KR102325071B1 - Free space optical transmitting and receiving apparatus and method based on single subcarrier intensity modulation using time delay diversity - Google Patents

Free space optical transmitting and receiving apparatus and method based on single subcarrier intensity modulation using time delay diversity Download PDF

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Abstract

The present invention provides a single subcarrier intensity modulation-based wireless optical transmitting and receiving apparatus using time delay diversity and a method thereof. According to the present invention, the transmitting and receiving apparatus comprises: a data conversion unit converting data to be transmitted into a transmission signal in a predetermined scheme; a delay unit receiving and delaying the transmission signal by a predetermined delay time to output a delay signal; an up-conversion unit generating first and second subcarriers having a predetermined frequency and having a phase orthogonal to each other and up-converting the transmission signal and the delay signal with the first and second subcarriers to acquire first and second modulated signals; a signal combination unit combining the first and second modulated signals to acquire a combined signal; and an optical modulator optically modulating the combined signal to transmit an optical transmission signal through an idle channel. Accordingly, an optical transmission signal can be transmitted by using time delay diversity, thereby effectively suppressing fading.

Description

시간 지연 다이버시티를 이용하는 단일 부반송파 세기 변조 기반 무선 광 송수신 장치 및 방법{FREE SPACE OPTICAL TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS AND METHOD BASED ON SINGLE SUBCARRIER INTENSITY MODULATION USING TIME DELAY DIVERSITY}Single subcarrier strength modulation-based wireless optical transceiver and method using time delay diversity

본 발명은 무선 광 송수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 시간 지연 다이버시티를 이용하는 단일 부반송파 세기 변조 기반 무선 광 송수신 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless optical transceiver apparatus and method, and to a single subcarrier intensity modulation-based wireless optical transceiver apparatus and method using time delay diversity.

무선 광통신(Free space optcial communication: 이하 FSO)은 RF(Radio Frequency) 기반 통신 대비 넓은 대역폭, 좁은 발산 각도, 높은 보안성, 적은 파워 요구량의 장점을 가지고 있다.Wireless optical communication (hereinafter referred to as FSO) has advantages of wide bandwidth, narrow divergence angle, high security, and low power requirement compared to RF (Radio Frequency)-based communication.

이에 최근에는 무인 비행체와 지상 간 레이저를 이용하는 FSO 기반 통신망을 구축하기 위한 다양한 프로젝트가 활발히 진행되고 있다. 기존의 FSO에서 세기 변조/직접 검출(Intensity Modulation/Direct Detection: IM/DD) 기반 무선 광통신 변조 기법으로는 주로 OOK(On-Off Keying)을 많이 사용되었다. 그러나 무선 광통신에서 채널인 대기는 광을 흡수 및 산란시켜 감쇄시킬 뿐만 아니라, 난기류(Turbulence) 등으로 인해 전송되는 광 신호의 세기가 랜덤하게 변화하는 신틸레이션(scintillation)등을 유발할 수 있다.In recent years, various projects for establishing an FSO-based communication network using a laser between an unmanned aerial vehicle and the ground are being actively carried out. In the existing FSO, Intensity Modulation/Direct Detection (IM/DD)-based wireless optical communication modulation technique has mainly been used OOK (On-Off Keying). However, in wireless optical communication, the atmosphere, which is a channel, not only absorbs and scatters light to attenuate it, but may also cause scintillation in which the intensity of a transmitted optical signal is randomly changed due to turbulence.

도 1은 무선 광통신에서 대기 채널의 시간적 상태에 따른 광 신호의 세기 변화를 나타낸다.1 illustrates a change in the intensity of an optical signal according to a temporal state of a standby channel in wireless optical communication.

도 1에 도시된 바와 같이, 대기 채널을 통해 전송되는 광 신호는 신틸레이션에 의해 세기가 변화하게 된다. 따라서 IM/DD 기반 OOK에서는 시간에 따라 변화하는 대기 채널에 대한 채널 정보를 획득해야만 신틸레이션에 의해 세기가 변화하면서 전송되는 광 신호로부터 데이터를 정상적으로 추출할 수 있었다. 즉 시간에 따른 채널 정보를 획득하여 적응적으로 문턱값을 가변하는 적응적 문턱값 감지(Adpative threshold detection) 기법을 적용해야만 광 신호로 전송된 데이터를 정확하게 복원할 수 있었다.As shown in FIG. 1 , the intensity of the optical signal transmitted through the standby channel is changed by scintillation. Therefore, in IM/DD-based OOK, data could be normally extracted from the transmitted optical signal while the intensity was changed by scintillation only by acquiring channel information on the standby channel that changes with time. That is, data transmitted as an optical signal could be accurately restored only by applying an adaptive threshold detection technique that adaptively varies a threshold by acquiring channel information according to time.

이에 적응적 문턱값 감지 기법을 적용하지 않고도 수신된 광 신호로부터 데이터를 획득하기 위해 부반송파 세기 변조(Subcarrier Intensity Modulation: 이하 SIM) 변조방식이 제안되었다. SIM 경우, 부반송파의 위상에 전송하고자 하는 정보가 실려 있으므로, 광 수신기는 수신된 광 신호를 검출하여 하향 변환(down converting)하여 획득되는 기저대역 신호의 부호를 판정하여 용이하게 데이터를 복원할 수 있다. 그러나 SIM 변조방식을 적용하기 위해서는 최대 변조 차수가 QPSK(Quadrature phase shift keying)이어야 한다는 제약이 있다.Accordingly, a subcarrier intensity modulation (SIM) modulation scheme has been proposed to acquire data from a received optical signal without applying an adaptive threshold detection technique. In the case of SIM, since information to be transmitted is carried on the phase of the subcarrier, the optical receiver detects the received optical signal and down-converts it to determine the sign of the obtained baseband signal to easily restore data. . However, in order to apply the SIM modulation method, there is a limitation that the maximum modulation order must be QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

또한 도 1에 도시된 바와 같이, 대기 채널을 통해 전송되는 광 신호는 일시적으로 광 신호의 세기가 불능 영역(Outage Region)까지 낮아질 수 있다. 그리고 광 신호의 세기가 불능 영역에 도달하게 되면, 신호대 잡음비(SNR)의 저하로 인해 광 수신 장치가 전송되는 광 신호를 정상적으로 검출할 수 없는 페이딩(fading)이 발생하게 된다.Also, as shown in FIG. 1 , in the optical signal transmitted through the standby channel, the intensity of the optical signal may be temporarily lowered to an outage region. In addition, when the intensity of the optical signal reaches the impossible region, fading occurs in which the optical signal transmitted by the optical receiver cannot normally be detected due to a decrease in the signal-to-noise ratio (SNR).

이와 같은 페이딩이 발생하게 되면, 광 수신 장치는 적응적 문턱값 감지 기법 또는 SIM을 적용할 지라도, 전송된 광 신호의 낮은 SNR로 인해 데이터를 복원할 수 없다는 한계가 있다. 이에 기존에도 페이딩을 완화하기 위한 다양한 기법이 제안된 바 있으나, 기존의 기법에서는 송신장치 또는 수신 장치의 복잡도가 크게 증가한다는 문제가 있다.When such fading occurs, the optical receiving device has a limitation in that data cannot be restored due to the low SNR of the transmitted optical signal, even if the adaptive threshold detection technique or SIM is applied. For this reason, various techniques for mitigating fading have been previously proposed. However, the existing techniques have a problem in that the complexity of the transmitting apparatus or the receiving apparatus is greatly increased.

한국 공개 특허 제10-2017-0087363호 (2017.07.28 공개)Korean Patent Publication No. 10-2017-0087363 (published on July 28, 2017)

본 발명의 목적은 간단한 송신 및 수신 구조로 무선 광통신에서 대기 채널에 의한 페이딩을 효과적으로 억제할 수 있는 무선 광 송수신 장치 및 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wireless optical transmission/reception apparatus and method capable of effectively suppressing fading due to a standby channel in wireless optical communication with a simple transmission and reception structure.

본 발명의 다른 목적은 시간 지연 다이버시티를 이용하여 페이딩을 억제할 수 있는 무선 광 송수신 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a wireless optical transmission/reception apparatus and method capable of suppressing fading using time delay diversity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 송신 장치는 전송하고자 하는 데이터를 기지정된 방식으로 송신 신호로 변환하는 데이터 변환부; 상기 송신 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 신호를 출력하는 지연부; 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 제1 및 제2 부반송파를 이용하여 상기 송신 신호와 상기 지연 신호를 각각 상향 변환하여 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 상향 변환부; 상기 제1 및 제2 변조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 신호 결합부; 및 상기 결합 신호를 광 변조하여 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 전송하는 광 변조부를 포함한다.A wireless optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object includes: a data converter for converting data to be transmitted into a transmission signal in a predetermined manner; a delay unit receiving the transmission signal and delaying it by a predetermined delay time to output a delay signal; First and second subcarriers having a predetermined frequency and phase are orthogonal to each other are generated, and the first and second modulated signals are obtained by up-converting the transmission signal and the delay signal using the first and second subcarriers, respectively. an up-converter; a signal combiner for obtaining a combined signal by combining the first and second modulated signals; and an optical modulator for optically modulating the combined signal to transmit an optical transmission signal through an idle channel.

상기 상향 변환부는 기지정된 주파수의 제1 부반송파를 생성하는 부반송파 생성부; 상기 제1 부반송파를 인가받아 90도 위상 지연하여 상기 제2 부반송파를 획득하는 위상 조절부; 상기 송신 신호와 상기 제1 부반송파를 인가받아, 상기 송신 신호를 상향 변환하여 상기 제1 변조 신호를 획득하는 제1 업 컨버터; 및 상기 지연 신호와 상기 제2 부반송파를 인가받아, 상기 지연 신호를 상향 변환하여 상기 제2 변조 신호를 획득하는 제2 업 컨버터를 포함할 수 있다.The up-converter includes a sub-carrier generator for generating a first sub-carrier of a predetermined frequency; a phase adjusting unit receiving the first subcarrier and delaying the phase by 90 degrees to obtain the second subcarrier; a first up-converter receiving the transmission signal and the first subcarrier, and up-converting the transmission signal to obtain the first modulated signal; and a second up-converter configured to receive the delay signal and the second subcarrier and up-convert the delay signal to obtain the second modulated signal.

상기 데이터 변환부는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 인가된 데이터를 상기 송신 신호로 변환할 수 있다.The data converter may convert data applied in a Binary Phase Shift Keying (BPSK) method into the transmission signal.

상기 광 변조부는 상기 결합 신호에 대응하여 상기 광 송신 신호의 세기가 가변되는 세기 변조 방식으로 광 변조를 수행할 수 있다.The optical modulator may perform optical modulation using an intensity modulation method in which the intensity of the optical transmission signal is varied in response to the combined signal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 광 수신 장치는 광 송신 장치에서 데이터가 기지정된 방식으로 변환된 송신 신호와 상기 송신 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연한 지연 신호 각각을 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파로 상향 변환하여 결합한 후 광 변조하여 대기 채널을 통해 전송된 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득하는 광 검출부; 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 상기 수신 신호를 제1 및 제2 부반송파 각각을 이용하여 하향 변환하여 제1 및 제2 복조 신호를 획득하는 하향 변환부; 상기 제1 및 제2 복조 신호 중 하나의 복조 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 복조 신호를 출력하는 지연부; 상기 지연 복조 신호와 지연되지 않은 하나의 복조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 결합부; 및 상기 결합 신호를 샘플링하여 데이터를 복원하는 데이터 획득부를 포함한다.In order to achieve the above object, a wireless optical receiving apparatus according to another embodiment of the present invention transmits a transmission signal in which data is converted in a predetermined manner in the optical transmission apparatus and a delay signal in which the transmission signal is delayed by a predetermined delay time, respectively. a photodetector configured to obtain a received signal by up-converting the first and second subcarriers having a specified frequency and having a phase orthogonal to each other, combining them, and then performing optical modulation to detect the received light signal transmitted through the standby channel; A down-converter for generating first and second subcarriers having a predetermined frequency and having a phase orthogonal to each other, and down-converting the received signal using each of the first and second subcarriers to obtain first and second demodulated signals ; a delay unit delaying one of the first and second demodulated signals by a predetermined delay time to output a delayed demodulated signal; a combiner for obtaining a combined signal by combining the delayed demodulated signal and one non-delayed demodulated signal; and a data acquisition unit for restoring data by sampling the combined signal.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 광 송신 방법은 전송하고자 하는 데이터를 기지정된 방식으로 송신 신호로 변환하는 단계; 상기 송신 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 신호를 출력하는 단계; 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 제1 및 제2 부반송파를 이용하여 상기 송신 신호와 상기 지연 신호를 각각 상향 변환하여 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 단계; 상기 제1 및 제2 변조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 단계; 및 상기 결합 신호를 광 변조하여 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 전송하는 단계를 포함한다.A wireless optical transmission method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object includes the steps of converting data to be transmitted into a transmission signal in a predetermined manner; receiving the transmission signal and delaying it by a predetermined delay time to output a delayed signal; First and second subcarriers having a predetermined frequency and phase are orthogonal to each other are generated, and first and second modulated signals are obtained by up-converting the transmission signal and the delay signal using the first and second subcarriers, respectively. to do; combining the first and second modulated signals to obtain a combined signal; and optically modulating the combined signal to transmit an optical transmission signal through an idle channel.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무선 광 수신 방법은 데이터가 기지정된 방식으로 변환된 송신 신호와 상기 송신 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연한 지연 신호 각각을 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파로 상향 변환하여 결합한 후 광 변조하여 대기 채널을 통해 전송된 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득하는 단계; 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 상기 수신 신호를 제1 및 제2 부반송파 각각을 이용하여 하향 변환하여 제1 및 제2 복조 신호를 획득하는 단계; 상기 제1 및 제2 복조 신호 중 하나의 복조 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 복조 신호를 출력하는 단계; 상기 지연 복조 신호와 지연되지 않은 하나의 복조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 단계; 및 상기 결합 신호를 샘플링하여 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.A wireless light reception method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is a transmission signal in which data is converted in a predetermined manner and a delay signal delaying the transmission signal by a predetermined delay time, respectively, at a predetermined frequency. obtaining a reception signal by up-converting the first and second subcarriers having phases orthogonal to each other, combining them, and then performing optical modulation to detect the optical reception signal transmitted through the standby channel; generating first and second subcarriers having a predetermined frequency and having a phase orthogonal to each other, and down-converting the received signal using the first and second subcarriers, respectively, to obtain first and second demodulated signals; outputting a delayed demodulated signal by delaying one of the first and second demodulated signals by a predetermined delay time; obtaining a combined signal by combining the delayed demodulated signal and one non-delayed demodulated signal; and restoring data by sampling the combined signal.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 광 송수신 장치 및 방법은 송신 시에 단일 부반송파를 서로 직교하는 2개의 부반송파로 구분하고, 서로 다른 시간으로 지연된 신호로 이용하여 2개의 부반송파를 변조하고 결합한 후 광 변조하여 전송함으로써, 시간 지연 다이버시티를 이용하여 광 송신 신호를 전송할 수 있다. 그러므로 대기 채널 상태에 따라 발생할 수 있는 페이딩을 효과적으로 억제할 수 있다.Therefore, in the wireless optical transceiver apparatus and method according to an embodiment of the present invention, a single subcarrier is divided into two subcarriers orthogonal to each other during transmission, and the two subcarriers are modulated and combined using a signal delayed by different times, and then the optical signal is transmitted. By modulating and transmitting, an optical transmission signal can be transmitted using time delay diversity. Therefore, it is possible to effectively suppress fading that may occur depending on the standby channel state.

도 1은 무선 광통신에서 대기 채널의 시간적 상태에 따른 광 신호의 세기 변화를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 무선 광 송수신 장치가 이용하는 시간 지연 다이버시티의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 송신 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 수신 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 송신 방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 수신 방법을 나타낸다.1 illustrates a change in the intensity of an optical signal according to a temporal state of a standby channel in wireless optical communication.
2 is a diagram for explaining the concept of time delay diversity used by the wireless optical transceiver of the present invention.
3 shows a schematic structure of a wireless optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 shows a schematic structure of a wireless light receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 shows a wireless light transmission method according to an embodiment of the present invention.
6 shows a wireless light 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 illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

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 describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, 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 other components may be further included, rather than excluding 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, software, or hardware. and a combination of software.

도 2는 본 발명의 무선 광 송수신 장치가 이용하는 시간 지연 다이버시티의 개념을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the concept of time delay diversity used by the wireless optical transceiver of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에서 광 송신 장치는 전송할 송신 신호(S)를 2개로 구분한다. 그리고 구분된 2개의 신호 중 하나는 그대로 제1 송신 신호(S1)로 획득하는 반면, 나머지 신호는 기지정된 지연 시간(τ)만큼 지연하여 제2 송신 신호(S2)로 획득한다. 즉 제1 송신 신호(S1)와 제2 송신 신호(S2)는 지연 시간(τ)만큼의 시간차를 갖는 파형의 신호로 획득된다. 광 송신 장치는 획득된 제1 송신 신호(S1)와 제2 송신 신호(S2)를 광 신호로 변조하여 대기 채널을 통해 광 수신 장치로 전송한다.Referring to FIG. 2 , in the present embodiment, the optical transmission apparatus divides the transmission signal S to be transmitted into two. And one of the two divided signals is acquired as the first transmission signal S1 as it is, while the remaining signals are acquired as the second transmission signal S2 with a delay by a predetermined delay time τ. That is, the first transmission signal S1 and the second transmission signal S2 are obtained as a waveform signal having a time difference equal to the delay time τ. The optical transmission device modulates the obtained first transmission signal S1 and the second transmission signal S2 into optical signals and transmits them to the optical reception device through the standby channel.

이때, 대기 채널을 통해 전송되는 광 신호는 변화하는 채널 상태에 따라 전송되는 시간별로 세기가 서로 다르게 변동되어 전송된다. 제2 송신 신호(S2)는 제1 송신 신호(S1)에 비해 지연 시간(τ)만큼 지연된 파형을 가지므로, 이는 곧 송신 신호(S)가 전송 시간차를 두고 2회 전송되는 것으로 볼 수 있다.In this case, the optical signal transmitted through the standby channel is transmitted with a different intensity for each transmission time according to a changing channel state. Since the second transmission signal S2 has a waveform delayed by the delay time τ compared to the first transmission signal S1, it can be seen that the transmission signal S is transmitted twice with a transmission time difference.

이러한 전송 시간 차에 의해 제1 송신 신호(S1)와 제2 송신 신호(S2)의 파형은 서로 다른 대기 채널의 상태에서 광 수신 장치로 전송된다. 그러므로 대기 채널에 의한 세기 변화되는 제1 송신 신호(S1)와 제2 송신 신호(S2)의 파형은 서로 상이하게 나타난다.Due to this transmission time difference, the waveforms of the first transmission signal S1 and the second transmission signal S2 are transmitted to the optical receiving device in different standby channels. Therefore, the waveforms of the first transmission signal S1 and the second transmission signal S2 whose intensity is changed by the standby channel appear different from each other.

광 수신 장치는 수신된 광 신호에서 제1 수신 신호(S1')와 제2 수신 신호(S2')를 추출하고, 추출된 제1 수신 신호(S1')와 제2 수신 신호(S2') 중 제1 송신 신호(S1)에 대응하는 제1 수신 신호(S1')를 지연 시간(τ)만큼 지연하여 2개의 수신 신호(S', S")를 획득한다.The optical reception apparatus extracts a first reception signal S1' and a second reception signal S2' from the received optical signal, and among the extracted first reception signal S1' and the second reception signal S2' The first reception signal S1 ′ corresponding to the first transmission signal S1 is delayed by a delay time τ to obtain two reception signals S′ and S″.

대기 채널에 의한 세기 변화가 동일하다고 가정하는 경우, 2개의 수신 신호(S', S")는 동일한 파형으로 획득되어야 한다. 그러나 시간에 따른 대기 채널의 상태 변화로 인해 제1 수신 신호(S1')와 제2 수신 신호(S2')의 파형은 서로 상이하게 획득된다. 그러므로 광 신호가 대기 채널을 통해 전송되는 과정에서 광 신호의 세기가 도 1에 도시된 바와 같이, 일시적으로 불능 영역까지 낮아지더라도 지연 시간(τ)만큼 파형 차이를 갖는 제1 수신 신호(S1')와 제2 수신 신호(S2') 중 적어도 하나의 파형은 정상적으로 검출될 수 있다.If it is assumed that the change in intensity due to the standby channel is the same, the two reception signals S' and S" should be obtained with the same waveform. However, due to the change in the state of the standby channel with time, the first reception signal S1' ) and the waveforms of the second reception signal S2' are obtained differently from each other, so as shown in FIG. At least one waveform among the first reception signal S1' and the second reception signal S2' having a waveform difference by the delay time τ may be normally detected.

즉 본 실시예에서는 무선 광 통신에서 시간 지연 다이버시티(time delay diveristy)를 이용할 수 있도록 동일한 신호를 서로 다른 시간 지연하여 전송함으로써, 대기 채널의 상태 변화에도 페이딩을 억제할 수 있어 전송된 신호를 정상 복원할 수 있다.That is, in the present embodiment, by transmitting the same signal with different time delays so that time delay diversity can be used in wireless optical communication, fading can be suppressed even when the state of the standby channel changes, so that the transmitted signal is normalized. can be restored

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 송신 장치의 개략적 구조를 나타낸다.3 shows a schematic structure of a wireless optical transmission apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 광 송신 장치(100)는 데이터 변환부(110), 지연부(120), 상향 변환부(130), 신호 결합부(140) 및 광 변조부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the wireless optical transmission apparatus 100 according to the present embodiment includes a data converter 110 , a delay unit 120 , an up-converter 130 , a signal combiner 140 , and an optical modulator ( 150).

데이터 변환부(110)는 전송하고자 하는 데이터(D)를 인가받아 기지정된 방식으로 데이터(D)를 송신 신호(S)로 변환하여 출력한다. 여기서 데이터(D)는 기지정된 비트수의 데이터일 수도 있으며, 데이터 스트림일 수도 있다. 여기서 데이터 변환부(110)는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 인가된 데이터의 비트값에 따라 반전된 위상을 갖는 기저대역의 송신 신호(S)를 출력할 수 있다.The data conversion unit 110 receives the data D to be transmitted, converts the data D into a transmission signal S in a predetermined manner, and outputs the received data. Here, the data D may be data of a predetermined number of bits or a data stream. Here, the data converter 110 may output a baseband transmission signal S having an inverted phase according to a bit value of data applied by a BPSK (Binary Phase Shift Keying) method.

지연부(120)는 데이터 변환부(110)로부터 송신 신호(S)를 인가받아 기지정된 지연 시간(τ)만큼 지연하여 지연 신호를 출력한다. 여기서 지연 시간(τ)은 대기 채널의 상태에 따라 조절되도록 설정될 수도 있으나, 지연 시간(τ)이 대기 채널의 상태에 따라 조절되기 위해서는 대기 채널에 대한 채널 정보를 항시 감지해야 하므로, 광 송신 장치(100)의 구조가 복잡해질 수 있다. 이에 본 실시예에서 지연 시간(τ)은 광 신호가 전송되는 대기 채널의 상태가 변화할 수 있는 수준으로 미리 결정되는 것으로 가정한다. 상기한 바와 같이, 대기 채널의 상태는 수시로 변화하며, 특히 페이딩이 발생하는 대기 채널의 상태 구간은 일반적으로 매우 짧은 시간으로 나타나게 된다. 이에 지연 시간(τ)은 임의적으로 지정되는 시간 구간으로 설정될 수도 있으나, 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩이 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 설정될 수도 있다.The delay unit 120 receives the transmission signal S from the data conversion unit 110 and delays it by a predetermined delay time τ to output the delay signal. Here, the delay time τ may be set to be adjusted according to the state of the standby channel, but since channel information on the standby channel must be always detected in order for the delay time τ to be adjusted according to the state of the standby channel, the optical transmission apparatus The structure of (100) may be complicated. Accordingly, in this embodiment, it is assumed that the delay time τ is predetermined to a level at which the state of the standby channel through which the optical signal is transmitted can be changed. As described above, the state of the standby channel changes frequently, and in particular, the state period of the standby channel in which fading occurs is generally displayed for a very short time. Accordingly, the delay time τ may be set to an arbitrarily designated time period, or may be set based on a statistical value or a simulation result of a previously measured fading period for the standby channel.

상향 변환부(130)는 기지정된 주파수(fc)를 갖고 서로 직교(orthogonal)하는 2개의 부반송파를 생성하고, 생성된 2개의 부반송파를 이용하여 데이터 변환부(110)에서 인가되는 송신 신호(S)와 지연부(120)에서 인가되는 지연 신호를 각각 상향 변환하여 하여 출력한다.The up-converter 130 generates two subcarriers orthogonal to each other with a predetermined frequency f c , and uses the two generated subcarriers to generate a transmission signal S applied from the data converter 110 . ) and the delay signal applied from the delay unit 120 are respectively up-converted and output.

상향 변환부(130)는 부반송파 생성부(131), 위상 조절부(132), 제1 업 컨버터(133) 및 제2 업 컨버터(134)를 포함할 수 있다.The up-converter 130 may include a sub-carrier generator 131 , a phase adjuster 132 , a first up-converter 133 , and a second up-converter 134 .

부반송파 생성부(131)는 기지정된 주파수(fc)의 제1 부반송파(I)를 생성한다. 여기서 부반송파 생성부(131)는 요구되는 주파수의 신호를 발생하는 발진기로 구현될 수 있다.The subcarrier generator 131 generates a first subcarrier I of a predetermined frequency f c . Here, the subcarrier generator 131 may be implemented as an oscillator that generates a signal of a required frequency.

위상 조절부(132)는 부반송파 생성부(131)에서 생성된 제1 부반송파(I)를 인가받고, 인가된 제1 부반송파(I)를 기지정된 위상만큼 위상 지연하여 제2 부반송파(Q)를 출력한다. 여기서 위상 조절부(132)는 제1 부반송파(I)를 90도 위상 지연하여 제1 부반송파(I)와 직교하는 제2 부반송파(Q)를 출력할 수 있다. 여기서 제1 및 제2 부반송파(I, Q)는 I/Q(Inphase/Quadrature)로 볼 수 있다.The phase adjusting unit 132 receives the first subcarrier (I) generated by the subcarrier generator 131, and delays the phase of the applied first subcarrier (I) by a predetermined phase to output the second subcarrier (Q) do. Here, the phase adjuster 132 may output the second subcarrier Q orthogonal to the first subcarrier I by phase delaying the first subcarrier I by 90 degrees. Here, the first and second subcarriers I and Q may be regarded as inphase/quadrature (I/Q).

제1 업 컨버터(133)는 송신 신호(S)와 제1 부반송파(I)를 인가받아, 송신 신호(S)를 상향 변환(Up converting)하여 제1 변조 신호(S1)를 획득하고, 제2 업 컨버터(134)는 지연 신호와 제2 부반송파(Q)를 인가받아, 지연 신호(S)를 상향 변환하여 제2 변조 신호(S2)를 획득한다. 즉 제1 및 제2 업 컨버터(133, 134)는 제1 및 제2 부반송파(I, Q) 각각을 송신 신호(S)와 지연 신호에 변조하여 제1 및 제2 변조 신호(S1, S2)를 출력한다. 여기서 송신 신호(S)와 송신 신호(S)가 지연된 지연 신호가 각각 상향 변환된 신호이므로, 제1 및 제2 변조 신호(S1, S2) 또한 지연 시간차와 90도 위상차를 갖는 동일 파형의 신호이다.The first up-converter 133 receives the transmission signal S and the first sub-carrier I, and up-converts the transmission signal S to obtain a first modulated signal S1, and a second The up-converter 134 receives the delay signal and the second subcarrier Q, and up-converts the delay signal S to obtain the second modulated signal S2. That is, the first and second up-converters 133 and 134 modulate each of the first and second sub-carriers I and Q to the transmission signal S and the delay signal, so that the first and second modulated signals S1 and S2 are used. to output Here, since the transmission signal S and the delay signal delayed by the transmission signal S are each up-converted signals, the first and second modulated signals S1 and S2 are also signals of the same waveform having a delay time difference of 90 degrees and a phase difference. .

신호 결합부(140)는 제1 및 제2 변조 신호(S1, S2)를 인가받아 결합하여 결합 신호를 획득하고, 획득된 결합 신호를 광 변조부(150)로 전달한다.The signal combiner 140 receives and combines the first and second modulated signals S1 and S2 to obtain a combined signal, and transfers the obtained combined signal to the optical modulator 150 .

광 변조부(150)는 결합 신호를 인가받고, 인가된 결합 신호를 광 신호로 변환하여 출력한다. 여기서 광 변조부(150)는 결합 신호에 대응하는 세기의 광 신호를 출력하는 세기 변조(Intensity Modulation) 방식으로 광 변조를 수행하여 광 송신 신호를 출력한다. 광 변조부(150)는 레이저 다이오드(Laser Diode) 등과 같은 광 출력 소자로 구현될 수 있다. 그리고 도시하지 않았으나 광 변조부(150)는 광 변조를 수행하기 이전에 결합 신호를 인가받아 직류 바이어스(DC bias)를 결합하여 광 출력 소자가 요구되는 기지정된 전압 레벨에서 안정적으로 구동되도록 하는 바이어스 가중부를 더 포함할 수 있다.The optical modulator 150 receives the combined signal, converts the applied combined signal into an optical signal, and outputs the converted signal. Here, the optical modulator 150 outputs an optical transmission signal by performing optical modulation using an intensity modulation method for outputting an optical signal having an intensity corresponding to the combined signal. The light modulator 150 may be implemented as a light output device such as a laser diode. In addition, although not shown, the optical modulator 150 receives a combined signal before performing optical modulation and combines a DC bias with a bias-weighting so that the optical output device is stably driven at a required predetermined voltage level. It may include more wealth.

즉 도 2에 도시된 광 송신 장치(100)는 인가된 데이터를 송신 신호(S)로 변환하고, 변환된 송신 신호(S)와 송신 신호(S)가 지연된 지연 신호를 이용하여, 서로 직교하는 2개의 부반송파(I, Q)를 변조하여 2개의 변조 신호(S1, S2)를 획득하며, 획득된 2개의 변조 신호(S1, S2)가 결합된 결합 신호를 이용하여 광 세기 변조를 수행함으로써 광 송신 신호를 획득한다. 그리고 획득된 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 광 수신 장치로 전송한다.That is, the optical transmission apparatus 100 shown in FIG. 2 converts the applied data into a transmission signal S, and uses the converted transmission signal S and the delayed delay signal of the transmission signal S to be orthogonal to each other. By modulating two subcarriers (I, Q) to obtain two modulated signals (S1, S2), and performing optical intensity modulation using a combined signal obtained by combining the two modulated signals (S1, S2) Acquire the transmit signal. Then, the obtained optical transmission signal is transmitted to the optical reception device through the standby channel.

즉 도 2에 도시된 광 송신 장치(100)는 송신 신호(S)를 지연 시간(τ)만큼의 시간차를 갖고 반복하여 광 수신 장치(200)로 전송하는 것으로 볼 수 있다. 그리고 데이터 변환부(110)가 데이터를 BPSK에 기반하여 변환하여 송신 신호(S)를 획득하고 송신 신호(S)와 지연 신호에 기반하여 변조된 2개의 변조 신호(S1, S2)가 결합된 결합 신호를 이용하여 광 변조를 수행하므로, 광 송신 장치(100)에서 출력되는 광 송신 신호는 2개의 BPSK 변환된 송신 신호를 결합한 구조로서 QPSK 변환된 신호로 볼 수 있다. 따라서 SIM 변조방식을 적용하기 위해서는 최대 변조 차수가 QPSK이어야 한다는 제약을 만족시킬 수 있다.That is, it can be seen that the optical transmission apparatus 100 shown in FIG. 2 repeatedly transmits the transmission signal S to the optical reception apparatus 200 with a time difference equal to the delay time τ. And the data conversion unit 110 converts the data based on BPSK to obtain a transmission signal (S), and the transmission signal (S) and the two modulated signals (S1, S2) modulated based on the delay signal are combined Since optical modulation is performed using the signal, the optical transmission signal output from the optical transmission apparatus 100 is a structure in which two BPSK-converted transmission signals are combined and can be viewed as a QPSK-converted signal. Therefore, in order to apply the SIM modulation method, the constraint that the maximum modulation order must be QPSK can be satisfied.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 수신 장치의 개략적 구조를 나타낸다.4 shows a schematic structure of a wireless light receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 광 수신 장치(200)는 광 검출부(210), 하향 변환부(220), 지연부(230), 결합부(240) 및 데이터 획득부(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the wireless light receiving apparatus 200 according to the present embodiment includes an optical detector 210 , a down-converter 220 , a delay unit 230 , a combiner 240 , and a data acquisition unit 250 . may include.

광 검출부(210)는 광 송신 장치(100)에서 출력된 광 송신 신호가 대기 채널을 통해 전송된 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득한다. 광 검출부(210)는 직접 검출(Direct Detection: DD) 방식으로 광 수신 신호의 세기 변화를 감지하여 수신 신호를 획득할 수 있다. 여기서 광 검출부(210)는 일 예로 포토 다이오드(Photo Diode)로 구현될 수 있다.The optical detection unit 210 obtains a reception signal by detecting an optical reception signal through which the optical transmission signal output from the optical transmission apparatus 100 is transmitted through a standby channel. The photodetector 210 may acquire the received signal by detecting a change in intensity of the light receiving signal using a direct detection (DD) method. Here, the photodetector 210 may be implemented as, for example, a photodiode.

하향 변환부(220)는 기지정된 주파수(fc)를 갖고 서로 직교하는 2개의 부반송파(I/Q)를 생성하고, 생성된 2개의 부반송파를 이용하여 수신 신호를 하향 변환하여 하여 출력한다.The downconverter 220 generates two subcarriers (I/Q) orthogonal to each other having a predetermined frequency f c , and downconverts the received signal using the generated two subcarriers to output it.

하향 변환부(220)는 도 2의 상향 변환부(130)와 유사하게 부반송파 생성부(221), 위상 조절부(222), 제1 다운 컨버터(223) 및 제2 다운 컨버터(224)를 포함할 수 있다.The downconverter 220 includes a subcarrier generator 221 , a phase adjuster 222 , a first downconverter 223 and a second downconverter 224 similar to the upconverter 130 of FIG. 2 . can do.

부반송파 생성부(221)는 기지정된 주파수(fc)의 제1 부반송파(I)를 생성한다. 여기서 부반송파 생성부(221)는 도 2의 상향 변환부(130)의 부반송파 생성부(131)와 마찬가지로 발진기로 구현되어 동일한 주파수(fc)의 제1 부반송파(I)를 생성할 수 있다.The subcarrier generator 221 generates a first subcarrier I of a predetermined frequency f c . Here, the subcarrier generator 221 may be implemented as an oscillator like the subcarrier generator 131 of the upconverter 130 of FIG. 2 to generate the first subcarrier I of the same frequency f c .

위상 조절부(222)는 부반송파 생성부(221)에서 생성된 제1 부반송파(I)를 인가받고, 인가된 제1 부반송파(I)를 기지정된 위상만큼 위상 지연하여 제2 부반송파(Q)를 출력한다. 위상 조절부(222)는 제1 부반송파(I)를 90도 위상 지연하여 제1 부반송파(I)와 직교하는 제2 부반송파(Q)를 출력할 수 있다.The phase adjuster 222 receives the first subcarrier I generated by the subcarrier generator 221 and phase delays the applied first subcarrier I by a predetermined phase to output the second subcarrier Q do. The phase adjuster 222 may output the second subcarrier Q orthogonal to the first subcarrier I by phase delaying the first subcarrier I by 90 degrees.

제1 및 제2 다운 컨버터(223, 224)는 각각 제1 부반송파(I)와 제2 부반송파(Q)를 인가받아 광 검출부(210)에서 전달되는 수신 신호를 하향 변환하여 제1 및 제2 복조 신호를 획득한다. 제1 다운 컨버터(223)는 수신 신호를 제1 부반송파(I)를 이용하여 복조하여 제1 복조 신호를 획득하고, 제2 다운 컨버터(224)는 수신 신호를 제2 부반송파(Q)를 이용하여 복조하여 제2 복조 신호를 획득한다.The first and second down converters 223 and 224 receive the first subcarrier I and the second subcarrier Q, respectively, and down-convert the received signal transmitted from the photodetector 210 to perform first and second demodulation. acquire a signal The first down converter 223 demodulates the received signal using the first subcarrier (I) to obtain a first demodulated signal, and the second down converter 224 converts the received signal to the second subcarrier (Q) using the second subcarrier (Q). A second demodulated signal is obtained by demodulation.

여기서 제1 부반송파(I)와 제2 부반송파(Q)가 서로 직교 위상을 갖는 신호이므로, 제1 복조 신호는 광 송신 장치(100)의 송신 신호(S)에 대응하는 신호이며, 제2 복조 신호는 지연 신호에 대응하는 신호이다.Here, since the first subcarrier (I) and the second subcarrier (Q) are signals having an orthogonal phase with each other, the first demodulated signal is a signal corresponding to the transmission signal (S) of the optical transmission apparatus 100, and the second demodulated signal is a signal corresponding to the delay signal.

지연부(230)는 제1 복조 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간(τ)만큼 지연하여 지연 복조 신호를 출력한다. 따라서 지연 복조 신호는 광 송신 장치(100)에서 지연되지 않은 송신 신호(S)에 대응하는 제1 복조 신호를 지연 시간(τ)만큼 지연한 신호이고, 제2 복조 신호는 광 송신 장치(100)에서 이미 송신 신호(S)를 지연 시간(τ)만큼 지연한 지연 신호에 대응하는 신호이다. 즉 지연 복조 신호와 제2 복조 신호는 모두 동일한 송신 신호(S)가 지연 시간(τ)만큼 동일하게 지연된 신호(S', S")로 볼 수 있다.The delay unit 230 receives the first demodulated signal and delays it by a predetermined delay time τ to output the delayed demodulated signal. Accordingly, the delayed demodulated signal is a signal obtained by delaying the first demodulated signal corresponding to the undelayed transmission signal S by the delay time τ in the optical transmission device 100 , and the second demodulated signal is the optical transmission device 100 . It is a signal corresponding to the delay signal that has already delayed the transmission signal S by the delay time τ. That is, both the delayed demodulated signal and the second demodulated signal can be viewed as signals S′ and S″ in which the same transmission signal S is delayed equally by the delay time τ.

결합부(240)는 지연 복조 신호(S')와 제2 복조 신호(S")를 인가받아 결합하고, 데이터 획득부(250)는 결합 신호를 인가받아 데이터를 복원한다. 데이터 획득부(250)는 인가된 결합 신호를 샘플링하여 샘플링된 값을 판별함으로써, 데이터를 복원할 수 있다.The combiner 240 receives and combines the delayed demodulated signal S' and the second demodulated signal S", and the data acquirer 250 receives the combined signal and restores data. Data acquirer 250 ) by sampling the applied combined signal to determine the sampled value, it is possible to restore the data.

상기한 바와 같이, 지연 복조 신호(S')와 제2 복조 신호(S")는 동일한 송신 신호(S)가 지연 시간(τ)만큼 동일하게 지연된 신호(S', S")이므로, 두 신호가 결합된 결합 신호는 결국 송신 신호(S)에 대응하는 신호로 나타난다. 다만 지연 복조 신호(S')와 제2 복조 신호(S")는 지연 시간(τ)만큼의 시간차를 갖고 서로 다른 시점에 전송된 송신 신호(S)이므로, 두 신호가 대기 채널을 통해 전송되는 동안의 대기 채널 상태는 서로 상이할 수 있다. 이는 대기 채널의 상태에 As described above, since the delayed demodulation signal S' and the second demodulated signal S" are signals S' and S" in which the same transmission signal S is delayed by the delay time τ, the two signals The combined signal to which is combined appears as a signal corresponding to the transmission signal (S). However, since the delayed demodulated signal S′ and the second demodulated signal S″ have a time difference as much as the delay time τ and are transmitted at different times, the two signals are transmitted through the standby channel. The status of the idle channel during the period may be different from each other.

결과적으로 본 실시예에 따른 광 수신 장치(200)는 대기 채널을 통해 광 검출부(210)로 전송되는 광 수신 신호의 세기가 일시적으로 불능 영역에 도달할지라도, 시간 지연 다이버시티 방식으로 시간차를 갖고 서로 다른 시점에 전송된 동일 신호의 결합을 통해 데이터를 정상적으로 복원할 수 있도록 하여 페이딩을 억제할 수 있다.As a result, the optical reception apparatus 200 according to the present embodiment has a time difference in the time delay diversity method even if the intensity of the optical reception signal transmitted to the optical detection unit 210 through the standby channel temporarily reaches the disabled region. Fading can be suppressed by allowing data to be restored normally by combining the same signals transmitted at different time points.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 송신 방법을 나타낸다.5 shows a wireless light transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여, 도 5의 무선 광 송신 장치의 무선 광 송신 방법을 설명하면, 우선, 전송해야 하는 데이터(D)를 인가받아 기지정된 방식으로 데이터(D)를 송신 신호(S)로 변환한다(S11). 이때, BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 인가된 데이터의 비트값에 따라 반전된 위상을 갖는 기저대역의 송신 신호(S)로 변환할 수 있다. 그리고 송신 신호(S)를 기지정된 지연 시간(τ)만큼 지연하여 지연 신호를 획득한다(S12).Referring to FIG. 3, the wireless optical transmission method of the wireless optical transmission apparatus of FIG. 5 is described. First, data D to be transmitted is received and the data D is converted into a transmission signal S in a predetermined manner. do (S11). In this case, it can be converted into a baseband transmission signal S having an inverted phase according to the bit value of the data applied by the BPSK (Binary Phase Shift Keying) method. Then, the delay signal is obtained by delaying the transmission signal S by a predetermined delay time τ (S12).

한편, 기지정된 주파수(fc)를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파(I, Q)를 생성한다(S13). 여기서 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파(I, Q)는 제1 부반송파(I)를 생성한 후, 생성된 제1 부반송파(I)의 위상을 90도 지연하여 제2 부반송파(Q)를 생성하여 획득될 수 있다.Meanwhile, first and second subcarriers I and Q having a predetermined frequency f c and having a phase orthogonal to each other are generated ( S13 ). Here, the first and second subcarriers (I, Q) orthogonal to each other generate the first subcarrier (I), and then delay the phase of the generated first subcarrier (I) by 90 degrees to generate the second subcarrier (Q) can be obtained by

제1 및 제2 부반송파(I, Q)가 생성되면, 제1 부반송파(I)를 이용하여 송신 신호(S)를 상향 변환하여 제1 변조 신호(S1)를 획득하고, 제2 부반송파(Q)를 이용하여 지연 신호를 상향 변환하여 제2 변조 신호(S2)를 획득한다(S14). 그리고 획득된 제1 및 제2 변조 신호(S1, S2)를 결합하여 결합 신호를 획득한다(S15).When the first and second subcarriers (I, Q) are generated, the transmission signal (S) is up-converted using the first subcarrier (I) to obtain the first modulated signal (S1), and the second subcarrier (Q) A second modulated signal S2 is obtained by up-converting the delay signal by using (S14). Then, a combined signal is obtained by combining the obtained first and second modulated signals S1 and S2 (S15).

이후, 결합 신호에 따라 광 세기 변조하여 광 송신 신호를 획득하고, 회극된 광 송신 신호를 대기 채널로 출력한다(S16).Thereafter, the light intensity is modulated according to the combined signal to obtain an optical transmission signal, and the diverted optical transmission signal is output to the standby channel (S16).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 광 수신 방법을 나타낸다.6 shows a wireless light reception method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여, 도 6의 무선 광 수신 장치의 무선 광 수신 방법을 설명하면, 우선 대기 채널을 통해 무선으로 전송되는 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득한다(S21). 그리고 기지정된 주파수(fc)를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파(I, Q)를 생성한다(S22).Referring to FIG. 4 , the wireless light receiving method of the wireless light receiving apparatus of FIG. 6 is described. First, a received signal is obtained by detecting a light receiving signal wirelessly transmitted through an idle channel ( S21 ). Then, first and second subcarriers I and Q having a predetermined frequency f c and having a phase orthogonal to each other are generated ( S22 ).

이후, 제1 및 제2 부반송파(I, Q) 각각을 이용하여 수신 신호를 하향 변환함으로써, 제1 및 제2 복조 신호를 획득한다(S23). 제1 및 제2 복조 신호가 획득되면, 획득된 제1 및 제2 복조 신호 중 미리 지정된 제1 복조 신호를 기지정된 지연 시간(τ)만큼 지연하여 지연 복조 신호를 획득한다(S24). 여기서 지연되는 복조 신호는 송신 시에 송신 신호가 지연되지 않은 신호를 변조한 부반송파에 의해 복조된 복조 신호이다.Thereafter, the first and second demodulated signals are obtained by down-converting the received signal using each of the first and second subcarriers (I and Q) (S23). When the first and second demodulated signals are obtained, a predetermined first demodulated signal among the obtained first and second demodulated signals is delayed by a predetermined delay time τ to obtain a delayed demodulated signal (S24). Here, the delayed demodulated signal is a demodulated signal demodulated by a subcarrier in which the transmitted signal is modulated with a non-delayed signal during transmission.

지연 복조 신호(S')와 제2 복조 신호(S")가 획득되면, 지연 복조 신호(S')와 제2 복조 신호(S")를 결합하여 결합 신호를 획득한다(S25). 그리고 결합 신호를 샘플링하여 샘플링된 값을 판별함으로써, 전송된 데이터를 복구한다(S26).When the delayed demodulated signal S' and the second demodulated signal S" are obtained, the delayed demodulated signal S' and the second demodulated signal S" are combined to obtain a combined signal (S25). Then, the transmitted data is recovered by sampling the combined signal and determining the sampled value (S26).

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 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 by a computer. Here, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media. 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 read 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 embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 무선 광 송신 장치 110: 데이터 변환부
120: 지연부 130: 상향 변환부
131: 부반송파 생성부 132: 위상 조절부
133: 제1 업 컨버터 134: 제2 업 컨버터
140: 신호 결합부 150: 광 변조부
200: 무선 광 수신 장치 210: 광 검출부
220: 하향 변환부 221: 부반송파 생성부
222: 위상 조절부 223: 제1 다운 컨버터
224: 제2 다운 컨버터 230: 지연부
240: 결합부 250: 데이터 획득부100: wireless optical transmission device 110: data conversion unit
120: delay unit 130: up-converter
131: subcarrier generator 132: phase adjuster
133: first up-converter 134: second up-converter
140: signal combiner 150: light modulator
200: wireless light receiving device 210: light detecting unit
220: down-converter 221: sub-carrier generator
222: phase control unit 223: first down converter
224: second down converter 230: delay unit
240: coupling unit 250: data acquisition unit

Claims (18)

전송하고자 하는 데이터를 기지정된 방식으로 송신 신호로 변환하는 데이터 변환부;
상기 송신 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 신호를 출력하는 지연부;
기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 제1 및 제2 부반송파를 이용하여 상기 송신 신호와 상기 지연 신호를 각각 상향 변환하여 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 상향 변환부;
상기 제1 및 제2 변조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 신호 결합부; 및
상기 결합 신호를 광 변조하여 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 전송하는 광 변조부를 포함하되,
상기 지연부는
상기 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 상기 지연 시간을 조절하고,
상기 광 변조부는
상기 결합 신호에 대응하여 상기 광 송신 신호의 세기가 가변되는 세기 변조 방식으로 광 변조를 수행하고, 상기 광 변조 전에 상기 결합 신호를 인가받아 직류 바이어스를 결합하는 바이어스 가중부를 포함하는 무선 광 송신 장치.a data converter for converting data to be transmitted into a transmission signal in a predetermined manner;
a delay unit receiving the transmission signal and delaying it by a predetermined delay time to output a delay signal;
First and second subcarriers having a predetermined frequency and phase are orthogonal to each other are generated, and first and second modulated signals are obtained by up-converting the transmission signal and the delay signal using the first and second subcarriers, respectively. an up-converter;
a signal combiner for obtaining a combined signal by combining the first and second modulated signals; and
Comprising an optical modulator for optically modulating the combined signal to transmit an optical transmission signal through an idle channel,
the delay unit
Adjusting the delay time based on statistical values or simulation results for the fading occurrence period previously measured for the standby channel,
The light modulator
and a bias weighting unit configured to perform optical modulation using an intensity modulation method in which the intensity of the optical transmission signal is varied in response to the combined signal, and to receive the combined signal before the optical modulation and combine a DC bias. 제1항에 있어서, 상기 상향 변환부는
기지정된 주파수의 제1 부반송파를 생성하는 부반송파 생성부;
상기 제1 부반송파를 인가받아 90도 위상 지연하여 상기 제2 부반송파를 획득하는 위상 조절부;
상기 송신 신호와 상기 제1 부반송파를 인가받아, 상기 송신 신호를 상향 변환하여 상기 제1 변조 신호를 획득하는 제1 업 컨버터; 및
상기 지연 신호와 상기 제2 부반송파를 인가받아, 상기 지연 신호를 상향 변환하여 상기 제2 변조 신호를 획득하는 제2 업 컨버터를 포함하는 무선 광 송신 장치.The method of claim 1, wherein the up-converter
a subcarrier generator generating a first subcarrier of a predetermined frequency;
a phase adjusting unit receiving the first subcarrier and delaying the phase by 90 degrees to obtain the second subcarrier;
a first up-converter receiving the transmission signal and the first subcarrier, and up-converting the transmission signal to obtain the first modulated signal; and
and a second up-converter configured to receive the delay signal and the second subcarrier and up-convert the delay signal to obtain the second modulated signal. 제1항에 있어서, 상기 데이터 변환부는
BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 인가된 데이터를 상기 송신 신호로 변환하는 무선 광 송신 장치.The method of claim 1, wherein the data conversion unit
A wireless optical transmission apparatus for converting data applied in a Binary Phase Shift Keying (BPSK) method into the transmission signal. 제1항에 있어서, 상기 지연부는
상기 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩이 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 상기 지연 시간이 설정되는 무선 광 송신 장치.The method of claim 1, wherein the delay unit
A wireless optical transmission apparatus in which the delay time is set based on a statistical value or a simulation result for a period in which fading occurs previously measured for the standby channel. 삭제delete 광 송신 장치에서 데이터가 기지정된 방식으로 변환된 송신 신호와 상기 송신 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연한 지연 신호 각각을 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파로 상향 변환하여 결합한 후 광 변조하여 대기 채널을 통해 전송된 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득하는 광 검출부;
기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 상기 수신 신호를 제1 및 제2 부반송파 각각을 이용하여 하향 변환하여 제1 및 제2 복조 신호를 획득하는 하향 변환부;
상기 제1 및 제2 복조 신호 중 하나의 복조 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 복조 신호를 출력하는 지연부;
상기 지연 복조 신호와 지연되지 않은 하나의 복조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 결합부; 및
상기 결합 신호를 샘플링하여 데이터를 복원하는 데이터 획득부를 포함하되,
상기 송신 신호의 지연 시간은 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 조절되며,
상기 송신 신호는 상기 결합 신호에 대응하여 광 송신 신호의 세기가 가변되는 세기 변조 방식으로 광 변조된 신호이고, 상기 송신 신호의 상기 광 변조전에 상기 결합 신호를 인가받아 직류 바이어스가 결합되는 무선 광 수신 장치.In the optical transmission device, a transmission signal in which data is converted in a predetermined manner and a delay signal in which the transmission signal is delayed by a predetermined delay time, respectively, are up-converted into first and second subcarriers having predetermined frequencies and phases orthogonal to each other. a photodetector configured to obtain a received signal by detecting the received light signal transmitted through the standby channel by optical modulation after combining;
A down-converter for generating first and second subcarriers having a predetermined frequency and having a phase orthogonal to each other, and down-converting the received signal using each of the first and second subcarriers to obtain first and second demodulated signals ;
a delay unit delaying one of the first and second demodulated signals by a predetermined delay time to output a delayed demodulated signal;
a combiner for obtaining a combined signal by combining the delayed demodulated signal and one non-delayed demodulated signal; and
Comprising a data acquisition unit for restoring data by sampling the combined signal,
The delay time of the transmission signal is adjusted based on statistical values or simulation results for the fading occurrence period previously measured for the standby channel,
The transmission signal is a signal optically modulated by an intensity modulation method in which the intensity of the optical transmission signal is variable in response to the combined signal, and the combined signal is applied before the optical modulation of the transmission signal, and a direct current bias is coupled thereto. Device. 제6항에 있어서, 상기 하향 변환부는
기지정된 주파수의 제1 부반송파를 생성하는 부반송파 생성부;
상기 제1 부반송파를 인가받아 90도 위상 지연하여 상기 제2 부반송파를 획득하는 위상 조절부;
상기 수신 신호와 상기 제1 부반송파를 인가받아, 상기 수신 신호를 하향 변환하여 상기 제1 복조 신호를 획득하는 제1 다운 컨버터; 및
상기 수신 신호와 상기 제2 부반송파를 인가받아, 상기 수신 신호를 하향 변환하여 상기 제2 복조 신호를 획득하는 제2 다운 컨버터를 포함하는 무선 광 수신 장치.7. The method of claim 6, wherein the down-converting unit
a subcarrier generator generating a first subcarrier of a predetermined frequency;
a phase adjusting unit receiving the first subcarrier and delaying the phase by 90 degrees to obtain the second subcarrier;
a first down converter receiving the received signal and the first subcarrier, down-converting the received signal to obtain the first demodulated signal; and
and a second down converter receiving the received signal and the second subcarrier to down-convert the received signal to obtain the second demodulated signal. 제7항에 있어서, 상기 지연부는
상기 제1 및 제2 복조 신호 중 상기 송신 신호를 상향 변환하기 위해 이용된 부반송파에 의해 하향 변환된 복조 신호를 지연하는 무선 광 수신 장치.The method of claim 7, wherein the delay unit
A wireless optical receiving apparatus for delaying a down-converted demodulated signal by a subcarrier used for up-converting the transmission signal among the first and second demodulated signals. 제8항에 있어서, 상기 지연부는
인가된 복조 신호를 상기 광 송신 장치에서 상기 송신 신호가 지연된 지연 시간과 동일한 지연 시간으로 지연하는 무선 광 수신 장치.The method of claim 8, wherein the delay unit
A wireless optical reception apparatus for delaying the applied demodulated signal by a delay time equal to a delay time at which the transmission signal is delayed in the optical transmission apparatus. 전송하고자 하는 데이터를 기지정된 방식으로 송신 신호로 변환하는 단계;
상기 송신 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 신호를 출력하는 단계;
기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 제1 및 제2 부반송파를 이용하여 상기 송신 신호와 상기 지연 신호를 각각 상향 변환하여 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 및 제2 변조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 단계; 및
상기 결합 신호를 광 변조하여 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 전송하는 단계를 포함하되,
상기 지연 신호를 출력하는 단계는
상기 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 상기 지연 시간을 조절하고,
상기 대기 채널을 통해 전송하는 단계는
상기 결합 신호에 대응하여 상기 광 송신 신호의 세기가 가변되는 세기 변조 방식으로 광 변조를 수행하고, 상기 광 변조 전에 상기 결합 신호를 인가받아 직류 바이어스를 결합하는 무선 광 송신 방법.converting data to be transmitted into a transmission signal in a predetermined manner;
receiving the transmission signal and delaying it by a predetermined delay time to output a delayed signal;
First and second subcarriers having a predetermined frequency and phase are orthogonal to each other are generated, and first and second modulated signals are obtained by up-converting the transmission signal and the delay signal using the first and second subcarriers, respectively. to do;
combining the first and second modulated signals to obtain a combined signal; and
Comprising the step of optically modulating the combined signal to transmit an optical transmission signal through an idle channel,
The step of outputting the delay signal is
Adjusting the delay time based on statistical values or simulation results for the fading occurrence period previously measured for the standby channel,
The step of transmitting through the standby channel is
A wireless optical transmission method for performing optical modulation using an intensity modulation method in which the intensity of the optical transmission signal is variable in response to the combined signal, and receiving the combined signal before the optical modulation to combine a DC bias. 제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 단계는
기지정된 주파수의 제1 부반송파를 생성하는 단계;
상기 제1 부반송파를 인가받아 90도 위상 지연하여 상기 제2 부반송파를 획득하는 단계;
상기 송신 신호와 상기 제1 부반송파를 인가받아, 상기 송신 신호를 상향 변환하여 상기 제1 변조 신호를 획득하는 단계; 및
상기 지연 신호와 상기 제2 부반송파를 인가받아, 상기 지연 신호를 상향 변환하여 상기 제2 변조 신호를 획득하는 단계를 포함하는 무선 광 송신 방법.11. The method of claim 10, wherein the obtaining of the first and second modulated signals comprises:
generating a first subcarrier of a predetermined frequency;
obtaining the second subcarrier by receiving the first subcarrier and delaying the phase by 90 degrees;
obtaining the first modulated signal by receiving the transmission signal and the first subcarrier and up-converting the transmission signal; and
and receiving the delay signal and the second subcarrier and up-converting the delay signal to obtain the second modulated signal. 제10항에 있어서, 상기 송신 신호로 변환하는 단계는
BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식으로 인가된 데이터를 상기 송신 신호로 변환하는 무선 광 송신 방법.The method of claim 10, wherein the converting into the transmission signal comprises:
A wireless optical transmission method for converting data applied in a Binary Phase Shift Keying (BPSK) method into the transmission signal. 제10항에 있어서, 상기 지연 신호를 출력하는 단계는
상기 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩이 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 설정된 지연 시간만큼 지연하는 무선 광 송신 방법.
The method of claim 10, wherein outputting the delay signal comprises:
A wireless optical transmission method for delaying a previously measured fading for the standby channel by a delay time set based on a statistical value or a simulation result for an occurrence period.
 삭제delete 데이터가 기지정된 방식으로 변환된 송신 신호와 상기 송신 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연한 지연 신호 각각을 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파로 상향 변환하여 결합한 후 광 변조하여 대기 채널을 통해 전송된 광 수신 신호를 검출하여 수신 신호를 획득하는 단계;
기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 상기 수신 신호를 제1 및 제2 부반송파 각각을 이용하여 하향 변환하여 제1 및 제2 복조 신호를 획득하는 단계;
상기 제1 및 제2 복조 신호 중 하나의 복조 신호를 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 복조 신호를 출력하는 단계;
상기 지연 복조 신호와 지연되지 않은 하나의 복조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 단계; 및
상기 결합 신호를 샘플링하여 데이터를 복원하는 단계를 포함하되,
상기 송신 신호의 지연 시간은 대기 채널에 대해 이전 측정된 페이딩 발생 구간에 대한 통계값 또는 시뮬레이션 결과를 기반으로 조절되며,
상기 송신 신호는 상기 결합 신호에 대응하여 광 송신 신호의 세기가 가변되는 세기 변조 방식으로 광 변조된 신호이고, 상기 송신 신호의 상기 광 변조전에 상기 결합 신호를 인가받아 직류 바이어스가 결합되는 무선 광 수신 방법.A transmission signal in which data is converted in a predetermined manner and a delay signal in which the transmission signal is delayed by a predetermined delay time are up-converted into first and second subcarriers having predetermined frequencies and phases orthogonal to each other and combined, followed by optical modulation to obtain a received signal by detecting the optical received signal transmitted through the standby channel;
generating first and second subcarriers having a predetermined frequency and having a phase orthogonal to each other, and down-converting the received signal using the first and second subcarriers, respectively, to obtain first and second demodulated signals;
outputting a delayed demodulated signal by delaying one of the first and second demodulated signals by a predetermined delay time;
obtaining a combined signal by combining the delayed demodulated signal and one non-delayed demodulated signal; and
Reconstructing data by sampling the combined signal,
The delay time of the transmission signal is adjusted based on statistical values or simulation results for the fading occurrence period previously measured for the standby channel,
The transmission signal is a signal optically modulated by an intensity modulation method in which the intensity of the optical transmission signal is variable in response to the combined signal, and the combined signal is applied before the optical modulation of the transmission signal, and a direct current bias is coupled thereto. Way. 제15항에 있어서, 상기 제1 및 제2 복조 신호를 획득하는 단계는
기지정된 주파수의 제1 부반송파를 생성하는 단계;
상기 제1 부반송파를 인가받아 90도 위상 지연하여 상기 제2 부반송파를 획득하는 단계;
상기 수신 신호와 상기 제1 부반송파를 인가받아, 상기 수신 신호를 하향 변환하여 상기 제1 복조 신호를 획득하는 단계; 및
상기 수신 신호와 상기 제2 부반송파를 인가받아, 상기 수신 신호를 하향 변환하여 상기 제2 복조 신호를 획득하는 단계를 포함하는 무선 광 수신 방법.16. The method of claim 15, wherein obtaining the first and second demodulated signals comprises:
generating a first subcarrier of a predetermined frequency;
obtaining the second subcarrier by receiving the first subcarrier and delaying the phase by 90 degrees;
receiving the received signal and the first subcarrier, down-converting the received signal to obtain the first demodulated signal; and
and receiving the received signal and the second subcarrier and down-converting the received signal to obtain the second demodulated signal. 제16항에 있어서, 상기 지연 복조 신호를 출력하는 단계는
상기 제1 및 제2 복조 신호 중 상기 송신 신호를 상향 변환하기 위해 이용된 부반송파에 의해 하향 변환된 복조 신호를 지연하는 무선 광 수신 방법.17. The method of claim 16, wherein outputting the delayed demodulation signal comprises:
A method of delaying a demodulated signal down-converted by a subcarrier used for up-converting the transmission signal among the first and second demodulated signals. 제17항에 있어서, 상기 지연 복조 신호를 출력하는 단계는
인가된 복조 신호를 상기 송신 신호가 지연된 지연 시간과 동일한 지연 시간으로 지연하는 무선 광 수신 방법.18. The method of claim 17, wherein outputting the delayed demodulation signal comprises:
A wireless light reception method for delaying an applied demodulated signal with a delay time equal to a delay time for which the transmission signal is delayed.
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