KR102128201B1 - Differential polarization Shift Keying based Optical Transmitter/Receiver and Method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 차등 편광 천이 기반 광 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical transmitting and receiving device and method, and to a differential polarization transition based optical transmitting and receiving device and method.
기존의 광 통신 시스템 중 직접 검파(Direct detection: DD) 시스템은 광 신호의 세기를 변조하여 전송하고, 수신된 광 신호의 세기를 검출하여 신호를 복조하는 세기 변조(Intensity Modulition: IM) 기법이 주로 이용되었으나, 최근에는 광원의 주요 특성 중 하나인 편광 상태를 천이하여 변조하는 편광 천이(Polarization Shift Keying: PSK) 변조 기법이 주목 받고 있다.Among the existing optical communication systems, the direct detection (DD) system modulates and transmits the intensity of an optical signal, and detects the intensity of the received optical signal to demodulate the signal, and mainly employs an intensity modulation (IM) technique. Although used, a polarization shift keying (PSK) modulation technique that modulates by shifting and modulating a polarization state, which is one of the main characteristics of a light source, has recently attracted attention.
세기 변조 기법을 이용하는 직접 검파 시스템에서 수신기는 수신된 광 신호의 세기만을 검출하는 반면, 편광 천이 변조 기법을 이용하면 편광 다이버시티(Polarization Diversity)를 이용할 수 있다는 장점이 있다.In the direct detection system using the intensity modulation technique, the receiver detects only the intensity of the received optical signal, while using the polarization shift modulation technique has the advantage of using polarization diversity.
그러나 편광 천이 변조된 신호가 단일 모드 광섬유(Fiber)를 통해 전송되는 경우, 광섬유의 전송 거리 또는 광섬유의 물리적 변화요인(온도, 진동, 외부적인 구부러짐 등의 변화) 등에 의해 광 신호의 편광상태(States of Polarization: SOP)가 변화하게 된다. 따라서 복잡한 편광상태 유지 장치나 트래킹 기법이 요구되어 수신 신호를 복조하기 위한 구조가 복잡해진다는 문제가 있다.However, when a signal modulated by a polarization transition is transmitted through a single mode optical fiber, the polarization state of the optical signal due to the transmission distance of the optical fiber or the physical change factor of the optical fiber (change in temperature, vibration, external bending, etc.) of Polarization: SOP). Accordingly, there is a problem that a structure for demodulating a received signal is complicated because a complicated polarization state maintaining device or a tracking technique is required.
이러한 편광상태 변화를 고려하여 두 인접 심볼의 편광상태 변화만을 변조하는 차등 편광 천이(differential polarization shift keying) 변조 송수신 시스템이 제안되었으나, 여전히 수신 신호를 복조하기 위한 구조의 복잡도가 높고 지연 소자를 사용하여 광 간섭계를 복조함에 따라 간섭계 내의 파장의 흔들림이나 간섭 경로간의 위상차를 정확하게 매칭하기 어려워 안정성에 문제가 있다.A differential polarization shift keying modulation transmission/reception system that modulates only the change in polarization state of two adjacent symbols in consideration of the change in polarization state has been proposed, but the structure of the structure for demodulating the received signal is high and a delay element is used. As the optical interferometer is demodulated, it is difficult to accurately match the phase difference between the wavering and the interfering paths in the interferometer.
본 발명의 목적은 편광상태 유지/트래킹 장치를 요구하지 않아 저 복잡도로 신호를 복조할 수 있는 차등 편광 천이 기반 광 송수신 장치 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a differential polarization transition based optical transmission and reception device and method that can demodulate a signal with low complexity by not requiring a polarization state maintaining/tracking device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차등 편광 천이 기반 광 송신 장치는 광원에서 방출된 광을 서로 수직 방향의 X 편광과 Y 편광으로 편광 분배하는 편광 분배기; 입력 데이터에 따라 이전 획득된 변환 데이터의 x 원소와 y 원소를 각각 가변하여 변환 데이터를 획득하는 데이터 변환부; 상기 변환 데이터의 x 원소와 y 원소에 따라 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 조절하는 변조부; 및 광 세기가 조절된 X 편광과 Y 편광을 결합하여 송신 편광 신호를 획득하는 편광 결합기; 를 포함한다.Differential polarization transition-based optical transmission device according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a polarization distributor for distributing the light emitted from the light source to X polarization and Y polarization in the vertical direction of each other; A data converter configured to obtain transformed data by varying x elements and y elements of previously obtained transformed data according to input data; A modulator for adjusting the light intensity of each of the X polarization and the Y polarization according to the x and y elements of the converted data; And a polarization combiner that combines X-polarized light and Y-polarized light to obtain a transmitted polarization signal. It includes.
상기 데이터 변환부는 이전 획득된 변환 데이터(En-1)와 입력 데이터(Dn)에 기반하여 변환 데이터(En)를 수학식The data conversion unit converts the data previously obtained (E n-1) and input data (D n) converting data (E n) based on the equation
(여기서 Mθ는 이전 변환 데이터(En-1)의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 입력 데이터(Dn)에 따라 변환하기 위한 상태 변환 함수로서 이고, θ는 입력 데이터(Dn)에 대응하는 편광 회전 각도로서, 입력 데이터의 값(Dn)이 "1"이면 이전 변환 데이터(En-1)의 편광 각도로부터 π/2 회전(SOP + π/2)하고, "0"이면 -π/2회전(SOP - π/2)한다.)에 따라 획득할 수 있다.(Where M θ is a state conversion function for converting the X polarization (X) and Y polarization (Y) of the previous transform data (E n-1 ) according to the input data (D n ). , And θ is a polarization rotation angle corresponding to the input data D n , and if the value D n of the input data is “1”, π/2 rotation (SOP) from the polarization angle of the previous conversion data E n-1 + π/2), and if it is "0", it can be obtained according to -π/2 rotation (SOP-π/2).
상기 데이터 변환부는 초기 변환 데이터(E0)의 x 원소와 y원소가 서로 다른 기지정된 초기값을 갖도록 미리 설정할 수 있다.The data conversion unit may be set in advance such that x elements and y elements of the initial conversion data E 0 have different predetermined initial values.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 수신 장치는 광 선로를 통해 인가된 수신 편광 신호에서 원평광 및 타원편광을 필터링하여 선편광을 추출하는 선편광 조절기; 상기 선편광 조절기에서 추출된 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광과 Y축 방향의 Y 편광으로 분배하는 편광 분배기; 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 검출하여 X 편광값과 Y 편광값을 획득하는 광 검출부; 및 상기 X 편광값과 상기 Y 편광값에 대응하는 x 원소 및 y 원소를 갖는 수신 변환 데이터를 획득하고, 연속하여 획득된 수신 변환 데이터의 x 원소와 y 원소의 변화를 이용하여 광 송신 장치가 전송한 입력 데이터를 복원하는 데이터 복원부; 를 포함한다.An optical receiving apparatus according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is a linear polarization regulator for extracting linear polarization by filtering the circular polarized light and elliptical polarized light from the received polarization signal applied through the optical line; A polarization divider for distributing the linearly polarized light extracted from the linearly polarized light regulator into a predetermined X-axis direction X polarization and a Y-axis direction Y polarization; A light detection unit that detects the light intensity of each of the X polarization and the Y polarization and obtains an X polarization value and a Y polarization value; And receiving transformed data having x and y elements corresponding to the X polarized value and the Y polarized value, and transmitted by the optical transmission apparatus by using changes in the x and y elements of the received transformed data successively. A data restoration unit to restore one input data; It includes.
상기 데이터 복원부는 x 원소와 y 원소를 갖는 상기 수신 변환 데이터를 복소수 형태로 표현하고, 복소수 형태로 표현된 이전 수신 변환 데이터와 현재 수신 변환 데이터 사이의 위상 변화에 따라 상기 입력 데이터를 획득할 수 있다.The data restoration unit may express the received transform data having x elements and y elements in a complex number form, and obtain the input data according to a phase change between previous received transform data expressed in a complex number form and current received transform data. .
상기 데이터 복원부는 연속하여 획득되는 수신 변환 데이터 중 초기 기지정된 개수의 수신 변환 데이터(RE0, RE1, RE2)와 기저장된 파일럿 변환 데이터(E0, E1)로부터 수학식The data restoration unit is a mathematical expression from the initially determined number of received transform data (RE 0 , RE 1 , RE 2 ) and pre-stored pilot transform data (E 0 , E 1 ) among the received transform data continuously acquired.
(여기서 R(tn)은 이전 변환 데이터(En-1)와 변환 데이터(En)가 인가되는 동안 발생되는 편광 상태 변화를 나타내고, R(tn-1) ≒ R(tn)이다.)에 따라 이후 변환 데이터(E2, E3, ..., EN)를 획득하고, 획득된 변환 데이터(E2, E3, ..., EN)의 변화로부터 상기 입력 데이터를 복원할 수 있다.(Where R(t n ) represents the change in polarization state that occurs while the previous conversion data (E n-1 ) and the conversion data (E n ) are applied, and R(t n-1 ) ≒ R(t n ) .) to obtain the conversion data (E 2 , E 3 , ..., E N ) afterwards, and the input data from the change of the obtained conversion data (E 2 , E 3 , ..., E N ) Can be restored.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차등 편광 천이 기반 광 송신 방법은 광원에서 방출된 광을 서로 수직 방향의 X 편광과 Y 편광으로 편광 분배하는 단계; 입력 데이터에 따라 이전 획득된 변환 데이터의 x 원소와 y 원소를 각각 가변하여 변환 데이터를 획득하는 단계; 상기 변환 데이터의 x 원소와 y 원소에 따라 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 조절하는 단계; 및 광 세기가 조절된 X 편광과 Y 편광을 결합하여 송신 편광 신호를 획득하고, 획득된 상기 송신 편광 신호를 광선로를 통해 전송하는 단계; 를 포함한다.Differential polarization transition based light transmission method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of distributing the polarized light emitted from the light source to X polarization and Y polarization in the vertical direction to each other; Obtaining transformed data by varying x and y elements of previously obtained transformed data according to input data; Adjusting light intensity of each of the X polarization and the Y polarization according to the x element and the y element of the converted data; And combining the X-polarized light and the Y-polarized light intensity to obtain a transmission polarization signal, and transmitting the obtained transmission polarization signal through an optical path; It includes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 수신 방법은 광 선로를 통해 인가된 수신 편광 신호에서 원평광 및 타원편광을 필터링하여 선편광을 추출하는 단계; 추출된 상기 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광과 Y축 방향의 Y 편광으로 분배하는 단계; 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 검출하여 X 편광값과 Y 편광값을 획득하는 단계; 및 상기 X 편광값과 상기 Y 편광값에 대응하는 x 원소 및 y 원소를 갖는 수신 변환 데이터를 획득하고, 연속하여 획득된 수신 변환 데이터의 x 원소와 y 원소의 변화를 이용하여 광 송신 장치가 전송한 입력 데이터를 복원하는 단계; 를 포함한다.A light receiving method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of extracting linearly polarized light by filtering circularly polarized light and elliptical polarized light from a received polarization signal applied through an optical line; Distributing the extracted linearly polarized light into a predetermined X-axis direction X polarization and a Y-axis direction Y polarization; Detecting the light intensity of each of the X polarization and the Y polarization to obtain an X polarization value and a Y polarization value; And receiving transformed data having x and y elements corresponding to the X polarized value and the Y polarized value, and transmitted by the optical transmission apparatus by using changes in the x and y elements of the received transformed data successively. Restoring one input data; It includes.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 광 송수신 장치 및 방법은 기지정된 초기값을 갖는 초기 변환 데이터로부터 인가되는 입력 데이터에 대응하여 가변되는 값을 갖는 변환 데이터를 생성 및 차등 편광 변조하여 송신 편광 신호를 전송하고, 광 선로를 통해 인가된 수신 편광 신호의 X 편광과 Y 편광의 광 세기를 검출하여 획득되는 수신 변환 데이터의 변화에 따라 입력 데이터를 정확하게 획득할 수 있다. 수신 변환 데이터의 변화에 따라 복원 데이터를 획득하므로, 광 선로에 의한 편광 상태 변화에 영향을 무시할 수 있어 차등 복조 또는 편광상태 유지/트래킹을 위한 별도의 구성을 요구하지 않는다. 그러므로 저 복잡도로 신호를 복조할 수 있고, 지연 소자를 사용하지 않아 빠르고 정확하게 입력 데이터를 복원할 수 있다.Therefore, the optical transmission/reception apparatus and method according to an embodiment of the present invention generates and converts differential polarization modulation to transmit polarization signals by generating and converting differential polarization modulation data corresponding to input data applied from initial transform data having a predetermined initial value. Transmitting and detecting the light intensity of the X polarization and the Y polarization of the received polarization signal applied through the optical line, it is possible to accurately obtain the input data according to the change of the received conversion data. Since the reconstructed data is obtained according to the change of the received conversion data, the influence on the change in the polarization state by the optical line can be neglected, so that no separate configuration for differential demodulation or maintaining/tracking the polarization state is required. Therefore, the signal can be demodulated with low complexity, and input data can be quickly and accurately restored without using a delay element.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신 시스템의 개략적 구조를 나타낸다.
도 2는 도 1의 데이터 변환부에서 입력 데이터에 따라 획득되는 변환 데이터의 일예를 나타낸다.
도 3은 도 1의 변조부의 상세 구성을 나타낸다.
도 4는 도 1의 데이터 복원부가 복원 데이터를 획득하는 개념을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신 방법을 나타낸다.1 shows a schematic structure of an optical transmission/reception system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an example of conversion data obtained according to input data in the data conversion unit of FIG. 1.
3 shows a detailed configuration of the modulator of FIG. 1.
FIG. 4 illustrates a concept in which the data restoration unit of FIG. 1 acquires restoration data.
5 shows an optical transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. And, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, not to exclude other components, unless otherwise stated. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or hardware. And software.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신 시스템의 개략적 구조를 나타내고, 도 2는 도 1의 데이터 변환부에서 입력 데이터에 따라 획득되는 변환 데이터의 일예를 나타내며, 도 3은 도 1의 변조부의 상세 구성을 나타낸다. 그리고 도 4는 도 1의 데이터 복원부가 복원 데이터를 획득하는 개념을 나타낸다.1 shows a schematic structure of an optical transmission/reception system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows an example of conversion data obtained according to input data in the data conversion unit of FIG. 1, and FIG. 3 shows modulation of FIG. 1 The detailed structure of the part is shown. And FIG. 4 shows the concept of the data restoration unit of FIG. 1 obtaining the restoration data.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 광 송수신 시스템은 광 송신 장치(100) 및 광 수신 장치(200)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the optical transmission/reception system of the present embodiment includes an
광 송신 장치(100)는 광원(110), 편광 분배기(120), 데이터 변환부(130), 제1 변조부(140), 제2 변조부(150) 및 편광 결합기(160)를 포함한다.The
광원(110)은 미리 지정된 파장과 파형의 CW(continuous wave) 모드의 광을 생성하여 방출한다. 광원(110)은 일예로 레이저 다이오드(laser diode) 등으로 구현될 수 있다.The
편광 분배기(120)는 광원(110)에서 방출된 광을 인가받아 전기장 벡터(또는 자기장 벡터)의 진동 방향이 지정된 방향으로 고정된 2개의 선편광으로 분리한다. 여기서 분리된 2개의 선편광의 전기장 벡터(또는 자기장 벡터)는 서로 수직(90도)인 방향으로 고정된다. 설명의 편의를 위하여 본 실시예에서는 2개의 선편광 중 하나는 X축 방향의 X 편광(X)이고, 나머지 하나는 X 편광(X)과 수직인 Y축 방향의 Y 편광(Y)으로 분배되는 것으로 가정한다. 편광 분배기(120)는 분리된 2개의 선편광을 각각 제1 변조부(140) 및 제2 변조부(150)로 출력한다.The
데이터 변환부(130)는 전송하고자 하는 N비트(여기서 N은 자연수)의 입력 데이터(D = {D1, D2, D3, ... DN})를 인가받고, 인가된 입력 데이터(D)를 기지정된 방식으로 변환하여 변환 데이터(E)를 출력한다. 데이터 변환부(130)는 기지정된 행렬 값을 갖는 초기 변환 데이터(E0)로부터 인가된 입력 데이터(D)에 따라 이후 변환 데이터(E1, E2, E3, ... EN)를 획득한다.The
변환 데이터(E)는 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각에 대응할 수 있도록 2행 1렬의 행렬 형태()로 획득될 수 있으며, 일예로 초기 변환 데이터(E0)의 두 개의 원소(Ex0, Ey0)는 서로 다른 값의 초기값(A, 0)()을 가질 수 있다. 이는 변환 데이터(E1, E2, E3,... EN)가 차등 편광 천이 변조 기법에 용이하게 적용될 수 있도록 하기 위함으로, x 원소(Ex0)는 X 편광(X)에 대응하고, y 원소(Ey0)는 Y 편광(Y)에 대응한다.The transform data (E) is a matrix form of 2 rows and 1 column to correspond to X polarization (X) and Y polarization (Y), respectively. ), for example, two elements (E x0 , E y0 ) of the initial transform data (E 0 ) are different initial values (A, 0) ( ). This is because the transform data (E 1 , E 2 , E 3 ,... E N ) can be easily applied to the differential polarization transition modulation technique, where the x element (E x0 ) corresponds to X polarization (X) , y element (E y0 ) corresponds to Y polarization (Y).
상기한 바와 같이, X 편광(X)과 Y 편광(Y)은 서로 수직인 편광이며, 데이터 변환부(130)는 인가되는 이전 획득된 변환 데이터(E0, E1, E2, ... EN-1)와 입력 데이터(D)에 기반하여 변환 데이터(E1, E2, E3, ... EN)의 편광상태(SOP)를 변환하기 위한 변환 데이터를 수학식 1에 따라 획득한다.As described above, the X polarization (X) and the Y polarization (Y) are polarizations perpendicular to each other, and the
여기서 Mθ는 이전 변환 데이터(En-1)의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 입력 데이터(Dn)에 따라 변환하기 위한 상태 변환 함수로서 이고, θ는 입력 데이터(Dn)에 대응하는 편광 회전 각도로서, 입력 데이터의 값(Dn)이 "1"이면 이전 변환 데이터(En-1)의 편광 각도로부터 π/2 회전(SOP + π/2)하고, "0"이면 -π/2회전(SOP - π/2)한다.Here, M θ is a state conversion function for converting X polarization (X) and Y polarization (Y) of the previous transform data (E n-1 ) according to the input data (D n ). , And θ is a polarization rotation angle corresponding to the input data D n , and if the value D n of the input data is “1”, π/2 rotation (SOP) from the polarization angle of the previous conversion data E n-1 + π/2), and if "0", -π/2 rotation (SOP-π/2).
일예로 초기 변환 데이터(E0)가 이고, 입력 데이터(D1)의 값이 "1"이면, 변환 데이터(E1)는 로 획득되는 반면, 입력 데이터(D1)의 값이 "0"이면, 변환 데이터(E1)는 로 획득될 수 있다. 그리고 동일한 방식으로 수학식 1에 따라 이후 변환 데이터(E2, E3, E4, ... EN)가 이후 입력 데이터(D2, D3, D4, ... DN)에 따라 획득될 수 있다.For example, the initial conversion data (E 0 ) , And if the value of the input data D 1 is "1", the conversion data E 1 is On the other hand, if the value of the input data D 1 is "0", the converted data E 1 is Can be obtained with And in the same way, the subsequent transformed data (E 2 , E 3 , E 4 , ... E N ) according to
도 2는 도 1의 데이터 변환부에서 입력 데이터에 따라 획득되는 변환 데이터의 일예를 나타낸다.FIG. 2 shows an example of conversion data obtained according to input data in the data conversion unit of FIG. 1.
여기서 초기 변환 데이터(E0)는 상기한 바와 같이 인 것으로 가정하고, 입력 데이터(D)는 "1011"의 4비트 값을 가지는 것으로 가정한다. 이 경우, 변환데이터(E0, E1, E2, E3, E4)는 도 2에서와 같이 로 획득된다.Here, the initial conversion data E 0 is as described above. It is assumed that the input data D has a 4-bit value of "1011". In this case, the conversion data (E 0 , E 1 , E 2 , E 3 , E 4 ) is as shown in FIG. 2. Is obtained by
제1 변조부(140) 및 제2 변조부(150)는 변조부를 구성하고, 각각 편광 분배기(120)에서 분배된 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 중 대응하는 편광을 인가받는다. 그리고 데이터 변환부(130)에서 입력 데이터(D)에 따라 변환된 변환 데이터(E)의 대응하는 원소(Ex, Ey)를 인가받아, 인가된 원소(Ex, Ey)에 따라 대응하는 X 편광(X)과 Y 편광(Y)의 광세기를 조절하여 출력한다.The
도 3을 참조하여 상세하게 설명하면, 제1 변조부(140)는 2개의 편광 조절기(141, 143) 와 2개의 편광 조절기(141, 143) 사이에 배치되는 광세기 변조기(142)를 포함한다. 2개의 편광 조절기(141, 143) 중 제1 편광 조절기(141)는 편광 분배기(120)에서 분배된 X 편광(X)을 인가받아 X 편광(X)의 편광 방향이 가능한 정밀하게 X축 방향이 되도록 조절한다. 비록 편광 분배기(120)가 광원(110)에서 제공되는 광을 X축 방향과 Y축 방향의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)으로 분배하여 전달하지만, 광세기 변조기(124)는 입력되는 편광에 따라 출력이 변화하는 편광 의존도를 가지므로, 광세기 변조기(124)의 편광 의존도를 고려하여 광세기 변조기(124)로 입력되는 X 편광(X)은 정확한 X축 방향의 편광 상태를 갖도록 최적화 될 필요가 있다. 이에 제1 편광 조절기(141)는 변조의 정확도를 향상시키기 위해 X 편광(X)을 정밀하게 조절하여, 광세기 변조기(142)로 전달한다.Referring to FIG. 3 in detail, the
광세기 변조기(142)는 데이터 변환부(130)에서 획득된 변환 데이터(E) 중 x 원소(Ex)를 인가받고, x 원소(Ex)의 값에 따라 제1 편광 조절기(141)에서 전달되는 X 편광(X)의 광세기를 조절한다. 광세기 변조기(142)는 x 원소(Ex)의 값이 A이면, X 편광(X)의 광세기를 기지정된 크기로 조절하고, x 원소(Ex)의 값이 0이면, X 편광(X)의 세기가 0이 되도록 조절하며, x 원소(Ex)의 값이 -A 이면, X 편광(X)이 -X 축 방향으로 기지정된 크기가 되도록 조절하여 출력한다. The
제2 편광 조절기(143)는 광세기 변조기(142)에서 세기 변조된 X 편광(X)이 다시 정밀하게 X축 방향(또는 -X 축 방향)이 되도록 조절하여 제2 변조부(150)에서 변조되어 출력되는 Y 편광(Y)과 수직을 이루도록 한다.The
유사하게, 제2 변조부(150) 또한 2개의 편광 조절기(151, 153)와 2개의 편광 조절기(151, 153) 사이에 배치되는 광세기 변조기(152)를 포함한다. 2개의 편광 조절기(151, 153)는 광세기 변조기(152)의 전후에 배치되어, 광세기 변조기(152)로 입력되는 Y 편광(Y)과 광세기 변조기(152)에서 출력되는 Y 편광(Y)이 정밀하게 Y축 방향이 되도록 조절한다.Similarly, the
제1 변조부(150)와 제2 변조부(150)가 각각 광세기 변조기(142, 152)의 전후에 2개의 편광 조절기((141, 143), (151, 153))를 포함하여, X 편광(X)과 Y 편광(Y)의 방향을 정확하게 조절함으로써, X 편광(X)과 Y 편광(Y) 사이의 간섭이 최소화되도록 할 수 있다.The
그리고 광세기 변조기(152)는 변환 데이터(E) 중 y 원소(Ey)를 인가받고, y 원소(Ey)의 값에 따라 제1 편광 조절기(151)에서 전달되는 Y 편광(Y)의 광세기를 조절하여 출력한다.In addition, the
편광 결합기(160)는 제1 변조부(140)와 제2 변조부(150)에서 전달되는 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 결합하여 송신 편광 신호를 광 선로(300)로 출력한다.The
광 수신 장치(200)는 선편광 조절기(210), 편광 분배기(220), 제1 광 검출기(230), 제2 광 검출기(240) 및 데이터 복원부(250)를 포함한다.The
선편광 조절기(210)는 송신 편광 신호가 광 선로(300)를 통해 전달된 수신 편광 신호를 인가받고, 인가된 수신 편광 신호에서 선편광을 추출하여 출력한다. 상기한 바와 같이, 광 송신 장치(100)에서 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각이 X축과 Y축 방향에 대한 선편광으로 광 선로(300)로 인가될지라도 광 선로(300)를 통해 광 수신 장치(200)로 전송되는 동안 편광 상태가 변화하게 된다. 이때, X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각은 편광 각도가 변화할 뿐만 아니라, 선편광이 원편광 또는 타원편광으로 변화하게 될 수도 있다. 선편광 조절기(210)는 광 선로(300)를 통해 전송된 수신 편광 신호에서 원편광 및 타원편광을 제거하고 선편광만이 전달되도록 필터링한다. 여기서 선편광 조절기(210)는 일예로 X, Y 편광에 실린 신호의 비율을 균일하게 맞춰주어 복조 시 신호 파워 불균형에 의한 오류가 발생되는 것을 방지하기 위해 45도 선편광 조절기가 이용될 수 있다.The
편광 분배기(220)는 선편광 조절기(210)에서 추출된 선편광을 인가받고, 인가된 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광(X)과 Y축 방향의 Y 편광(Y)으로 분배한다. 편광 분배기(220)는 광 송신 장치(100)의 편광 분배기(120)와 마찬가지로, 광을 인가받아 X 편광(X)과 Y 편광(Y)으로 분배한다. 그리고 분배된 X 편광(X)을 제1 광 검출기(230)로 전달하고, Y 편광(Y)을 제2 광 검출기(240)로 전달한다.The
제1 광 검출기(230)와 제2 광 검출기(240)는 광 검출부를 구성하며, 각각 편광 분배기(220)에서 분배된 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 중 대응하는 편광을 인가받아 각 편광의 광 세기를 검출하여 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)을 데이터 복원부(250)로 전달한다.The
데이터 복원부(250)는 제1 및 제2 광 검출기(230, 240)가 검출한 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)을 인가받고, X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)을 동기화하여 변환 데이터(E = {E0, E1, E2, ... EN})를 복원한 수신 변환 데이터(RE = {RE0, RE1, RE2, ... REN})를 획득한다. 그리고 획득된 수신 변환 데이터(RE)의 변화에 따라 입력 데이터(D = {D1, D2, D3,... DN})를 복원한다.The
제1 및 제2 광 검출기(230, 240)에서 획득된 X 편광값(Sx)은 변환 데이터(E)의 x 원소(Ex)에 대응하고, Y 편광값(Sy)은 y 원소(Ey)에 대응하는 것으로 볼 수 있다.The X polarization values S x obtained in the first and
그리고 데이터 복원부(250)는 수신 변환 데이터(REn)를 순차적으로 획득하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 이전 획득된 수신 변환 데이터(REn-1)와 현재 획득된 수신 변환 데이터(REn) 사이의 변화로부터 입력 데이터(Dn)를 복원한다.And a
데이터 복원부(250)는 일예로 획득되는 수신 변환 데이터(REn)의 x 원소(RExn)를 실수부로, 그리고 y 원소(REyn)를 허수부로 설정하여, 수신 변환 데이터(En)를 Exn + j(Eyn)과 같이 복소수 형태로 표현할 수 있으며, 복소수 형태로 표현된 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 현재 수신 변환 데이터(REn) 사이의 위상 변화로부터 입력 데이터(Dn)를 추출할 수 있다. 즉 수학식 1에 기초하여, 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 현재 수신 변환 데이터(REn) 사이의 위상 변화가 π/2이면 입력 데이터(Dn)를 "1"로 획득하고, 위상 변화가 -π/2이면 입력 데이터(Dn)를 "0"으로 획득할 수 있다.The
데이터 복원부(250)는 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)을 그대로 x 원소(Ex) 및 y 원소(Ey)로서 적용하여 수신 변환 데이터(RE)를 획득할 수도 있으나, 노이즈 등으로 인해 x 원소(REx)와 y 원소(REy)의 값을 오판별하지 않도록 문턱범위(α)를 설정하고, 문턱범위에 따라 x 원소(Ex)와 y 원소(Ey)가 각각 0인지 또는 양의 값(A)과 음의 값(-A) 중 하나인지 판별하여, 수신 변환 데이터(RE)를 획득할 수 있다.The
일예로 데이터 복원부(250)는 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)이 각각 기지정된 문턱범위(α) 이내의 값이면, 수신 변환 데이터(RE)의 x 원소(REx)와 y 원소(REy)가 0의 값인 것으로 판별하고, 문턱범위(α)를 초과하면 x 원소(REx)와 y 원소(REy)가 A의 값인 것으로 판별할 수 있으며, 문턱범위(α)는 일예로 제1 및 제2 광 검출기(230, 240)가 출력하는 X 편광값과 Y 편광값의 범위가 -1 ≤ Sx, Sy ≤ 1일때, -0.1 ≤ α ≤ 0.1로 설정될 수 있다.For example, if the X polarization value S x and the Y polarization value S y are respectively within a predetermined threshold range α, the
한편 데이터 복원부(250)는 이전 판별된 수신 변환 데이터(REn-1)의 x 원소(RExn-1)의 값과 y 원소(REyn-1)의 값과 현재 판별된 수신 변환 데이터(REn)의 x 원소(RExn)의 값과 y 원소(REyn)의 값 각각의 변화에 따라 입력 데이터(Dn)를 획득할 수 있다. 즉 이전 x 원소(RExn-1)의 값과 y 원소(REyn-1)의 값에 비해 x 원소(RExn)의 값과 y 원소(REyn)의 값의 변화가 음의 변화(-A)이면 입력 데이터(Dn)를 "1"로 획득하고, 양의 변화(A)이면 "0"으로 획득할 수 있다.On the other hand, the
상기한 바와 같이, 광 송신 장치(100)에서 차등 편광 천이 변조된 송신 편광 신호는 광 선로(300)를 통해 광 수신 장치(200)로 전송되는 동안 송신 편광 신호의 편광 상태(R(tn))가 변화하며, 따라서 현재 수신 변환 데이터(REn) 및 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 변환 데이터(En) 및 이전 변환 데이터(En-1) 사이의 관계는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.As described above, the polarization state of the transmitted polarization signal (R(t n ) while the transmitted polarization signal in which the differential polarization transition is modulated in the
여기서 광 선로(300)에 의한 편광 상태(R(tn))의 변화는 수백 μs 단위로 천천히 변화하기 때문에 송신 편광 신호의 심볼 주기에 비해 매우 느리다. 즉 입력 데이터(Dn)를 획득하기 위해 이용되는 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 현재 수신 변환 데이터(REn)가 획득되는 동안의 편광 상태(R(tn-1), R(tn))의 변화를 무시할 수 있는 수준(R(tn-1) ≒ R(tn))이다. 따라서 수학식 2에서 편광 상태(R(tn-1), R(tn))의 변화는 서로 상쇄됨을 알 수 있으며, 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 수신 변환 데이터(REn) 사이의 비는 이전 변환 데이터(En-1)와 변환 데이터(En) 사이의 비와 동일하게 나타난다.Here, since the change of the polarization state (R(t n )) by the
본 실시예에서는 광 송신 장치(100)가 입력 데이터(Dn)에 응답하여 이전 변환 데이터(En-1)의 값을 변경하여 변환 데이터(En)의 값을 획득하고, 광 수신 장치(200)는 이전 수신 변환 데이터(REn-1)와 수신 변환 데이터(REn) 사이의 변화로부터 입력 데이터(Dn)를 복원하므로, 광 송신 장치(100)에 인가된 입력 데이터(Dn)와 광 수신 장치(200)에서 획득되는 입력 데이터(Dn) 사이의 관계는 수학식 3과 같이 표현될 수 있다.In this embodiment, the
수학식 3에서 R(tn)은 이전 변환 데이터(En-1)와 변환 데이터(En)가 인가되는 동안 발생되는 편광 상태 변화를 의미한다.In Equation 3, R(t n ) means a change in polarization state that occurs while the previous transform data E n-1 and the transform data E n are applied.
수학식 3에서도 편광 상태 변화(R(tn), R(tn-1))는 서로 상쇄된다. 따라서 차등 복조를 위한 복잡한 구조나 편광 상태 변화(R(tn), R(tn-1))를 트래킹하기 위한 별도의 구성를 요구하지 않고서도 광 수신 장치(200)는 광 송신 장치(100)에 인가된 입력 데이터(Dn)를 용이하게 복원할 수 있다.In Equation 3, the polarization state changes (R(t n ), R(t n-1 )) cancel each other. Therefore, the
즉 본 실시예에 따른 에서는 단일 수신 변환 데이터(REn)를 기반으로 복원 데이터(RDn)를 획득하지 않고, 연속적으로 획득된 수신 변환 데이터(REn-1, REn) 사이의 변화를 기반으로 복원 데이터(RDn)를 획득하므로, 편광 상태(R(tn-1), R(tn))의 변화에 무관하게 입력 데이터(Dn)에 대응하는 복원 데이터(RDn)를 정확하게 획득할 수 있다.That is, in accordance with the present embodiment, the reconstructed data RD n is not obtained based on the single received transform data RE n , but is continuously based on the change between the received transform data RE n-1 and RE n . As the recovery data RD n is obtained by using, the recovery data RD n corresponding to the input data D n is accurately irrespective of changes in the polarization states R(t n-1 ) and R(t n ). Can be obtained.
상기에서는 광 선로(300)에 의한 편광 상태(R(tn))의 변화가 송신 편광 신호의 심볼 주기에 비해 매우 느리다는 특성을 이용하여, 수신 편광 신호의 X 편광(X)의 세기와 Y 편광(Y)의 세기를 측정하여 획득된 수신 변환 데이터(REn-1, REn) 사이의 변화를 기반으로 복원 데이터(RDn)를 획득함으로써, 편광 상태(R(tn-1), R(tn))의 변화에 무관하게 입력 데이터(Dn)를 정확하게 복원할 수 있다. 즉 편광 상태(R(tn-1), R(tn))의 변화를 고려하지 않고서도 입력 데이터(Dn)를 획득할 수 있으므로, 복잡한 차등 복조 구조나 편광 상태 트래킹 수단을 요구하지 않는다.In the above, the intensity and X intensity of the X polarization (X) of the received polarization signal is utilized by using the characteristic that the change of the polarization state (R(t n )) by the
그러나, 경우에 따라서 데이터 복원부(250)는 변환 데이터(En-1, En)를 획득하고, 획득된 변환 데이터(En-1, En)로부터 입력 데이터(Dn)를 획득하도록 구성될 수도 있다.However, as the
이 경우, 광 송신 장치(100)는 초기 변환 데이터(E0)를 포함하는 기지정된 개수(예를 들면 2개)의 변환 데이터(E0, E1)의 x 원소(Ex)와 y 원소(Ey)의 값을 미리 지정하여 차등 편광 천이 변조하여 전송할 수 있다. 즉 기지정된 개수의 변환 데이터를 파일럿 데이터로 설정하여 전송한 후, 입력 데이터(Dn)에 대응하는 변환 데이터(E2, E3, ..., En)를 전송할 수 있다.In this case, the
광 수신 장치(200)는 획득된 수신 변환 데이터(RE0, RE1, RE2)의 값과 기지정된 변환 데이터(E0, E1)로부터, 이후 변환 데이터(E2, E3, ..., En)를 수학식 3에 따라 획득할 수 있다. 그리고 획득된 변환 데이터(E2, E3, ..., En)로부터 입력 데이터(Dn)를 획득할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광 송수신 방법을 나타낸다.5 shows an optical transmission/reception method according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예의 광 송수신 방법을 설명하면, 광 송수신 방법은 편광 송신 단계(S10)와 편광 수신 단계(20)로 구분할 수 있다. 편광 송신 단계(S10)는 광 송신 장치(100)에서 수행되며, 편광 수신 단계(20)는 광 수신 장치(200)에서 수행된다.Referring to FIGS. 1 to 4, the optical transmission/reception method of this embodiment may be divided into a polarization transmission step (S10) and a polarization reception step (20 ). The polarization transmission step (S10) is performed in the
편광 송신 단계(S10)는 우선 전송하고자 하는 입력 데이터(D)를 인가받고, 인가된 입력 데이터(D)를 기지정된 방식에 따라 변환 데이터(E)로 변환한다(S11). 변환 데이터(E)는 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각에 대응할 수 있도록 2행 1렬의 행렬 형태()로 획득될 수 있으며, 초기 변환 데이터(E0)는 기지정된 초기값()을 가질 수 있다. 그리고 변환 데이터(E)는 수학식 1에 따라 초기 변환 데이터(E0)로부터 인가되는 입력 데이터(D)의 비트값에 따라 획득될 수 있다.In the polarization transmission step S10, first, the input data D to be transmitted is applied, and the applied input data D is converted into conversion data E according to a predetermined method (S11). The transform data (E) is a matrix form of 2 rows and 1 column to correspond to X polarization (X) and Y polarization (Y), respectively. ), and the initial conversion data (E 0 ) is a predetermined initial value ( ). And the conversion data E may be obtained according to the bit value of the input data D applied from the initial conversion data E 0 according to Equation (1).
한편, 광원(110)에서 방출되는 광을 서로 수직 방향의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)으로 편광 분배한다(S12). 그리고 분배된 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각의 세기를 변환 데이터(E = {E0, E1, E2, ... EN})의 x 원소(Ex = {Ex0, Ex1, Ex2, ... ExN})와 y 원소(Ey = {Ey0, Ey1, Ey2, ... EyN})에 따라 조절한다(S14). 즉 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 차등 편광 천이 변조한다.Meanwhile, the light emitted from the
그리고 변조된 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 결합하여 송신 편광 신호를 광 선로(300)를 통해 전송한다(S15).Then, the modulated X polarization (X) and Y polarization (Y) are combined to transmit a transmission polarization signal through the optical line 300 (S15).
한편, 편광 수신 단계(S20)에서는 우선 송신 편광 신호가 광 선로(300)를 통해 전송된 수신 편광 신호를 인가받고, 인가된 수신 편광 신호에서 원편광 또는 타원편광을 필터링하여 선편광을 추출한다(S21). 그리고 추출된 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광(X)과 Y축 방향의 Y 편광(Y)으로 분배한다(S22).On the other hand, in the polarization receiving step (S20), the first transmission polarization signal is applied to the received polarization signal transmitted through the
이후 분배된 X 편광(X)과 Y 편광(Y) 각각의 세기를 검출하여 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)을 획득한다(S24). 그리고 X 편광값(Sx)과 Y 편광값(Sy)으로부터 변환 데이터(E = {E0, E1, E2, ... EN})에 대응하는 수신 변환 데이터(RE = {RE0, RE1, RE2, ... REN})를 획득한다(S24). 수신 변환 데이터(RE)가 획득되면, 획득된 수신 변환 데이터(RE)의 변화에 따라 입력 데이터(D = {D1, D2, D3,... DN})를 복원하여 획득한다(S25).Thereafter, the intensity of each of the distributed X polarization (X) and Y polarization (Y) is detected to obtain an X polarization value (S x ) and a Y polarization value (S y ) (S24 ). Then, the received conversion data (RE = {RE) corresponding to the conversion data (E = {E 0 , E 1 , E 2 , ... E N }) from the X polarization values S x and Y polarization values S y 0 , RE 1 , RE 2 , ... RE N }) (S24 ). When the received transform data RE is obtained, the input data (D = {D 1 , D 2 , D 3 ,... D N }) is restored and obtained according to the change of the received received transform data RE (( S25).
또한 상기한 바와 같이, 경우에 따라서는 편광 송신 단계(S10)에서 기지정된 개수의 기지정된 값을 갖는 변환 데이터(일예로, E0, E1)를 파일럿 데이터로 차등 편광 천이 변조하여 우선 전송하고, 편광 수신 단계(S20)는 획득된 수신 변환 데이터(RE0, RE1, RE2)와 기설정된 파일럿 데이터(E0, E1)로부터 수학식 3에 따라 변환 데이터(E3, E4, ... EN)를 복원하고, 복원된 변환 데이터(E3, E4, ... EN)로부터 입력 데이터(D = {D1, D2, D3,... DN})를 획득할 수도 있다.In addition, as described above, in some cases, in the polarization transmission step (S10), the conversion data (for example, E 0 , E 1 ) having a predetermined number of known values is firstly transmitted by modulating the differential polarization transition with pilot data and , In the polarization reception step (S20 ), the conversion data E 3 , E 4 , and the received conversion data RE 0 , RE 1 , RE 2 and the preset pilot data E 0 , E 1 according to Equation 3 ... E N ), and input data (D = {D 1 , D 2 , D 3 ,... D N }) from the restored transform data (E 3 , E 4 , ... E N ) It can also be obtained.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행 시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention may be implemented as a computer program stored in a medium for execution on a computer. The computer readable medium herein can be any available medium that can be accessed by a computer, and can also include any computer storage medium. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and ROM (readable) Dedicated memory), RAM (random access memory), CD (compact disk)-ROM, DVD (digital video disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
100: 광 송신 장치 200: 광 수신 장치
300: 광 선로 110: 광원
120: 편광 분배기 130: 데이터 변환부
140: 제1 변조부 150: 제2 변조부
160: 편광 결합기 210: 선편광 조절기
220: 편광 분배기 230: 제1 광검출기
240: 제2 광검출기 250: 데이터 복원부100: optical transmitting device 200: optical receiving device
300: optical line 110: light source
120: polarization divider 130: data conversion unit
140: first modulator 150: second modulator
160: polarization coupler 210: linear polarization regulator
220: polarization distributor 230: first photodetector
240: second photodetector 250: data restoration unit
Claims (12)
입력 데이터에 따라 이전 획득된 변환 데이터의 x 원소와 y 원소를 각각 가변하여 변환 데이터를 획득하는 데이터 변환부;
상기 변환 데이터의 x 원소와 y 원소에 따라 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 조절하는 변조부; 및
광 세기가 조절된 X 편광과 Y 편광을 결합하여 송신 편광 신호를 획득하는 편광 결합기; 를 포함하되.
상기 데이터 변환부는
이전 획득된 변환 데이터(En-1)와 입력 데이터(Dn)에 기반하여 변환 데이터(En)를 수학식
(여기서 Mθ는 이전 변환 데이터(En-1)의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 입력 데이터(Dn)에 따라 변환하기 위한 상태 변환 함수로서 이고, θ는 입력 데이터(Dn)에 대응하는 편광 회전 각도로서, 입력 데이터의 값(Dn)이 "1"이면 이전 변환 데이터(En-1)의 편광 각도로부터 π/2 회전(SOP + π/2)하고, "0"이면 -π/2회전(SOP - π/2)한다.)
에 따라 획득하는 광 송신 장치.
A polarization distributor for polarizing distribution of light emitted from the light source to X polarization and Y polarization in a vertical direction to each other;
A data converter configured to obtain transformed data by varying x elements and y elements of previously obtained transformed data according to input data;
A modulator for adjusting the light intensity of each of the X polarization and the Y polarization according to the x and y elements of the converted data; And
A polarization combiner that combines X-polarized light and Y-polarized light to obtain a transmitted polarization signal; Included.
The data conversion unit
Based on the previously obtained transform data (E n-1 ) and the input data (D n ), the transform data (E n ) is expressed by the equation
(Where M θ is a state conversion function for converting the X polarization (X) and Y polarization (Y) of the previous transform data (E n-1 ) according to the input data (D n ). , And θ is a polarization rotation angle corresponding to the input data D n , and if the value D n of the input data is “1”, π/2 rotation (SOP) from the polarization angle of the previous conversion data E n-1 + π/2), and if it is "0", -π/2 turns (SOP-π/2).)
Optical transmission device obtained according to.
초기 변환 데이터(E0)의 x 원소와 y원소가 서로 다른 기지정된 초기값을 갖도록 미리 설정하는 광 송신 장치.The method of claim 1, wherein the data conversion unit
An optical transmission device that is set in advance so that the x element and the y element of the initial transform data E 0 have different predetermined initial values.
상기 선편광 조절기에서 추출된 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광과 Y축 방향의 Y 편광으로 분배하는 편광 분배기;
상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 검출하여 X 편광값과 Y 편광값을 획득하는 광 검출부; 및
상기 X 편광값과 상기 Y 편광값에 대응하는 x 원소 및 y 원소를 갖는 수신 변환 데이터를 획득하고, 연속하여 획득된 수신 변환 데이터의 x 원소와 y 원소의 변화를 이용하여 광 송신 장치가 전송한 입력 데이터를 복원하는 데이터 복원부; 를 포함하되,
상기 데이터 복원부는
x 원소와 y 원소를 갖는 상기 수신 변환 데이터를 복소수 형태로 표현하고, 복소수 형태로 표현된 이전 수신 변환 데이터와 현재 수신 변환 데이터 사이의 위상 변화에 따라 상기 입력 데이터를 획득하는 광 수신 장치.
A linear polarization regulator that extracts linear polarization by filtering circular polarization and elliptical polarization in the received polarization signal applied through the optical line;
A polarization divider for distributing the linearly polarized light extracted from the linearly polarized light regulator into a predetermined X-axis direction X polarization and a Y-axis direction Y polarization;
A light detection unit that detects light intensities of the X polarization and the Y polarization and obtains X polarization and Y polarization values; And
The received transform data having the x and y elements corresponding to the X polarization value and the Y polarization value is acquired, and the optical transmission apparatus transmits the received transform data by using changes in the x and y elements A data restoration unit to restore input data; Including,
The data restoration unit
An optical receiving apparatus for expressing the received transform data having x elements and y elements in a complex number form, and acquiring the input data according to a phase change between the previous received transform data expressed in a complex number form and the current receive transform data.
연속하여 획득되는 수신 변환 데이터 중 초기 기지정된 개수의 수신 변환 데이터(RE0, RE1, RE2)와 기저장된 파일럿 변환 데이터(E0, E1)로부터 수학식
(여기서 R(tn)은 이전 변환 데이터(En-1)와 변환 데이터(En)가 인가되는 동안 발생되는 편광 상태 변화를 나타내고, R(tn-1) ≒ R(tn)이다.)
에 따라 이후 변환 데이터(E2, E3, ..., EN)를 획득하고, 획득된 변환 데이터(E2, E3, ..., EN)의 변화로부터 상기 입력 데이터를 복원하는 광 수신 장치.The method of claim 4, wherein the data restoration unit
Equation based on the initial predetermined number of received transform data (RE 0 , RE 1 , RE 2 ) and pre-stored pilot transform data (E 0 , E 1 ) among the received transform data continuously acquired.
(Where R(t n ) represents the change in polarization state that occurs while the previous conversion data (E n-1 ) and the conversion data (E n ) are applied, and R(t n-1 ) ≒ R(t n ) .)
According to the subsequent conversion data (E 2 , E 3 , ..., E N ) to obtain, and to restore the input data from the change of the obtained conversion data (E 2 , E 3 , ..., E N ) Optical receiving device.
입력 데이터에 따라 이전 획득된 변환 데이터의 x 원소와 y 원소를 각각 가변하여 변환 데이터를 획득하는 단계;
상기 변환 데이터의 x 원소와 y 원소에 따라 상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 조절하는 단계; 및
광 세기가 조절된 X 편광과 Y 편광을 결합하여 송신 편광 신호를 획득하고, 획득된 상기 송신 편광 신호를 광선로를 통해 전송하는 단계; 를 포함하되,
상기 변환 데이터를 획득하는 단계는
이전 획득된 변환 데이터(En-1)와 입력 데이터(Dn)에 기반하여 변환 데이터(En)를 수학식
(여기서 Mθ는 이전 변환 데이터(En-1)의 X 편광(X)과 Y 편광(Y)을 입력 데이터(Dn)에 따라 변환하기 위한 상태 변환 함수로서 이고, θ는 입력 데이터(Dn)에 대응하는 편광 회전 각도로서, 입력 데이터의 값(Dn)이 "1"이면 이전 변환 데이터(En-1)의 편광 각도로부터 π/2 회전(SOP + π/2)하고, "0"이면 -π/2회전(SOP - π/2)한다.)
에 따라 획득하는 광 송신 방법.
Distributing polarized light emitted from the light source into X polarization and Y polarization in a vertical direction to each other;
Obtaining transformed data by varying x and y elements of previously obtained transformed data according to input data;
Adjusting light intensity of each of the X polarization and the Y polarization according to the x element and the y element of the converted data; And
Obtaining a transmission polarization signal by combining X polarization and Y polarization whose light intensity is adjusted, and transmitting the obtained transmission polarization signal through an optical path; Including,
The step of acquiring the converted data is
Based on the previously obtained transform data (E n-1 ) and the input data (D n ), the transform data (E n ) is expressed by the equation
(Where M θ is a state conversion function for converting the X polarization (X) and Y polarization (Y) of the previous transform data (E n-1 ) according to the input data (D n ). , And θ is a polarization rotation angle corresponding to the input data D n , and if the value D n of the input data is “1”, π/2 rotation (SOP) from the polarization angle of the previous conversion data E n-1 + π/2), and if it is "0", -π/2 turns (SOP-π/2).)
Optical transmission method obtained according to.
초기 변환 데이터(E0)의 x 원소와 y원소가 서로 다른 기지정된 초기값을 갖도록 미리 설정하는 광 송신 방법.The method of claim 7, wherein the step of obtaining the conversion data
An optical transmission method in which the x elements and y elements of the initial transform data E 0 are set in advance to have different predetermined initial values.
추출된 상기 선편광을 기지정된 X축 방향의 X 편광과 Y축 방향의 Y 편광으로 분배하는 단계;
상기 X 편광과 상기 Y 편광 각각의 광 세기를 검출하여 X 편광값과 Y 편광값을 획득하는 단계; 및
상기 X 편광값과 상기 Y 편광값에 대응하는 x 원소 및 y 원소를 갖는 수신 변환 데이터를 획득하고, 연속하여 획득된 수신 변환 데이터의 x 원소와 y 원소의 변화를 이용하여 광 송신 장치가 전송한 입력 데이터를 복원하는 단계; 를 포함하되,
상기 입력 데이터를 복원하는 단계는
x 원소와 y 원소를 갖는 상기 수신 변환 데이터를 복소수 형태로 표현하고, 복소수 형태로 표현된 이전 수신 변환 데이터와 현재 수신 변환 데이터 사이의 위상 변화에 따라 상기 입력 데이터를 획득하는 광 수신 방법.
Filtering the circularly polarized light and elliptical polarized light from the received polarization signal applied through the optical line to extract linearly polarized light;
Distributing the extracted linearly polarized light into a predetermined X-axis direction X polarization and a Y-axis direction Y polarization;
Detecting the light intensity of each of the X polarization and the Y polarization to obtain an X polarization value and a Y polarization value; And
The received transform data having the x and y elements corresponding to the X polarization value and the Y polarization value is acquired, and the optical transmission apparatus transmits the received transform data by using changes in the x and y elements Restoring input data; Including,
The step of restoring the input data is
A method of optical reception, wherein the received transform data having x elements and y elements is expressed in a complex number form, and the input data is obtained according to a phase change between the previous received transform data expressed in a complex number form and the current received transform data.
연속하여 획득되는 수신 변환 데이터 중 초기 기지정된 개수의 수신 변환 데이터(RE0, RE1, RE2)와 기저장된 파일럿 변환 데이터(E0, E1)로부터 수학식
(여기서 R(tn)은 이전 변환 데이터(En-1)와 변환 데이터(En)가 인가되는 동안 발생되는 편광 상태 변화를 나타내고, R(tn-1) ≒ R(tn)이다.)
에 따라 이후 변환 데이터(E2, E3, ..., EN)를 획득하고, 획득된 변환 데이터(E2, E3, ..., En)의 변화로부터 상기 입력 데이터를 복원하는 광 수신 방법.The method of claim 10, wherein restoring the input data is
Equation based on the initial predetermined number of received transform data (RE 0 , RE 1 , RE 2 ) and pre-stored pilot transform data (E 0 , E 1 ) among the received transform data continuously acquired.
(Where R(t n ) represents the change in polarization state that occurs while the previous conversion data (E n-1 ) and the conversion data (E n ) are applied, and R(t n-1 ) ≒ R(t n ) .)
According to the subsequent conversion data (E 2 , E 3 , ..., E N ) to obtain, and to restore the input data from the change of the obtained conversion data (E 2 , E 3 , ..., E n ) Method of receiving light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190072031A KR102128201B1 (en) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | Differential polarization Shift Keying based Optical Transmitter/Receiver and Method thereof |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190072031A KR102128201B1 (en) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | Differential polarization Shift Keying based Optical Transmitter/Receiver and Method thereof |
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ID=71400733
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102470554B1 (en) * | 2021-09-30 | 2022-11-23 | 연세대학교 산학협력단 | Optical Transmission Apparatus and Method for Multi-Intensity Polarization Modulation Using Single Optical Modulator |
KR102519365B1 (en) * | 2021-12-29 | 2023-04-06 | 연세대학교 산학협력단 | Optical Receiving Apparatus and Method based on Polarization Intensity Rotation Frequency Shift Keying |
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KR20060114315A (en) | 2003-07-04 | 2006-11-06 | 텔레노어 아사 | Use of polarization for differentiation of information |
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2019
- 2019-06-18 KR KR1020190072031A patent/KR102128201B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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