되는 데이터의 반 주파수로 변조된 광신호를 광 송신부(11) 측에서 전송함으로써 전송 거리의 한계를 4배 향상시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 광검출기(122a, 122b)는 제1 및 제2 광신호를 각각 입력받아서, 이를 광전 변환시켜서 상기 차등 증폭기(123)로 출력한다. 상기 제1 및 제2 광검출기(122a, 122b)는 포토 다이오드(Photo-diode) 등이 사용될 수 있다.
상기 제1 및 제2 광검출기(122a, 122b)에서 광전 변환된 제1 및 제2 광신호는 상기 차등 증폭기(123)에서 차등 증폭되며, 보강 간섭의 경우는 '1' 비트(bit)로, 상쇄 간섭의 경우는 '0'비트(bit)의 데이터로 검출될 수 있다.
상술한 차등 증폭기(123)와 제1 및 제2 광검출기(122a, 122b)의 구성을 균형 수신기(balanced receiver)로 지칭할 수도 있으며, 제1 및 제2 광검출기(122a, 122b)로부터 상반되는 위상의 광신호들로부터 데이터를 검출해냄으로써 신호 대 잡음비 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 반주파수의 데이터를 위상 변조시켜서 전송하고 위상 변조된 광신호로부터 데이터를 검출해내므로, 광섬유의 분산에 의한 신호 열화 및 광섬유 비선 형성에 의한 누화를 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광 통신 시스템의 개략적인 구조를 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 광 통신 시스템의 동작을 설명하기 위한 그래프.

Claims (5)

  1. 광 통신 시스템에 있어서,
    광섬유를 통해 반 주파수로 위상 변조된 광신호를 광 송신부로부터 수신하고,
    상기 수신한 광신호를 주파수 체배시켜서 데이터를 검출하는 광 수신부를 포함하고,
    상기 광 수신부는,
    상기 광 송신부로부터 수신받은 광신호로부터 제1 및 제2 광신호를 생성하는 시간 지연 간섭계와;
    상기 제1 광신호를 제1 전기 신호로 광전 변환시키기 위한 제1 광 검출기와;
    상기 제2 광신호를 제2 전기 신호로 광전 변환시키기 위한 제2 광 검출기와;
    상기 제1 및 제2 광 검출기 각각으로부터 수신받은 제1 및 제2 전기 신호를 차등 증폭시키기 위한 차등 증폭기를 포함하고,
    상기 시간 지연 간섭계는 보강 간섭된 제1 광신호와 상쇄 간섭된 제2 광신호를 상기 제1 및 제2 광 검출기로 출력하고,
    상기 시간 지연 간섭계는 상기 수신받은 광신호에 대한 투과비 곡선의 소광점에 바이어스되며,
    상기 소광점에서 상기 보강 간섭된 제1 광신호의 출력이 최소가 되고 상기 상쇄 간섭된 제2 광신호의 출력이 최대가 됨을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 광 송신부는,
    광을 생성하는 광원과;
    상기 광원에서 생성된 광에 반 주파수의 광신호로 위상 변조시켜서 상기 광섬유를 통해서 상기 광 수신부로 전송시키기 위한 위상 변조기를 포함함을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 지연 간섭계는 서로 다른 위상 길이를 갖는 둘 이상의 도파로들을 구비한 마하 젠더 간섭계를 포함함을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 광 검출기는 포토 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 광 통신 시스템.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0134004B1 (ko) * 1994-12-23 1998-04-27 양승택 마치젠더(Mach Zehnder) 간섭계 및 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계의 바이어스 제어장치
JPH10271093A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Nec Corp 光受信装置
JP2003309520A (ja) * 2002-04-16 2003-10-31 Toshiba Corp 光通信システム

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