KR101906542B1 - 색-시간 인코딩을 갖는 ｗｄｍ 전송을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 WDM 타입의 광학 원격통신 시스템을 위한 전송기 및 수신기에 관련된다. 전송기는, 전송될 각 블록의 심볼에 대해 코드 매트릭스가 관련되고, 매트릭스의 각 성분은 파장 및 채널의 사용에 해당하는, 색-시간 인코더(225)를 사용한다. 전송기는, 각 모듈레이터가 코드 매트릭스에 해당하는 성분의 수단에 의해 채널의 사용 동안 파장에서 레이저 빔을 변조하는, 다중 모듈레이터(220)를 포함한다. 이러한 방식으로 변조된 빔은 광섬유(240)에 멀티플렉싱된다(230). 파장 및 편광 인코딩 모두를 이용하는 다른 실시예가 또한 제안된다.

Description

색-시간 인코딩을 갖는 ＷＤＭ 전송을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR WDM TRANSMISSION WITH CHROMATO-TEMPORAL CODING}

본 발명은 일반적으로 광학 원격통신 분야에 대한 것이고, 보다 상세하게는 파장 분할 멀티플렉싱(Wavelength Division Multiplexing) 또는 WDM을 이용하는 것에 대한 것이다.

파장 분할 멀티플렉싱(WDM)의 기술은 광섬유 통신 분야에서 주지되어 있다. 이는 단일 광섬유에서 다른 파장의 다수의 신호를 멀티플렉싱하는 것으로 구성된다. 이러한 기술은 많은 수의 통신이 동시에 전달되는 것을 가능하게 한다.

도 1은 기술 분에서 통상적으로 사용되는 WDM 타입의 원격통신 시스템을 개략적으로 도시한다.

이러한 시스템에서, 예를 들면 다른 사용자를 위해 의도되는, 데이터 흐름은 레이저(110)에 의해 방출되는 다른 파장에서 광학 신호를 변조한다. 변조가 레이저 다이오드를 구동하는 전류 소스를 변조하여 직접 수행되는 경우 외부 광학 모듈레이터(120)는 없을 수 있는 것이 이해될 것이다.

이러한 방식으로(위상 및/또는 전류에 의해) 변조된 광학 신호는 일반적으로 싱글-모드인 광섬유(140)에서 멀티플렉서(130)에 의해 멀티플렉싱된다. 수신 측에서, 다른 신호는 디멀티플렉서(150)에 의해 파장 디멀티플렉싱되고, 다른 스트림의 데이터는 검출기(160)에 의해 추정된다.

실제로, 광섬유 네트워크의 노드는 전송기 및 수신기로서 동시에 작동한다: 특정 파장은 원격으로 국부 데이터를 전송하기 위해 멀티플렉싱되어 국부적으로 삽입되고, 다른 것은 국부 사용자를 지원하기 위해 디멀티플렉싱되어 삭제된다(add-drop 멀티플렉서).

WDM 타입의 광학 원격통신 시스템은 높은 전송률이 이루어지도록 하지만, 역으로 특정 제한에 구속된다.

첫 번째 제한은 섬유에 주입된 빛의 파워가 그 안에 비-선형 효과를 생성하기에 충분히 높은 때 발생한다. 이는 특히 긴 거리의 전송을 위해 섬유의 감쇠를 보상하기 위해 고-강도 광학 신호를 사용하는 것이 필요할 때의 경우일 수 있다.

즉, 제1 파장에서 전송되는 고-강도 파는 커 효과(Kerr effect)에 의해 제1에 가까운 제2 파장에서 섬유의 인덱스를 변경할 수 있다. 보다 일반적으로는, 2개 파가 광섬유에서 진행할 때 하나의 위상 변조는 다른 것의 강도의 함수로서 관측되고, 역으로도 성립한다. Cross Phase Modulation 또는 XPM의 이름으로 알려진 이러한 현상은 문제의 빛 강도가 높은 경우, 그리고 파장이 가까운 경우 특히 민감하다. 이는 우선 긴 전송 거리(장거리) 상에서 작동하는 높은 스펙트럼 밀도를 갖는 WDM 시스템에, 또한 DWDM(Dense WDM)이라 불리는, 영향을 준다. 이러한 현상은 특히 강도-변조(intensity-modulated) 저-전송(low-transmission) 광학 신호, OOK(On Off Keying) 변조에 의해 변조된, 그리고 위상-변조(PSK) 및/또는 진폭-변조(QAM) 고-전송(high-transmission) 광학 신호가 동시에 전송될 때 특히 나타난다. 스펙트럼 효율 또는, 등가의 방식으로, 변조의 오더가 높을수록, 더 많은 신호 대 잡음비가 이러한 위상 및/또는 진폭 변조 신호의 수신에 저하될 것이다.

다수의 해법이 XPM 변조의 효과를 극복하기 위해 기술분야에서 제안되었다. 특히 광학 신호를 변조하기 위한 신호의 사용, 또는 XPM에 의해 발생하는 색 분산을 보상하거나 사전-보상하기 위한 대체 기술. 변조의 특정 예를 위하여, IEEE Photonics Technology Letters, vol. 14, No. 2, Feb. 2002, pp 155에 기재되고 "CR-RZ-DPSK for suppression of XPM on dispersion-managed long-haul optical WDM transmission on standard single-mode fiber"의 제목인 J. Leibrich et al.의 기사가 참조될 수 있다. 색 분산 보상의 예를 위하여, 특허 출원 US-A-2009/0334224가 참조될 수 있다.

그러나, 이러한 변조 또는 보상 기술은 실행하기에 복잡하다. 또한, 첫 번째 경우, 이들은 일반적으로 섬유에 존재하는 모든 광학 신호가 같은 타입의 변조로 변조되었다고 예상한다. all-or-nothing(OOK) 변조된 신호, 및 상술한 기사에 추천된 CR-RZ-DPSK 변조에 의해 변조된 신호는 섬유에서 결합되어 진행하고, 후자는 XPM 변조에 의해 물론 영향을 받는다.

광학 원격통신 시스템의 다른 제한은 광섬유 내의 Polarization Dependent Loss, 또는 PDL, 및 Polarization Mode Dispersion, 또는 PMD의 현상에 기인한다. 즉, 이상적인 섬유에서, 2개 수직축에 선형-편광된 2개 신호는 같은 감쇠를 받고, 같은 속도로 진행한다. 그러나, 실제에서는, 섬유의 비대칭 결함 및 랜덤 결함은 2개 수직 편광에 다르게 영향을 주고, 섬유에서 획득할 수 있는 최대 전송율을 제한하는 신호의 변형을 이끈다.

여기에서 다시, 출원 US-A-2004/0004755에 기술된 바와 같은 보상 기술, 또는 특허 US-B-7643760에 기술된 바와 같은 각 편광 모드의 독립 변조를 이용하는, 기술분야에서 다른 해법에 제안되었다.

그러나, 이러한 해법은 실행하기에 복잡하고, 특히 높은 스펙트럼 밀도 WDM 시스템의 경우에 그러하다.

본 발명의 일 목적은 상술한 단점을 해결하는 것이고, 특히 XPM 변조의 효과가 쉽게 제거될 수 있고, 두 번째로는, PDL 및 PDM의 효과가 제거될 수 있는, WDM 광학 원격통신 시스템을 위한 전송기/수신기를 제안하는 것이다.

제1 실시예에서 본 발명은 다중 파장을 이용하는 WDM 타입의 광학 원격통신 시스템을 위한 전송기로서,

전송될 각 블록의 데이터

을 다음의 코드 매트릭스로 변환하고,

매트릭스의 각 성분은 다중 파장의 한 채널 사용 및 한 파장에, 그리고 편광 방향에 관련된, 색-시간 인코더로 불리는, 인코더;

파장에 각각 관련되고, 각 모듈레이터는 해당하는 매트릭스 성분의 수단에 의한 채널 사용 동안 파장에서 레이저 빔을 변조하는, 다중 모듈레이터;

광섬유에서 이러한 방식으로 변조된 레이저 빔을 멀티플렉싱할 수 있는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기에 의해 규정된다.

제2 실시예에서 본 발명은 전송될 각 블록의 데이터

을 다음의 코드 매트릭스로 변환하고,

매트릭스의 각 성분은 다중 파장의 한 채널 사용 및 한 파장에, 그리고 편광 방향에 관련된, 색-시간 인코더로 불리는, 인코더;

파장에 각각 관련되고, 각 편광기는 두 편광 방향의 파장에서 레이저 빔을 편광하는, 다중 편광기;

각 모듈레이터는 해당하는 매트릭스 성분의 수단에 의한 채널 사용 동안, 편광 방향으로 편광된, 파장에서 레이저 빔을 변조하는, 다중 모듈레이터;

광섬유에서 이러한 방식으로 편광되고 변조된 레이저 빔을 멀티플렉싱할 수 있는 멀티플렉서에 의해 규정된다.

코드는 바람직하게는 선형이다. 이는 알라마우티 코드(Alamouti's code), 실버 코드(silver code), 골든 코드(golden code), 또는 완전 코드(perfect code)일 수 있다.

본 발명은 또한 제1 실시예에 따른 전송기에 의해 전송되는 심볼의 블록을 수신하고, 다른 파장을 갖는 다중 빔을 디멀티플렉싱할 수 있는 디멀티플렉서를 포함하는 수신기로서,

각 디모듈레이터는 빔 중 하나를 복조하고, 채널의 각 사용 동안 결정 변수를 공급하는, 다중 디모듈레이터; 및

다중 채널 사용 동안 결정 변수를 수신하고, 이로부터 블록의 심볼의 예측을 추론할 수 있는 격자 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기에 관련될 수 있다.

본 발명은 또한 제2 실시예에 따른 전송기에 의해 전송되는 심볼의 블록을 수신하고, 수신된 신호를 다른 파장을 갖는 다중 빔으로 디멀티플렉싱할 수 있는 디멀티플렉서를 포함하는 수신기로서,

각 편광기는 빔 중 하나를 제1 및 제2 편광 방향으로 편광하는, 다중 편광기;

각 디모듈레이터는 편광된 빔 중 하나를 복조하고, 채널의 사용 동안 결정 변수를 공급하는, 다중 디모듈레이터;

다중 채널 사용 동안 결정 변수를 수신하고, 이로부터 블록의 심볼의 예측을 추론할 수 있는 격자 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기에 관련될 수 있다.

격자 디코더는 바람직하게는 스피어 디코더 또는 SB-스택 타입의 디코더, 또는 네트워크의 LLL 감소를 실행하는 격자 디코더이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 발명의 바람직한 실시예에 나타날 것이다.
도 1은 종래기술에서 주지된 WDM 타입의 원격통신 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 WDM 타입의 원격통신 시스템을 위한 전송기를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 WDM 타입의 원격통신 시스템을 위한 수신기를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 WDM 타입의 원격통신 시스템을 위한 전송기를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 WDM 타입의 원격통신 시스템을 위한 수신기를 도시한다.

본 발명의 뿌리의 아이디어는 크로스 위상 변조(XPM)를 피하기 위한 것뿐만 아니라 또한 후자에 의해 기인한 다이버시티를 이용하기 위해 MIMO(Multiple In Multiple Out) 시스템의 시공간 인코딩의 것과 유사한 기술을 이용하는 것이다.

보다 상세하게는, 도 2a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 WDM 광학 원격통신 시스템을 위한 전송기를 개략적으로 도시한다. 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이러한 전송기가 광섬유 네트워크의 add-and-drop 타입의 노드에서 특히 이용될 수 있는 것을 이해할 것이다.

전송기는 M 다중 데이터 스트림을 전송해야 하고, TTI(Time Transmission Interval) 동안 전송될 심볼은 d₁ 내지 d_M인 것으로 예상한다. 이러한 심볼은, 각 블록 또는 심볼의 벡터 (d₁,...,d_M)과 이하에서 색-시간 매트릭스로 불리는 N x T 크기의 매트릭스(C)를 관련시키는 색-시간 인코더(225)에 의해 인코딩된다:

(1)

여기에서 코드의 계수 c_{n ,t}, n=1,...N, t=1,...T(N≥2 및 T≥2)는, 일반적인 규칙으로서, 정보 심볼에 따른 복소 계수이고, N은 전송기에 의해 사용되는 파장의 개수이며, T는 코드의 시간 정도, 즉, PCU(Per Channel Uses)를 나타내는 정수이다.

채널(t)이 이용될 때 계수(c_{n ,t})는 파장(λ_n)에서 레이저(210)에 의해 방출된 광학 신호를 변조한다. 모듈레이터(220)에서 실행되는 변조는 위상 및/또는 진폭 변조일 수 있다. 다른 파장을 위해 사용되는 변조 타입 및 변조 오더는 같을 필요는 없다. 이러한 방식으로 변조된 광학 신호는 멀티플렉서(230)에 의해 멀티플렉싱되고 이어서 광섬유(240)에 전송된다. 채널(t)이 이용되는 동안 매트릭스(C)의 t-번째 벡터-컬럼이 광섬유에 전송되고, T 채널이 사용된 후 매트릭스의 모든 계수가 전송될 것이 이해될 것이다.

시공간 코드의 예에 이어서, 색-시간 코드는 그 전송률에 의해, 즉 채널 사용 당(PCU) 전송하는 정보 심볼의 개수에 의해 특징지어진다. 단일 파장을 위한 전송률보다 N 배 높은 경우 코드는 "완전 비율(full-rate)" 코드로 불린다.

색-시간 인코딩은 선형일 수 있고, 다르게 말하자면 코드의 매트릭스(C)는 다음과 같이 쓰일 수 있다:

vec(C) = Gd (2)

여기에서 vec(C)는 매트릭스(C)의 컬럼 벡터를 연결시켜 획득된 컬럼 벡터이고, d = (d₁,...,d_M)^T이며, G는 NT x M 크기의 매트릭스이며 "코드-생성(code-generating)" 매트릭스로 불린다.

2개 파장(λ₁ 및 λ₂)을 갖는 전송기를 위한 선형 색-시간 인코딩의 제1 예에 따르면, IEEE Journal on selected areas in communications, vol. 16, pp. 1451-1458, Oct. 1998에 게재된 "A transmit diversity technique for wireless communications" 제목의 S.M. Alamouti에 의해 제안된 시공간 인코딩 매트릭스를 사용하는 것이 가능할 수 있다. 알라마우티 코드(Alamouti's code)는 2x2 크기의 매트릭스에 의해 규정된다:

(3)

여기에서 d1 및 d2는 전송될 2개 정보 심볼이고

및

는 이들 각각의 켤레(conjugate)이다.

선형 색-시간 인코딩의 제2 예시 실시예에 따르면, "The golden code: a 2x2 full-rate space-time code with non-vanishing determinants" 제목인 J.C. Belfiore et al.에 의한 논문에 규정된 바와 같은 골든 코드(golden code)를 사용하는 것이 이로울 것이고, 매트릭스는 다음과 같이 주어진다:

(4)

여기에서

이고, 전송될 정보 심볼(d₁ 내지 d₄)는 λ+iμ 형태로 쓰일 수 있는 QAM 콘스틀레이션(constellation)을 갖는 심볼이며, λ 및 μ는 상대적인 정수이다.

골든 코드는 완전-비율이고 최대-다이버시티인 것에서 장점을 갖는다.

선형 색-시간 인코딩의 제3 예시 실시예에 따르면, 예를 들면, IEEE Trans. on Inf. Theory, pages 524-530, vol. 55, No2, Feb. 2009에 게재된 "On fast-decodable space-time block codes" 제목인 E. Biglieri et al.에 의한 논문에, 또는 Proc. of ISIT 2009, Seoul, June 28-July 3, 2009, pp. 2818-2822, "Ideal Structure of the silver code" 제목인 G. Rekaya Ben Othman et al.에 의한 논문에 기재된 실버 코드(silver code)를 사용하는 것이 이로울 것이다.

실버 코드의 매트릭스는 다음과 같이 주어진다:

여기에서

이고, U는 다음과 같이 규정되는 유니타리 매트릭스이다:

실버 코드는 또한 완전-비율이고 최대-다이버시티인 점에서 장점을 갖는다.

색-시간 인코딩의 제4 예시 실시예에 따르면, IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 52, no. 9, pp. 3885-3902, Sep. 2006에 게재된 "Perfect space-time block codes" 제목인 F. Oggier et al.에 의한 논문에 규정된 바와 같이, 어떠한 숫자 N의 파장으로 매트릭스 NxN의 완전 코드(perfect code)가 사용될 수 있다. 완전 코드의 특성은 그것이 완전-비율인 것이고, 변조 콘스틀레이션의 크기가 무한대로 갈 때 그것이 0으로 가지 않는 행렬식(determinant)을 갖는 것이며, 또는 다르게 말하자면 변조 콘스틀레이션에 무관하게 0이 아닌 한계보다 높은 게인을 갖는 것이며, 그것이 콘스틀레이션의 심볼과 같은 오더의 각 인코딩된 심볼에 대한(즉, 매트릭스의 각 요소에 대한) 에너지를 갖는 것이고, 각 인코딩된 심볼에 대해 같은 평균(평균은 N 연속 전송 간격 상에서 취해진다) 에너지를 갖는 것이다. 완전 코드의 예는 IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 55, no. 11, Nov. 2007, pp. 3853-3868에 게재된 "Perfect space-time codes for any number of antennas" 제목인 P. Elia et al.에 의한 논문에서 어떠한 수의 N의 파장(안테나 대신)에 대해서도 발견될 수 있다.

색-시간 인코딩의 제5 실시예에 따르면, 공간 자유도(ST 시스템의 다른 안테나)가 색 자유도(색-시간 시스템의 다른 파장)로 대체되는 것을 제외하면, IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 49, No. 10, pp. 2372-2388, Oct. 2003에 게재된 "Linear threaded algebraic space-time constellations" 제목인 M.O. Damen et al.에 의한 논문에 게재된 바와 같이, TAST(Threaded Algebraic Space Time) 타입의 인코딩 매트릭스가 이용될 수 있다.

어떠한 경우에도, 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 어떠한 색-시간 인코딩 매트릭스가 사용돼도 다른 파장에서 XPM 변조에 의해 유발되는 외란은 종래기술의 시스템에서와 같이 더 이상 반대되지 않지만, 반면에, 인코딩에 의해 유입되는 다른 파장 사이의 의존 관계는 이러한 외란의 민감도를 감소시키도록 사용된다.

도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 WDM 원격통신 시스템을 위한 수신기를 개략적으로 도시한다. 이러한 수신기는 광섬유 네트워크의 add-and-drop 타입의 노드에서 특히 사용될 수 있다.

수신기는 파장(λ₁ 내지 λ_N)을 분리하는 파장 디멀티플렉서(250)를 포함하고, 디모듈레이터(260)는 결정 변수(y_{n ,t})를 공급하며 색-시간 디코더(265)는 이들로부터 정보 심볼(

)의 하드 밸류(hard values)를 추론한다. '260'에서 디모듈레이션 작동은, 자연스럽게, 해당하는 파장에 대해 모듈레이션 작동(220)의 역이다. 보다 상세하게는, 색-시간 디코더는 주어진 전송 간격에 상대적으로 결정 변수(y_{n ,t} n=1,...N, t=1,...,T)를 이용하고, 격자의 점들로부터 심볼(

)을 추론하기 위해, 주지된 방식으로, 격자 디코딩 작동을 수행한다. 격자 디코더는 바람직하게는 스피어 디코더(sphere decoder), LLL(Lenstra, Lenstra, Lovasz) 격자 감소에 의해 도움받는 격자 디코더, 또는 "Augmented Lattice Reduction for MIMO decoding" 제목인 L. Luzzi et al.에 의한 논문에 기술된 바와 같은, 증강(augmented) LLL-감소 격자일 수 있다.

전송 간격 동안, 또는 다른 말로는 N개 연속 채널의 사용 동안, 수신된 신호는 다음의 매트릭스 형태로 표시될 수 있다:

여기에서 Y는 NxT 크기의 매트릭스이고, 그 요소는 y_{n ,t} n=1,...,N, t=1,...,T의 값을 가지며, C는 수신측에서 사용되는 색-시간 인코딩 매트릭스이고, H는 전송 채널을 대표하는 NxN 크기의 복소 계수를 갖는 매트릭스이며, N은 NxT 크기의 노이즈 매트릭스이다.

일방화의 상실 없이, 색-시간 인코딩이 선형이라고 가정되는 경우, 식 (7)은 벡터 형태로 다음과 같이 될 수 있다:

여기에서 F는 코드 G와 매트릭스 H로부터 생성된 매트릭스로부터 획득되는 NTxM 크기의 매트릭스이다. H의 계수는 주지된 방식에서 파일롯 심볼의 수단에 의해 수신기에 의해 예측될 수 있다.

식 (8)은 심볼(d₁,...,d_M)이 QAM 변조 콘스틀레이션에 속하더라도 벡터(vect(Y))가 노이즈가 없는 경우 격자에 속하는 것을 보인다. 예측된 심볼(

)은 프로덕트 콘스틀레이션에 속하는 vect(Y)에 가장 가까운 격자 포인트로부터 디코더(265) 덕분에 획득된다.

하나의 변형에 따르면, 색-시간 디코더는, 예를 들면, Proc. of IEEE Globecom '03의 "Soft-input soft-output lattice sphere decoder for linear channels" 제목인 J. Boutros et al.에 의한 논문에 기술된 타입의 소프트-출력 스피어 디코더를, 또한 LSD(List Sphere Decoder)로 불리는, 사용하는 소프트-출력 디코더일 수 있다. 이러한 디코더는 리스트 알고리즘(list algorithm)을 사용하고, 수신된 신호를 나타내는 포인트를 중심으로 하는 구에 포함되는 격자의 포인트, 또는, 바람직하게는, 맥시멈 라이클리후드(ML 예상)의 의미에서 처음 추정에 해당하는 격자의 포인트, 즉, 수신된 신호에 가장 가까운 콘스틀레이션의 포인트를 명심하여, 정보 심볼의 사후 확률(posterior probabilities)을, LLRs(Logarithms of Likelihood Ratio)의 형태의 예로, 반복 방식으로 결정한다.

다른 변형에 따르면, 색-시간 디코더는 바람직하게는 IEEE International Conf. on wireless and mobile computing, networking and communications, (WiMob), Avignon, France, October 2008에 게재된 "The spherical bound stack decoder" 제목인 R. Ouertani et al.에 의한 논문에 기술된, 또한 참조하여 병합된 특허 출원 FR-A-2930861에 기술된 타입의 Spherical-Bound Stack Decoder를 사용한다. 이러한 변형은 하드 출력을 갖는 버전, 또는 소프트 출력을 갖는 버전의 형태로 존재한다.

도 3a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 WDM 원격통신 시스템을 위한 전송기를 개략적으로 도시한다.

제1 실시예와 달리, 본 전송기는 SPM 변조에 의해 도입된 다이버시티와 Polarisation Dependent Loss의, PDL에 의해 도입된 다이버시티 모두를 사용한다. 이에 따라 XPM 변조의 효과와 polarisation dependent loss PDL의 효과 모두에 대한 보상이 수신기에서 이루어지도록 할 수 있다.

보다 상세하게는, 송신기는 다중 파장 λ₁,...,λ_N을 전송하는 N개의 다중 레이저 소스(310), 각각 두개의 직교 편파를 제공하는 동일한 개수의 다중 편광기(315), 모듈레이터 쌍(321, 322)이 각 파장을 위해 포함된, 2N개의 다중 모듈레이터, 색-시간 인코더(325), 및 편광 및 파장 멀티플렉서(350)를 포함한다. 색-시간 인코더(325)는 심볼 블록 (d₁,...,d_M)을 2N x T 크기의 코드 매트릭스(C)로 인코딩한다:

(9)

여기서 계수 c^II _{n ,t} c^⊥ _n,t 는, 일반적 규칙에 따르면, 정보 심볼 d₁,...d_M에 의해 결정되는 복소 계수이며, 첫째 계수는 파장 λ_N의 빔의 제1 방향 편광을 변조하기 위해 사용되고, 두 번째 계수는 첫 번째에 직교하는 방향의 제2 편광을 변조하기 위해 사용된다. 보다 상세하게는, 각 파장의 제1 모듈레이터(321)는 계수 c^II _{n ,t}를 사용하여 제1 방향 편광을 변조할 것이고, 제2 모듈레이터(322)는 제2 방향 편광을 변조할 것이다. T=2N이 선택되는 것이 바람직할 것이다.

두개의 직교 편광을 사용함으로써 제1 실시예에서 보다 2배 높은 전송 레이트가 달성될 수 있다.

특히, 매트릭스 2Nx2N의 완전 코드가, 상술한 바와 같이, 코드로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 파장과 두 개의 편광의 경우, 4x4 크기의 완전 코드가 사용될 수 있을 것이다.

이와 달리, 공간 자유도가, 다시, 색 자유도에 의해 대체되는 경우를 제외하고, 2006년 7월 미국 시애틀, IEEE 국제 정보 이론 심포지움(International Symposium on Information Theory (ISIT)에서 출간된 "Perfect space-time block codes for parallel MIMO channels" 라는 제목의 S. Yang et al.에 의한 논문에 기재된 타입으로 완전 코드가 사용될 수 있다.

2N의 편광되고 변조된 빔은 따라서 일반적으로 광섬유(340)의 멀티플렉서(350)에 의해 멀티플렉싱된다.

도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 WDM 원격통신 시스템을 위한 수신기를 개략적으로 도시한다.

수신기는 파장 λ₁,...,λ_N을 분리하는 파장 디멀티플렉서(350), 각 파장에 대해 상기 제1 방향 편광에 따라 제1 편광 빔과 상기 제2 방향 편광에 따른 제2 편광 빔을 제공하는 N 다중 편광기를 포함한다. 모듈레이터(361, 262)는, 결정 변수 y^II _{n ,t} 와 y^⊥ _{n, t} 를 생성하는, 각 파장 λ_N에서 제1 및 제2 방향 편광을 각각 변조한다. 이러한 2N의 결정 변수가 색-온도 디코더(365)로 제공된다.

색-온도 디코더(365)는 동일한 전송 간격에 따라 2N의 결정 변수, y^II _{n ,t} 와 y^⊥ _n,t n=1,...,M, t=1,...,T 를 사용하여 이로부터 수신 심볼(

)의 최적 예측을 도출한다.

제1 실시예에서와 같이, 디코더(365)는 상술한 바와 같이 설정된 동일한 변수를 사용하여 격자 디코딩을 구현한다. 특히, 색-온도 디코더(365)를 생산하기 위해 소프트 출력 스피어 디코더가 구현될 수 있다.

당업자는 본 발명의 범위를 넘지 않는 한 타 실시예가 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 송신기는 N' 파장의 제1 서브셋에 관한 제1 실시예에 따른 색-온도 인코딩과 N" 파장의 제2 셋에 관한 제2 실시예에 따른 색-온도 인코딩을 구현할 수 있다. 2N'의 편광 빔과 N"의 비 편광 빔은 이어서 광섬유에서 멀티플렉싱된다. 수신단에서, N"의 편광기와 2N"+N'의 디모듈레이터가 사용되어, 도합 2N"+N'의 결정 변수를 제공한다. 디코더는 이러한 2N"+N' 변수에 대한 격자 디코딩을 수행하고나서 이로부터 예측 심볼(

)을 도출한다.

제1 실시예에서 기재된 색-온도 디코딩 변수는 또한 제2 실시예에서, 필요한 부분은 수정되어, 적용가능하다.

Claims (9)

1. 다중 파장을 이용하는 WDM 타입의 광학 원격통신 시스템을 위한 전송기로서,
   전송될 각 블록의 데이터

   

   을 다음의 코드 매트릭스로 변환하고,
   

   

   
   상기 매트릭스의 각 성분은 상기 다중 파장의 한 채널 사용 및 한 파장에, 그리고 편광 방향에 관련된, 색-시간 인코더로 불리는, 인코더(325);
   상기 파장에 각각 관련되고, 각 편광기는 두 편광 방향의 파장에서 레이저 빔을 편광하는, 다중 편광기(315);
   각 모듈레이터는 해당하는 매트릭스 성분의 수단에 의한 채널 사용 동안, 편광 방향으로 편광된, 파장에서 레이저 빔을 변조하고, 각 파장의 상기 두 방향은 이러한 수단에 의해 변조되는, 다중 모듈레이터(321, 322); 및
   광섬유(340)에서 이러한 방식으로 편광되고 변조된 레이저 빔을 멀티플렉싱할 수 있는 멀티플렉서(330)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전송기.
2. 제1 항에 있어서, 상기 코드는 선형인 것을 특징으로 하는 전송기.
3. 제2 항에 있어서, 상기 코드는 알라마우티 코드(Alamouti's code)인 것을 특징으로 하는 전송기.
4. 제2 항에 있어서, 상기 코드는 실버 코드(silver code) 또는 골든 코드(golden code)인 것을 특징으로 하는 전송기.
5. 제2 항에 있어서, 상기 코드는 완전 코드(perfect code)인 것을 특징으로 하는 전송기.
6. 제1 항에 따른 전송기에 의해 전송되는 심볼의 블록을 수신하고, 수신된 신호를 다른 파장을 갖는 다중 빔으로 디멀티플렉싱할 수 있는 디멀티플렉서(250)를 포함하는 수신기로서,
   각 편광기는 상기 빔 중 하나를 제1 및 제2 편광 방향으로 편광하는, 다중 편광기(355);
   각 디모듈레이터는 상기 편광된 빔 중 하나를 복조하고, 채널의 사용 동안 결정 변수를 공급하는, 다중 디모듈레이터(361, 362); 및
   다중 채널 사용 동안 상기 결정 변수를 수신하고, 이로부터 상기 블록의 심볼의 예측을 추론할 수 있는 격자 디코더(365)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
7. 제6 항에 있어서, 상기 격자 디코더는 스피어 디코더(sphere decoder)인 것을 특징으로 하는 수신기.
8. 제6 항에 있어서, 상기 격자 디코더는 SB-스택 타입(SB-stack type)의 디코더인 것을 특징으로 하는 수신기.
9. 제6 항에 있어서, 상기 격자 디코더는 네트워크의 LLL 감소를 수행하는 것을 특징으로 하는 수신기.
   

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