KR101509212B1 - 광 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법, 수신 장치 및 수신 방법 - Google Patents

광 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법, 수신 장치 및 수신 방법 Download PDF

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동국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치는 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 복수의 모듈레이터, 맵핑 테이블을 참조하여, 복수의 모듈레이터 중 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터로 비트열과 맵핑되는 심볼을 나타내는 소스 신호를 전송하는 맵퍼 및 변조 신호가 양의 값을 가지도록 DC 바이어스를 가하는 바이어스 유닛 및 양의 값을 가지는 상기 변조 신호에 따른 광 신호를 출력하는 광 송신기를 포함한다.

Description

광 무선통신 시스템의 송신 장치 및 방법, 수신 장치 및 수신 방법{APPARATUS AND METHDO FOR TRANSFERING, APPARATUS AND METHOD FOR RECEIVING IN OPTICAL WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 데이터 전송 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광 무선통신 시스템에서 데이터를 전송하는 기술에 관한 것이다.
광 무선통신은 자유공간에서 광을 이용한 통신 방식으로 license free 스펙트럼 대역을 이용하여 Gbps급의 고속 데이터 전송이 가능하며 저개발 비용 및 쉽고 빠른 설치가 가능하다는 장점을 가지고 있다. 광 무선통신 시스템은 송신 장치에서 전기적인 신호의 순시 전력에 따라 광원으로 세기 변조한 신호를 전송하고 수신 장치에서 광검출기를 통해 발생한 전류를 이용하여 전기적인 신호를 복구하는 IM/DD (Intensity Modulation/Direct Detection) 기법을 사용한다. 특히, IM/DD 기법 중 SIM(Subcarrier Intensity Modulation) 은 아날로그 광 통신에서 대역폭을 이용하는데 있어서 높은 비용효율을 갖는 IM 기법으로 낮은 대역폭이 요구된다는 장점이 있다.
종래의 SIM 은 사용하는 부반송파의 수가 증가할수록 합쳐진 신호를 양의 값으로 만들기 위해 필요로 하는 DC 바이어스가 증가하게 됨으로 평균 송신전력이 증가하게 된다. 일반적으로 광 무선통신 시스템은 인체에 해를 입히지 않도록 평균 송신 전력에 제한이 있다. 따라서 제한된 평균 송신 전력으로 사용할 수 있는 부반송파 수에 제한이 생긴다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공간 모듈레이션(SPATIAL MODULATION)을 통한 다중 부반송파를 이용하여 신호를 변조하여 전송하는 광 무선통신시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 복수의 모듈레이터; 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복수의 모듈레이터 중 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터로 상기 비트열과 맵핑되는 심볼을 나타내는 상기 소스 신호를 전송하는 맵퍼; 및 상기 변조 신호가 양의 값을 가지도록 DC 바이어스를 가하는 바이어스 유닛; 및 양의 값을 가지는 상기 변조 신호에 따른 광 신호를 출력하는 광 송신기를 포함하는 송신 장치가 제공된다.
각 상기 모듈레이터는 타 모듈레이터와 상이한 주파수 대역의 부반송파를 통해 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 모듈레이터는, 이전 전송 구간에 상응하는 소스 신호를 I(In-phase) 채널 및 Q(Quadrature) 채널 중 어느 하나에 따라 변조하여 제1 신호를 생성하고, 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 상기 I(In-phase) 채널 및 상기 Q(Quadrature) 채널 중 다른 하나에 따라 변조하여 제2 신호를 생성하고, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 합성하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 바이어스 유닛은 상기 모듈레이터 중 어느 하나로부터 상기 변조 신호를 수신할 수 있다.
상기 맵핑 테이블을 상기 비트열, 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호를 변조 신호로 변환하는 광 검출기; 상기 변조 신호를 복조하여 복조 신호를 생성하는 복수의 디모듈레이터; 및 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정장 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 디텍터;를 포함하는 수신 장치가 제공된다.
각 상기 디모듈레이터는 타 디모듈레이터와 상이한 주파수 대역의 부반송파를 복조하여 상기 복조 신호를 생성할 수 있다.
상기 맵핑 테이블을 상기 비트열, 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블일 수 있다.
상기 디텍터는 각 상기 복조 신호와 레퍼런스 신호를 비교하여 유사도가 가장 높은 복조 신호를 상기 정상 복조 신호로 판단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 송신 장치가 신호를 송신하는 방법에 있어서, 비트열을 수신하는 단계; 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복수의 모듈레이터 중 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스 및 심볼을 확인하는 단계; 복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 단계; 상기 변조 신호가 양의 값을 가지도록 DC 바이어스를 가하는 단계; 및 양의 값을 가지는 상기 변조 신호에 따른 광 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 송신 방법이 제공된다.
각 상기 모듈레이터는 타 모듈레이터와 상이한 주파수 대역의 부반송파를 통해 변조 신호를 생성하는 모듈레이터일 수 있다.
상기 복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 단계는, 상기 복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 이전 전송 구간에 상응하는 소스 신호를 I(In-phase) 채널 및 Q(Quadrature) 채널 중 어느 하나에 따라 변조하여 제1 신호를 생성하는 단계; 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 상기 I(In-phase) 채널 및 상기 Q(Quadrature) 채널 중 다른 하나에 따라 변조하여 제2 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 합성하여 상기 변조 신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 맵핑 테이블을 상기 비트열, 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수신 장치가 신호를 수신하는 방법에 있어서, 광 신호를 수신하는 단계; 상기 광 신호를 변조 신호로 변환하는 단계; 복수의 디모듈레이터를 통해 상기 변조 신호를 복조하여 복조 신호를 생성하는 단계; 및 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정장 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계;를 포함하는 수신 방법이 제공된다.
각 상기 디모듈레이터는 타 디모듈레이터와 상이한 주파수 대역의 부반송파를 복조하여 상기 복조 신호를 생성하는 디모듈레이터일 수 있다.
상기 맵핑 테이블을 상기 비트열, 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블일 수 있다.
상기 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정장 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계는, 각 상기 복조 신호와 레퍼런스 신호를 비교하여 유사도가 가장 높은 복조 신호를 상기 정상 복조 신호로 판단하는 단계; 및 상기 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정장 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수의 부반송파 중 하나의 부 반송파만을 신호의 전송에 이용함으로써 DC 바이어스가 증가시키지 않으면서 고속으로 데이터를 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 무선 통신 시스템을 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치가 이용하는 맵핑 테이블을 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치를 예시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치가 포함하는 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역의 일 예를 예시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치가 포함하는 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역의 다른 예를 예시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치가 신호를 송신하는 과정을 예시한 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치가 신호를 수신하는 과정을 예시한 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치의 모듈레이터에 QPSK를 적용하였을 때 BPSK와 같은 전송 속도로 시간 다이버시티를 얻을 수 있는 성상도 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 “전송한다”로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 무선 통신 시스템을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광 무선 통신 시스템은 송신 장치(110) 및 수신 장치(120)를 포함한다.
송신 장치(110)는 당해 송신 장치(110)가 연결된 타 디바이스로부터 비트열을 수신하고, 해당 비트열을 변조하여 변조 신호를 생성하고, 변조 신호의 순시 전력에 따라 세기를 변조한 광 신호를 수신 장치(120)로 발신한다. 이 때, 송신 장치는 변조에 사용되는 부반송파의 수에 상응하는 맵핑 테이블을 이용하여 복수의 부반송파를 포함하는 변조 신호를 생성한다. 추후 도 2를 참조하여, 맵핑 테이블을 이용한 변조 신호 생성 과정을 상세히 설명하도록 한다.
수신 장치(120)는 송신 장치(110)로부터 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 복수의 부반송파를 포함하는 전기 신호로 변환하고, 각 부반송파를 복조하여 추출한 심볼을 맵핑 테이블을 참조하여 비트열로 변환한다. 추후 도 4를 참조하여 수신 장치(120)의 복조 과정을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치를 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치가 이용하는 맵핑 테이블을 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 송신 장치(110)는 맵퍼(210), 제1 모듈레이터(220), 제2 모듈레이터(230), 제3 모듈레이터(240) 및 제4 모듈레이터(250), DC 바이어스(260) 및 광 송신기(270)를 포함한다. 이 때, 도 2에서는 4개의 모듈레이터를 이용하여 변조하는 것으로 예시하였으나, 구현 방법에 따라 모듈레이터의 수는 변경될 수 있다.
맵퍼(210)는 타 디바이스로부터 비트열을 수신하고, 해당 비트열을 맵핑 테이블을 참조하여 제1 모듈레이터(220) 내지 제4 모듈레이터(250) 중 어느 하나로 변조될 비트를 나타내는 소스 신호를 전송한다. 즉, 맵퍼(210)는 비트열을 부반송파 서브 블록 및 심볼 서브 블록으로 분할하고, 부반송파 서브 블록의 비트에 따라 해당 비트열을 전송할 부반송파를 결정하고, 심볼 서브 블록의 비트에 따라 변조될 소스 신호를 결정한다. 맵퍼(210)는 부반송파 서브 블록에 따라 결정된 부반송파에 상응하는 모듈레이터로 심볼 서브 블록에 따라 결정된 소스 신호를 전송한다. 이 때, 부반송파 서브 블록에 포함되는 비트수와 심볼 서브 블록에 포함되는 비트 수는 미리 지정될 수 있다. 즉, 부반송파 서브 블록에 포함되는 비트수는 log2(모듈레이터의 수)이고, 심볼 서브 블록에 포함되는 비트 수는 각 모듈레이터가 수행하는 변조 방식에 따라 미리 설정될 수 있다(예를 들어, BPSK는 1비트, QPSK는 2비트 등).
도 3을 참조하여 예를 들면, 각 모듈레이터의 수가 4개이고, 각 모듈레이터가 BPSK 변조 방식을 사용하고, 맵퍼(210)가 비트열 "000"을 수신하는 경우, 맵퍼(210)는 "000"의 첫 번째 비트와 두 번째 비트인 "00"을 부반송파 서브 블록으로 설정하고, 세 번째 비트인 "0"을 심볼 서브 블록으로 설정할 수 있다. 맵퍼(210)는 맵핑 테이블을 참조하여 부반송파 서브 블록의 "00"과 매칭되는 부반송파 인덱스가 "1"임을 확인한다. 또한, 맵퍼(210)는 맵핑 테이블을 참조하여 심볼 서브 블록의 "0"과 매칭되는 심볼이 "-1"임을 확인한다. 이후, 맵퍼(210)는 부반송파 인덱스 "1"에 상응하는 제1 모듈레이터(220)로 심볼 "-1"에 따른 소스 신호를 전송한다. 이 때, 부반송파 인덱스 1, 2, 3, 4는 각각 제1 모듈레이터(220), 제2 모듈레이터(230), 제3 모듈레이터(240) 및 제4 모듈레이터(250)에 대응하는 것으로 가정한다.
또 다른 예를 들면, 비트열 "011"을 수신하는 경우, 맵퍼(210)는 "011"의 첫 번째 비트와 두 번째 비트인 "01"을 부반송파 서브 블록으로 설정하고, 세 번째 비트인 "1"을 심볼 서브 블록으로 설정할 수 있다. 맵퍼(210)는 맵핑 테이블을 참조하여 부반송파 서브 블록의 "01"과 매칭되는 부반송파 인덱스가 "2"임을 확인한다. 또한, 맵퍼(210)는 맵핑 테이블을 참조하여 심볼 서브 블록의 "1"과 매칭되는 심볼이 "1"임을 확인한다. 이후, 맵퍼(210)는 부반송파 인덱스 "2"에 상응하는 제2 모듈레이터(230)로 심볼 "1"에 따른 소스 신호를 전송한다.
상술한 바와 같이 맵퍼(210)는 개념적으로 각 비트열의 각 서브 블록에 따라 심볼을 변조할 모듈레이터와 변조될 심볼을 설정한다. 다만, 실제 구현 방식에서 맵퍼(210)는 도 3과 같이 비트열과 각 비트열에 상응하는 부반송파 인덱스 및 심볼을 매칭한 매칭 테이블을 이용하여 입력된 비트열에 매칭된 부반송파 인덱스 및 심볼에 따라 심볼을 변조할 모듈레이터를 결정하고 해당 모듈레이터로 심볼에 따른 소스 신호를 전송하는 과정을 수행하도록 될 수 있으며, 서브 블록을 분할하는 등의 개념적인 과정을 수행하지 않을 수 있다.
제1 모듈레이터(220) 내지 제4 모듈레이터(250)는 소스 신호를 변조하여 부반송파를 생성한다. 이 때, 제1 모듈레이터(220) 내지 제4 모듈레이터(250)는 상이한주파수 대역의 부반송파를 생성한다. 이에 대해서는 추후 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
바이어스 유닛(260)은 제1 모듈레이터(220) 내지 제4 모듈레이터(250) 중 하나를 통해 생성된 변조 신호에 DC 바이어스를 가하여 해당 신호가 모두 양의 값이 되도록 한다. 바이어스 유닛(260)는 양의 값으로 변환된 변조 신호를 광 송신기(270)로 전송한다.
광 송신기(270)는 바이어스 유닛(260)으로부터 수신한 변조 신호의 순시 전력에 따라 세기를 변조한 광 신호를 발신한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치(110)는 복수의 부반송파 중 하나의 부 반송파만을 신호의 전송에 이용함으로써 DC 바이어스가 증가하지 않으면서 고속으로 데이터를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치를 예시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치(120)는 광 검출기(410), 제1 디모듈레이터(420), 제2 디모듈레이터(430), 제3 디모듈레이터(440) 및 제4 디모듈레이터(450) 및 디텍터(460)를 포함한다.
광 검출기(410)는 송신 장치(110)로부터 발신된 광 신호를 수신하고, 광 신호를 전기 신호인 변조 신호로 변환하고, 변조 신호를 제1 디모듈레이터(420) 내지 제4 디모듈레이터(450)로 전송한다.
제1 디모듈레이터(420) 내지 제4 디모듈레이터(450)는 변조 신호로부터 BPF(Bandpass Filter) 및 RF 동기 검파를 통해 복조 신호를 생성한다. 이 때, 제1 디모듈레이터(420) 내지 제4 디모듈레이터(450)는 상이하게 미리 설정된 4개의 주파수 대역에 해당하는 변조 신호에 대한 복조 신호를 생성하는 디모듈레이터이다. 따라서, 각 모듈레이터 중 어느 하나만이 정상적인 형태의 복조 신호이고, 나머지는 비정상적인 형태의 복조 신호를 출력한다. 즉, 변조 신호는 4개의 주파수 대역 중 어느 하나에 해당하는 신호이고, 각 디모듈레이터 중 어느 하나의 BPF를 통과하여 정상적인 형태의 복조 신호로 변환될 수 있다.
디텍터(460)는 제1 디모듈레이터(420) 내지 제4 디모듈레이터(450)로부터 복조 신호를 수신한다. 디텍터(460)는 각 디모듈레이터로부터 수신한 복조 신호 중 정상적인 형태의 복조 신호(이하, 정상 복조 신호라 지칭)를 검출한다. 예를 들어, 디텍터(460)는 복조 신호와는 별도로 입력 받은 레퍼런스 신호와 각 복조 신호의 유사도(coherence)가 가장 높은 복조 신호를 정상 복조 신호로 검출할 수 있다. 디텍터(460)는 맵핑 테이블을 참조하여 정상적인 형태의 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 정상 복조 신호가 나타내는 심볼과 맵핑되는 비트열을 출력한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 송신 장치(110) 및 수신 장치(120)의 모듈레이터 및 디모듈레이터는 미리 설정된 주파수 대역의 부판송파를 생성 또는 복조한다.
이하, 각 모듈레이터의 주파수 대역의 설정 형태를 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치가 포함하는 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역의 일 예를 예시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치 및 수신 장치가 포함하는 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역의 다른 예를 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, f1 내지 fn은 각 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 부반송파의 주파수 대역이다. 즉, f1은 첫번째 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역이고, fn은 n 번째 모듈레이터 및 디모듈레이터에 할당된 주파수 대역이다. 이 때, 각 주파수 대역 간은 어떤 모듈레이터 및 디모듈레이터에도 할당되지 않는 주파수 대역인 보호 대역이 위치할 수 있다.
또한, 구현 방법에 따라, 도 6과 같이 이웃하는 주파수 대역 서로 직교하도록 각 주파수 대역이 설정될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치(110) 및 수신 장치(120)는 비트열의 연속적인 전송이 발생하더라도 변조 및 복조 과정에서 오류가 발생할 가능성을 낮출 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치가 신호를 송신하는 과정을 예시한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 단계 710에서 송신 장치는 타 디바이스로부터 비트열을 수신한다.
단계 720에서 송신 장치는 맵핑 테이블을 참조하여 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스 및 심볼을 확인한다.
단계 730에서 송신 장치는 상기 심볼에 따른 소스 신호를 미리 지정된 부반송파 중 부반송파 인덱스에 상응하는 주파수 대역의 부반송파인 변조 신호로 변조한다.
단계 740에서 송신 장치는 변조 신호에 DC 바이어스를 가하여 변조 신호를 양의 값을 변환한다.
단계 750에서 송신 장치는 변조 신호의 순시 전력에 따라 세기를 변조한 광 신호를 발신한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치가 신호를 수신하는 과정을 예시한 순서도이다.
단계 810에서 수신 장치는 송신 장치로부터 광 신호를 수신한다.
단계 820에서 수신 장치는 광 신호를 전기 신호인 변조 신호로 변환한다.
단계 830에서 수신 장치는 변조 신호를 복수의 디모듈레이터를 통해 각각 복조하여 복조 신호를 생성한다. 이 때, 각 디모듈레이터는 타 디모듈레이터와는 상이한 주파수 영역의 부반송파를 변조하도록 설계된 디모듈레이터이다.
단계 840에서 수신 장치는 각 디모듈레이터를 통해 복조된 복조 신호 중 정상 복조 신호를 확인한다. 예를 들어, 수신 장치는 각 디모듈레이터의 복조 신호와는 별도로 입력 받은 레퍼런스 신호와 각 복조 신호의 유사도(coherence)가 가장 높은 복조 신호를 정상 복조 신호로 검출할 수 있다.
단계 850에서 수신 장치는 맵핑 테이블을 참조하여 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터에 상응하는 부반송파 인덱스와 정상 복조 신호가 나타내는 심볼에 맵핑되는 비트열을 출력한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치의 모듈레이터에 QPSK를 적용하였을 때 BPSK와 같은 전송 속도로 시간 다이버시티를 얻을 수 있는 성상도 도면이다.
도 9를 참조하면, 송신 장치의 모듈레이터는 연속하여 수신한 소스 신호 중 단일 소스 신호를 전송한 시간 구간을 전송 구간으로 정의하였을 때, 현재 전송 구간에서 소스 신호에 따른 비트를 전송하기 위해 이전 전송 구간의 소스 신호에 따른 비트를 이용한다. 즉, 모듈레이터는 현재 전송 구간의 소스 신호를 Q (Quadrature) 축에 따라 변조하고, 이전 전송 구간의 소스 신호를 I (Inphase)축에 따라 변조하고, 두 신호를 합성하여 변조 신호를 생성한다. 이 때, 송신 장치의 맵퍼(210)는 모듈레이터 중 어느 하나로 현재 전송 구간의 소스 신호를 전송할 때, 이전 구간의 소스 신호를 별도로 전송할 수 있다.
예를 들어, 송신 장치의 각 모듈레이터는 첫 번째 전송 구간 T1에서 QPSK를 적용한 모듈레이터는 첫 번째 비트 d1를 나타내는 소스 신호를 I (Inphase)축에 따라 변조하고 두 번째 비트 d2를 나타내는 소스 신호를 Q (Quadrature) 축에 변조하고, 각 축에 따라 변조한 두 신호를 합성한 변조 신호를 생성한다. 이 때, 전송되는 신호는 d1과 d2의 비트에 따라서 QPSK 신호 성상도상의 4 개의 신호점 중 하나에 대응할 수 있다. 이어서 모듈레이터는 두 번째 전송 구간 T2에서 비트 d3을 전송하기 위해 전송 구간 T1에서 전송한 비트 d2에 따른 소스 신호를 비트 d3와 함께 QPSK 변조하여 변조된 신호를 전송한다. 즉, 모듈레이터는 이전 전송 구간의 비트 d2에 상응하는 소스 신호를 I축에 따라 변조시키고 새로 전송할 비트 d3에 따른 소스 신호를 Q축에 따라 변조하고, 두 신호를 합성하여 변조 신호를 생성한다. 모듈레이터는 세 번째 전송 구간 T3에서도 마찬가지로 T2에서 전송한 비트 d3에 따른 소스 신호를 I축에 따라 변조시키고 새로운 비트 d4에 따른 소스 신호를 Q축에 따라 변조시켜 두 신호를 합성하여 변조 신호를 생성한다. 각 전송 구간에서 전송되는 신호는 두 개의 비트가 변조된 신호지만 두 개의 비트 중 하나는 바로 전의 전송 구간에서 이미 전송 된 비트이므로, 각 전송 구간에서 실질적으로 전송되는 비트는 하나가 되어 BPSK 변조 방식과 전송 속도에 차이가 없다. 하지만 같은 비트를 서로 다른 전송 구간에서 전송함으로 수신 장치에서 시간적으로 다이버시티 효과를 얻을 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 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. 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.

Claims (17)

  1. 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 복수의 모듈레이터;
    맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복수의 모듈레이터 중 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터로 상기 비트열과 맵핑되는 심볼을 나타내는 상기 소스 신호를 전송하는 맵퍼; 및
    상기 변조 신호가 양의 값을 가지도록 DC 바이어스를 가하는 바이어스 유닛; 및
    양의 값을 가지는 상기 변조 신호에 따른 광 신호를 출력하는 광 송신기
    를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 미리 지정된 각 비트열에 대해 상기 복수의 모듈레이터 중 어느 하나에 상응하는 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블인 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    각 상기 모듈레이터는 타 모듈레이터와 상이한 비트열에 대응되는 주파수 대역의 부반송파를 통해 변조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 바이어스 유닛은 상기 모듈레이터 중 어느 하나로부터 상기 변조 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 모듈레이터는,
    이전 전송 구간에 상응하는 소스 신호를 I(In-phase) 채널 및 Q(Quadrature) 채널 중 어느 하나에 따라 변조하여 제1 신호를 생성하고,
    상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 상기 I(In-phase) 채널 및 상기 Q(Quadrature) 채널 중 다른 하나에 따라 변조하여 제2 신호를 생성하고,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 합성하여 상기 변조 신호를 생성
    하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  5. 삭제
  6. 광 신호를 수신하고, 상기 광 신호를 변조 신호로 변환하는 광 검출기;
    상기 변조 신호를 복조하여 복조 신호를 생성하는 복수의 디모듈레이터; 및
    맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정상 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 디텍터;
    를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 미리 지정된 각 비트열에 대해 상기 복수의 디모듈레이터 중 어느 하나에 상응하는 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블인 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    각 상기 디모듈레이터는 타 디모듈레이터와 상이한 비트열에 대응되는 주파수 대역의 부반송파를 복조하여 상기 복조 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 삭제
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 디텍터는 각 상기 복조 신호와 레퍼런스 신호를 비교하여 유사도가 가장 높은 복조 신호를 상기 정상 복조 신호로 판단하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 송신 장치가 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    비트열을 수신하는 단계;
    맵핑 테이블을 참조하여, 복수의 모듈레이터 중 비트열과 맵핑되는 부반송파 인덱스 및 심볼을 확인하는 단계;
    복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 단계;
    상기 변조 신호가 양의 값을 가지도록 DC 바이어스를 가하는 단계; 및
    양의 값을 가지는 상기 변조 신호에 따른 광 신호를 출력하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 미리 지정된 각 비트열에 대해 상기 복수의 모듈레이터 중 어느 하나에 상응하는 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블인 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    각 상기 모듈레이터는 타 모듈레이터와 상이한 비트열에 대응되는 주파수 대역의 부반송파를 통해 변조 신호를 생성하는 모듈레이터인 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 변조하여 변조 신호를 생성하는 단계는,
    상기 복수의 모듈레이터 중 상기 부반송파 인덱스에 상응하는 모듈레이터를 통해 이전 전송 구간에 상응하는 소스 신호를 I(In-phase) 채널 및 Q(Quadrature) 채널 중 어느 하나에 따라 변조하여 제1 신호를 생성하는 단계;
    상기 심볼을 나타내는 소스 신호를 상기 I(In-phase) 채널 및 상기 Q(Quadrature) 채널 중 다른 하나에 따라 변조하여 제2 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 합성하여 상기 변조 신호를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  13. 삭제
  14. 수신 장치가 신호를 수신하는 방법에 있어서,
    광 신호를 수신하는 단계;
    상기 광 신호를 변조 신호로 변환하는 단계;
    복수의 디모듈레이터를 통해 상기 변조 신호를 복조하여 복조 신호를 생성하는 단계; 및
    맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정상 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 맵핑 테이블은 미리 지정된 각 비트열에 대해 상기 복수의 디모듈레이터 중 어느 하나에 상응하는 부반송파 인덱스 및 심볼을 맵핑하는 테이블인 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    각 상기 디모듈레이터는 타 디모듈레이터와 상이한 비트열에 대응되는 주파수 대역의 부반송파를 복조하여 상기 복조 신호를 생성하는 디모듈레이터인 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  16. 삭제
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 복조 신호 중 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정상 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계는,
    각 상기 복조 신호와 레퍼런스 신호를 비교하여 유사도가 가장 높은 복조 신호를 상기 정상 복조 신호로 판단하는 단계; 및
    상기 맵핑 테이블을 참조하여, 상기 정상 복조 신호를 출력한 디모듈레이터의 부반송파 인덱스와 상기 정상 복조 신호가 나타내는 심볼에 따른 비트열을 출력하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
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