KR102663493B1

KR102663493B1 - Optical Communication System and Method based on OFDM-MDPSK

Info

Publication number: KR102663493B1
Application number: KR1020230005985A
Authority: KR
Inventors: 한상국; 이정문; 하인호; 박진우; 현영진; 박혜민
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Filing date: 2023-01-16
Publication date: 2024-05-03

Abstract

개시된 실시예는 세기 심볼 신호와 위상 심볼 신호에 응답하여 광원에서 인가된 광을 세기 변조 및 위상 변조하여 광 신호를 출력하는 광 변조기, 및 전송할 데이터에 따른 비트 스트림을 인가받아 OFDM 변조 기법에 따른 세기 심볼 신호와 MDPSK 변조 기법에 따른 위상 심볼 신호를 생성하여 광 변조기가 OFDM-MDPSK 변조를 수행하도록 하는 심볼 변환기를 포함하되, 심볼 변환기는 세기 심볼 신호에 따른 광 신호의 세기 변조 성분에 의한 간섭으로 유발되는 위상 변조 성분의 왜곡율을 생성될 위상 심볼 신호별로 분석하고, 분석된 왜곡율에 따라 일부 구간에서 위상 변조가 수행하지 않도록 위상 심볼 신호를 생성하지 않고 스킵하여, 왜곡이 발생하는 구간에서는 광 위상 변조를 수행하지 않아 왜곡이 발생되지 않도록 함으로써 전송 용량을 향상시키면서도 왜곡에 의한 오류를 저감할 수 있는 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법을 제공한다.The disclosed embodiment includes an optical modulator that outputs an optical signal by intensity-modulating and phase-modulating light applied from a light source in response to an intensity symbol signal and a phase symbol signal, and receiving a bit stream according to data to be transmitted and performing an intensity modulation according to an OFDM modulation technique. It includes a symbol signal and a symbol converter that generates a phase symbol signal according to the MDPSK modulation technique to enable the optical modulator to perform OFDM-MDPSK modulation, wherein the symbol converter is caused by interference by the intensity modulation component of the optical signal according to the intensity symbol signal. The distortion rate of the phase modulation component is analyzed for each phase symbol signal to be generated, and according to the analyzed distortion rate, the phase symbol signal is not generated and skipped to prevent phase modulation in some sections, and optical phase modulation is performed in the section where distortion occurs. An OFDM-MDPSK-based optical communication system and method is provided that can improve transmission capacity and reduce errors due to distortion by preventing distortion by not performing the operation.

Description

OFDM-MDPSK based optical communication system and method {Optical Communication System and Method based on OFDM-MDPSK}

개시되는 실시예들은 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 위상 신호 왜곡을 제어할 수 있는 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.The disclosed embodiments relate to an OFDM-MDPSK based optical communication system and method, and to an OFDM-MDPSK based optical communication system and method capable of controlling phase signal distortion.

현재 가장 일반적으로 이용되는 IM/DD(Intensity Modulation/Direct Detection) 기법에 따른 광 통신 시스템에서는 광 세기와 위상이 동시에 변조되어 전송된 경우, 광 세기와 광 위상을 각각 구분하여 검출한다. 이때 광 세기는 수신된 광 신호에서 직접 검출이 가능하지만, 광 위상의 경우 MZDI(Mach-Zehnder Delay Interferometer)와 같은 지연 간섭계 구성을 이용하여 지연되지 않은 광 신호와 지연된 광 신호 사이의 비팅(beating)을 이용하여 세기로 변환된 광신호로 변환한 후 검출이 가능하다. 즉 이전 인가되어 지연된 광 신호와 이후 인가된 광 신호 사이의 위상 차를 나타내는 세기를 갖는 광 신호로 변환하여 검출하는 방식을 이용한다.In the optical communication system based on the IM/DD (Intensity Modulation/Direct Detection) technique, which is currently the most commonly used, when the light intensity and phase are simultaneously modulated and transmitted, the light intensity and the light phase are detected separately. At this time, the optical intensity can be directly detected from the received optical signal, but in the case of the optical phase, a delay interferometer configuration such as MZDI (Mach-Zehnder Delay Interferometer) is used to beat between the non-delayed optical signal and the delayed optical signal. Detection is possible after converting the optical signal into intensity using . That is, a method of detecting the optical signal by converting it into an optical signal with an intensity representing the phase difference between the previously applied and delayed optical signal and the later applied optical signal is used.

이와 같이 세기와 위상이 동시에 변조되어 전송된 광 신호로부터 광 세기와 광 위상을 각각 나누어서 검출하는 경우, 광 위상 변조는 검출되는 광 세기에 영향을 미치지 않는 반면, 광 세기 변조는 검출되는 광 위상에 영향을 미치게 된다. 이는 상기한 바와 같이, 광 수신기가 지연 간섭계 구성을 이용함에 따라 세기 변조된 광을 지연하여 비팅하게 되면, 변조된 세기로 인해 지연되지 않은 광 과 지연된 광 사이의 비팅 결과에 변화가 나타나기 때문이다.In this way, when the light intensity and the light phase are separately detected from an optical signal transmitted with the intensity and phase simultaneously modulated, the light phase modulation does not affect the detected light intensity, whereas the light intensity modulation affects the detected light phase. It will have an impact. This is because, as described above, when the optical receiver uses a delayed interferometer configuration to delay beating the intensity-modulated light, a change occurs in the beating result between the non-delayed light and the delayed light due to the modulated intensity.

따라서 광 세기와 광 위상 동시 변조시에 차원간 간섭이 발생할 수 있으며, 차원간 간섭은 광 위상 신호 검출 시 왜곡으로써 작용하게 된다.Therefore, interdimensional interference may occur when simultaneously modulating light intensity and optical phase, and interdimensional interference acts as a distortion when detecting optical phase signals.

광 세기 신호의 안정적인 수신하기 위해서는 광 세기 신호의 전력을 높여 SNR(signal-to-noise ratio)을 향상시켜야 하지만, 차원간 간섭에 의한 왜곡은 광 세기 변조 신호의 전력이 커질수록 함께 증가하게 된다. 따라서 광 세기 신호의 전력을 높이면, 광 위상 신호에 발생하는 왜곡이 커지게 되어 광 크기 신호와 위상 신호의 수신 성능 간에 트레이드 오프(trade-off)가 발생하게 된다. 그리고 이러한 트레이드 오프로 인하여 광 크기와 위상을 동시에 변조하는 광 전송 방식에서 전송 용량에 제한이 발생하게 된다.In order to stably receive the light intensity signal, the signal-to-noise ratio (SNR) must be improved by increasing the power of the light intensity signal, but distortion due to interdimensional interference increases as the power of the light intensity modulation signal increases. Therefore, if the power of the optical intensity signal is increased, the distortion occurring in the optical phase signal increases, resulting in a trade-off between the reception performance of the optical intensity signal and the phase signal. And due to this trade-off, transmission capacity is limited in an optical transmission method that simultaneously modulates the optical size and phase.

이러한 이유로 기존에 광 세기 및 위상을 동시 변조하는 광 전송 방식은 주로 광 세기 변조로 인한 위상 왜곡을 최소화할 수 있는 QAM-MDPSK(Quadrature Amplitude Modulation with M-ary Differential Phase Shift Keying)가 이용되었다. 그러나 단일 반송파를 사용하는 QAM으로 광 세기를 변조하는 경우, 주파수 효율이 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)에 비해 2배 떨어지게 된다. 따라서 전송 용량을 극대화하기 위해서는 QAM 대신 OFDM 방식으로 광 세기 변조를 수행하는 것이 유리하지만, OFDM의 변조 특성 상 높은 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio)을 가지고 있으므로, OFDM-MDPSK로 광 세기 및 광 위상을 변조하는 경우, OFDM 변조에 의해 높은 피크가 발생한 위치에서 광 위상 신호에 큰 왜곡으로 작용하게 된다. 이러한 왜곡은 광 수신 장치의 데이터 복원 과정에서 오류(error)로써 작용하게 되어 결과적으로 광 위상 신호의 변조 차수를 높이는 것이 불가능하므로, 전체적인 전송 용량이 감소하게 된다는 한계가 있다.For this reason, the existing optical transmission method that simultaneously modulates light intensity and phase mainly uses QAM-MDPSK (Quadrature Amplitude Modulation with M-ary Differential Phase Shift Keying), which can minimize phase distortion due to light intensity modulation. However, when the light intensity is modulated with QAM using a single carrier, the frequency efficiency is two times lower than that of OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Therefore, in order to maximize transmission capacity, it is advantageous to perform optical intensity modulation using OFDM instead of QAM, but since OFDM has a high PAPR (Peak-to-Average Power Ratio) due to the modulation characteristics, OFDM-MDPSK When the phase is modulated, large distortion occurs in the optical phase signal at the location where a high peak occurs due to OFDM modulation. This distortion acts as an error in the data recovery process of the optical receiving device, and as a result, it is impossible to increase the modulation order of the optical phase signal, which has a limitation in that the overall transmission capacity is reduced.

한국 등록 특허 제10-2415791호 (2022.06.28 등록)Korea Registered Patent No. 10-2415791 (registered on June 28, 2022)

개시되는 실시예들은 OFDM 광 세기 변조를 적용하여 전송 용량을 향상시키면서도 왜곡에 의한 오류를 저감할 수 있는 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The purpose of the disclosed embodiments is to provide an OFDM-MDPSK-based optical communication system and method that can reduce errors due to distortion while improving transmission capacity by applying OFDM optical intensity modulation.

개시되는 실시예들은 OFDM 광 세기 변조 시에 MDPSK 광 위상 변조에 따른 광 위상 신호의 왜곡을 미리 확인하여, 왜곡이 발생하는 구간에서는 광 위상 변조를 수행하지 않음으로써 왜곡이 발생되지 않도록 하는 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The disclosed embodiments are OFDM-MDPSK that prevents distortion from occurring by checking in advance the distortion of the optical phase signal due to MDPSK optical phase modulation during OFDM optical intensity modulation and not performing optical phase modulation in the section where distortion occurs. The purpose is to provide a basic optical communication system and method.

개시되는 실시예들은 OFDM 변조된 광 세기 신호의 일부를 이용하여, 광 위상 변조를 수행하지 않는 구간을 수신 장치가 확인할 수 있도록 하는 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.The purpose of the disclosed embodiments is to provide an OFDM-MDPSK-based optical communication system and method that allows a receiving device to identify a section in which optical phase modulation is not performed using a portion of an OFDM-modulated optical intensity signal.

실시예에 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 송신 장치는 세기 심볼 신호와 위상 심볼 신호에 응답하여 광원에서 인가된 광을 세기 변조 및 위상 변조하여 광 신호를 출력하는 광 변조기; 및 전송할 데이터에 따른 비트 스트림을 인가받아 OFDM 변조 기법에 따른 세기 심볼 신호와 MDPSK 변조 기법에 따른 위상 심볼 신호를 생성하여 상기 광 변조기가 OFDM-MDPSK 변조를 수행하도록 하는 심볼 변환기를 포함하되, 상기 심볼 변환기는 상기 세기 심볼 신호에 따른 광 신호의 세기 변조 성분에 의한 간섭으로 유발되는 위상 변조 성분의 왜곡율을 생성될 위상 심볼 신호별로 분석하고, 분석된 왜곡율에 따라 일부 구간에서 위상 변조가 수행하지 않도록 위상 심볼 신호를 생성하지 않고 스킵한다.An OFDM-MDPSK-based optical transmission device according to an embodiment includes an optical modulator that outputs an optical signal by intensity-modulating and phase-modulating light applied from a light source in response to an intensity symbol signal and a phase symbol signal; And a symbol converter that receives a bit stream according to the data to be transmitted and generates an intensity symbol signal according to the OFDM modulation technique and a phase symbol signal according to the MDPSK modulation technique to enable the optical modulator to perform OFDM-MDPSK modulation, wherein the symbol The converter analyzes the distortion rate of the phase modulation component caused by interference by the intensity modulation component of the optical signal according to the intensity symbol signal for each phase symbol signal to be generated, and prevents phase modulation from being performed in some sections according to the analyzed distortion rate. Skips without generating a symbol signal.

상기 심볼 변환기는 상기 세기 심볼 신호를 상기 MDPSK 변조 기법에 따른 위상 심볼 주기만큼 지연하고, 지연된 세기 심볼 신호와 위상 심볼 주기 이후 인가된 세기 심볼 신호를 합성하여 세기 차 신호를 생성하며, 생성된 세기 차 신호의 세기를 위상 심볼 주기 동안 누적하여, 상기 OFDM 변조 기법에 따른 세기 심볼 주기 동안 생성되는 다수의 위상 심볼 신호 각각에 대한 왜곡율을 획득할 수 있다.The symbol converter delays the intensity symbol signal by a phase symbol period according to the MDPSK modulation technique, generates an intensity difference signal by combining the delayed intensity symbol signal and the intensity symbol signal applied after the phase symbol period, and generates the generated intensity difference. By accumulating the intensity of the signal during the phase symbol period, the distortion rate for each of a plurality of phase symbol signals generated during the intensity symbol period according to the OFDM modulation technique can be obtained.

상기 심볼 변환기는 다수의 위상 심볼 신호 각각에 대한 왜곡율 중 가장 높은 값을 갖는 지정된 개수의 왜곡율을 검출하고, 검출된 왜곡율에 따른 위상 심볼 신호가 생성되는 위치에 따른 시간 구간을 판별하며, 판별된 시간 구간에 위상 심볼 신호를 생성하지 않고 스킵할 수 있다.The symbol converter detects a specified number of distortion rates having the highest value among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals, determines a time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate, and determines the determined time The section can be skipped without generating a phase symbol signal.

상기 심볼 변환기는 다수의 위상 심볼 신호 각각에 대한 왜곡율 중 기준 왜곡율을 초과하는 왜곡율을 검출하고, 검출된 왜곡율에 따른 위상 심볼 신호가 생성되는 위치에 따른 시간 구간을 판별하며, 판별된 시간 구간에 위상 심볼 신호를 생성하지 않고 스킵할 수 있다.The symbol converter detects a distortion rate that exceeds a standard distortion rate among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals, determines a time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate, and determines the phase in the determined time section. It can be skipped without generating a symbol signal.

상기 심볼 변환기는 위상 심볼 신호별로 분석된 왜곡율에 따라 스킵되는 위상 심볼 신호가 생성될 위치가 판별되면, 판별된 위치에 따라 왜곡 위치 정보를 생성하고, 생성된 왜곡 위치 정보가 다음 세기 심볼 신호 생성 시에 상기 비트 스트림과 함께 변조되도록 생성된 왜곡 위치 정보를 입력으로 인가받을 수 있다.When the position where the skipped phase symbol signal is to be generated is determined according to the distortion rate analyzed for each phase symbol signal, the symbol converter generates distortion position information according to the determined position, and the generated distortion position information is used when generating the next intensity symbol signal. Distorted position information generated to be modulated together with the bit stream can be received as input.

상기 심볼 변환기는 상기 비트 스트림과 상기 왜곡 위치 정보를 인가받아 병렬 데이터로 변환한 후 M-QAM 변조 기법에 따라 M-QAM 심볼로 변환하고, 상기 M-QAM 심볼에 대해 IFFT를 수행하여 시간 도메인의 신호로 변환하며, 상기 시간 도메인의 신호 중 I 성분과 Q 성분을 각각 추출하여 상기 세기 심볼 신호와 상기 위상 심볼 신호를 생성할 수 있다.The symbol converter receives the bit stream and the distortion position information, converts it into parallel data, converts it into an M-QAM symbol according to the M-QAM modulation technique, and performs IFFT on the M-QAM symbol in the time domain. It is converted into a signal, and the intensity symbol signal and the phase symbol signal can be generated by extracting the I component and the Q component of the time domain signal, respectively.

상기 심볼 변환기는 상기 왜곡 위치 정보가 상기 병렬 데이터의 지정된 위치에 포함되도록 변환할 수 있다.The symbol converter may convert the distortion position information to be included in a designated position of the parallel data.

상기 심볼 변환기는 상기 OFDM 변조 기법에 따라 상기 세기 심볼 신호를 생성하는 세기 심볼 주기 동안, 상기 OFDM에 할당된 서브캐리어 개수에 대응하는 개수의 위상 심볼 신호를 생성할 수 있다.The symbol converter may generate a number of phase symbol signals corresponding to the number of subcarriers allocated to the OFDM during an intensity symbol period for generating the intensity symbol signal according to the OFDM modulation technique.

실시예에 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 송신 방법은 데이터 비트 스트림을 인가받아 OFDM 변조 기법에 따른 세기 심볼 신호와 MDPSK 변조 기법에 따른 위상 심볼 신호를 생성하는 단계; 및 세기 심볼 신호와 위상 심볼 신호에 응답하여 광원에서 인가된 광을 세기 변조 및 위상 변조하여 광 신호를 출력하는 단계를 포함하되, 상기 심볼 신호를 생성하는 단계는 상기 세기 심볼 신호에 따른 광 신호의 세기 변조 성분에 의한 간섭으로 유발되는 위상 변조 성분의 위상 심볼 신호별 왜곡율을 분석하고, 분석된 왜곡율에 따라 일부 구한다.An OFDM-MDPSK based optical transmission method according to an embodiment includes receiving a data bit stream and generating an intensity symbol signal according to an OFDM modulation technique and a phase symbol signal according to an MDPSK modulation technique; and outputting an optical signal by intensity-modulating and phase-modulating light applied from the light source in response to the intensity symbol signal and the phase symbol signal, wherein the step of generating the symbol signal includes generating an optical signal according to the intensity symbol signal. The distortion rate for each phase symbol signal of the phase modulation component caused by interference by the intensity modulation component is analyzed, and a portion of the distortion rate is calculated according to the analyzed distortion rate.

실시예에 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 수신 방법은 OFDM-MDPSK 변조되어 전송된 광 신호 수신하여 제1 및 제2 수신 광 신호로 분배하고, 상기 제1 수신 광 신호의 세기를 검출하여 세기 데이터를 획득하는 단계; 상기 세기 데이터로부터 데이터와 함께 변조되어 전송된 왜곡 위치 정보를 획득하고, 획득된 왜곡 위치 정보로부터 위상 심볼 주기만큼 이전 수신된 광 신호에서 위상 변조가 수행되지 않고 스킵된 왜곡 위치를 판별하는 단계; 상기 제2 수신 광 신호와 위상 심볼 주기만큼 이전 획득되어 지연된 제2 수신 광 신호를 비팅하여 광 위상 신호를 획득하고, 상기 광 위상 신호의 세기를 검출하여 위상 데이터를 획득하는 단계; 및 상기 위상 데이터에서 판별된 왜곡 위치에 따른 왜곡 데이터를 제외하고, 왜곡 데이터가 제외된 위상 데이터와 상기 세기 데이터로부터 데이터를 복원하는 단계를 포함한다.The OFDM-MDPSK-based optical reception method according to the embodiment receives the OFDM-MDPSK modulated and transmitted optical signal, distributes it into first and second received optical signals, and detects the intensity of the first received optical signal to obtain intensity data. steps; Obtaining distortion position information modulated and transmitted together with the data from the intensity data, and determining a distortion position in which phase modulation was not performed and skipped in the previously received optical signal by a phase symbol period from the obtained distortion position information; Obtaining an optical phase signal by beating the second received optical signal and a second received optical signal previously obtained and delayed by a phase symbol period, and obtaining phase data by detecting the intensity of the optical phase signal; and excluding distortion data according to the distortion position determined from the phase data, and restoring data from the phase data from which the distortion data is excluded and the intensity data.

따라서, 실시예에 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법은 OFDM 광 세기 변조 시에 MDPSK 광 위상 변조에 따른 광 위상 신호의 왜곡을 미리 확인하여, 왜곡이 발생하는 구간에서는 광 위상 변조를 수행하지 않아 왜곡이 발생되지 않도록 함으로써 전송 용량을 향상시키면서도 왜곡에 의한 오류를 저감할 수 있다. 그리고 OFDM 변조되는 광 세기 신호의 일부를 이용하여, 광 위상 변조를 수행하지 않는 구간을 수신 장치가 확인할 수 있도록 함으로써, 수신 장치가 정상적인 복조를 수행할 있다.Therefore, the OFDM-MDPSK-based optical communication system and method according to the embodiment checks in advance the distortion of the optical phase signal due to MDPSK optical phase modulation during OFDM optical intensity modulation and does not perform optical phase modulation in the section where distortion occurs. By preventing distortion from occurring, transmission capacity can be improved while errors caused by distortion can be reduced. And by using a part of the OFDM modulated optical intensity signal to allow the receiving device to identify a section in which optical phase modulation is not performed, the receiving device can perform normal demodulation.

도 1은 일 실시예 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템의 개략적 구성을 나타낸다.
도 2는 도 1의 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템에서 광 위상 신호의 왜곡 분포를 나타낸다.
도 3은 도 1의 심볼 변환기의 상세 구성의 일 예를 나타낸다.
도 4는 도 2의 심볼 변환기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 방법을 나타낸다.Figure 1 shows a schematic configuration of an OFDM-MDPSK based optical communication system according to an embodiment.
Figure 2 shows the distortion distribution of the optical phase signal in the OFDM-MDPSK based optical communication system of Figure 1.
FIG. 3 shows an example of the detailed configuration of the symbol converter of FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the symbol converter of FIG. 2.
Figures 5 and 6 show an OFDM-MDPSK based optical communication method according to an embodiment.

이하, 도면을 참조하여 일 실시예의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of one embodiment will be described with reference to the drawings. The detailed description below is provided to provide a comprehensive understanding of the methods, devices and/or systems described herein. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

일 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 일 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 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.In describing one embodiment, if it is determined that a detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of an embodiment, the detailed description will be omitted. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification. The terminology used in the detailed description is intended to describe only one embodiment and should in no way be limiting. Unless explicitly stated otherwise, singular forms include plural meanings. In this description, expressions such as “comprising” or “including” are intended to indicate certain features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, and one or more than those described. It should not be construed to exclude the existence or possibility of any other characteristic, number, step, operation, element, or part or combination thereof. In addition, terms such as "... unit", "... unit", "module", and "block" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and software.

도 1은 일 실시예 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템의 개략적 구성을 나타낸다.Figure 1 shows a schematic configuration of an OFDM-MDPSK based optical communication system according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 광 통신 시스템은 광 송신 장치(10)와 광 수신 장치(20)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, an optical communication system according to an embodiment may be composed of an optical transmitting device 10 and an optical receiving device 20.

광 송신 장치(10)는 데이터를 인가받고, 인가된 데이터에 대응하여 광을 OFDM-MDPSK 변조 기법에 따라 세기 및 위상 변조하여 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호를 광 수신 장치(20)로 전송한다. 그리고 광 수신 장치(20)는 광 송신 장치(10)에서 OFDM-MDPSK 변조 기법에 따라 세기 및 위상 변조되어 전송된 광 신호를 수신하고, 수신된 광 신호를 분할하며, 분할된 광 신호 각각에 대해 OFDM 복조 및 MDPSK 복조를 수행하여 데이터를 복원한다.The optical transmitting device 10 receives data, modulates the intensity and phase of the light according to the OFDM-MDPSK modulation technique in response to the applied data to generate an optical signal, and transmits the generated optical signal to the optical receiving device 20. send. And the optical receiving device 20 receives the optical signal transmitted by intensity and phase modulation according to the OFDM-MDPSK modulation technique from the optical transmitting device 10, divides the received optical signal, and OFDM demodulation and MDPSK demodulation are performed to restore data.

광 송신 장치(10)는 광원(11), 심볼 변환기(12), 파형 발생기(13) 및 광 변조기(14)를 포함할 수 있다.The optical transmission device 10 may include a light source 11, a symbol converter 12, a waveform generator 13, and an optical modulator 14.

광원(11)은 미리 지정된 파장과 파형의 광을 생성하여 방출한다. 일 예로 광원은 연속파(continuous wave) 모드의 광을 생성하여 방출할 수 있으며, 레이저 다이오드(laser diode) 등으로 구현될 수 있다.The light source 11 generates and emits light of a predetermined wavelength and waveform. For example, a light source may generate and emit light in a continuous wave mode, and may be implemented as a laser diode or the like.

심볼 변환기(12)는 전송할 데이터를 인가받아 지정된 변조 방식에 따른 심볼 신호로 변환한다. 실시예에서 심볼 변환기(12)는 데이터를 각각 세기 및 위상을 나타내는 세기 심볼 신호 및 위상 심볼 신호로 변환하며, 이때 세기 심볼 신호는 OFDM 변조 기법에 따른 OFDM 심볼 신호로 획득되며, 위상 심볼은 MDPSK 변조 기법에 따른 MDPSK 심볼 신호로 획득될 수 있다.The symbol converter 12 receives data to be transmitted and converts it into a symbol signal according to a designated modulation method. In an embodiment, the symbol converter 12 converts data into an intensity symbol signal and a phase symbol signal representing intensity and phase, respectively. At this time, the intensity symbol signal is obtained as an OFDM symbol signal according to an OFDM modulation technique, and the phase symbol is obtained through MDPSK modulation. It can be obtained as an MDPSK symbol signal according to the technique.

특히 실시예에서 심볼 변환기(12)는 변환된 세기 심볼 신호를 분석하여, 차원간 간섭에 의해 광 수신 장치(20)에서 획득되는 광 위상 신호에 왜곡이 발생될 수 있는 위상 심볼의 위치를 검출하고, 검출된 위상 심볼 위치에서는 위상 심볼을 생성하지 않아 위상 변조가 수행되지 않도록 한다. 그리고 OFDM 변조 기법을 이용함에 따라 증가된 전송 용량을 고려하여 일부 OFDM 심볼은 위상 심볼이 생성되지 않는 심볼 위치, 즉 시간 구간에 대한 정보가 포함하도록 함으로써, 광 수신 장치가 수신된 광 신호로부터 데이터를 정상적으로 복원할 수 있도록 한다.In particular, in the embodiment, the symbol converter 12 analyzes the converted intensity symbol signal to detect the position of the phase symbol where distortion may occur in the optical phase signal obtained from the optical receiving device 20 due to interdimensional interference, , Phase symbols are not generated at the detected phase symbol positions so that phase modulation is not performed. In addition, in consideration of the increased transmission capacity due to the use of the OFDM modulation technique, some OFDM symbols include information about the symbol position, that is, the time section, where the phase symbol is not generated, so that the optical receiving device can receive data from the received optical signal. Make sure it can be restored normally.

심볼 변환기(12)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.A detailed description of the symbol converter 12 will be provided later.

파형 발생기(13)는 세기 심볼 신호 및 위상 심볼 신호를 인가받고, 인가된 세기 심볼 신호 및 위상 심볼 신호 각각에 대응하는 파형을 갖는 세기 신호와 위상 신호를 생성하여 출력한다. 즉 파형 발생기(13)는 세기 변조 방식에 따라 변조되어 전송될 세기 심볼 신호를 인가받아 대응하는 파형의 세기 신호를 생성하고, 위상 변조 방식에 따라 변조되어 전송될 위상 심볼 신호를 인가받아 대응하는 파형의 위상 신호를 생성하여 광 변조기(14)로 전달한다. 여기서 파형 발생기(13)는 일 예로 AWG(arbitrary waveform generator)로 구현될 수 있다.The waveform generator 13 receives an intensity symbol signal and a phase symbol signal, generates and outputs an intensity signal and a phase signal having waveforms corresponding to the applied intensity symbol signal and phase symbol signal, respectively. That is, the waveform generator 13 receives the intensity symbol signal to be modulated and transmitted according to the intensity modulation method and generates an intensity signal of the corresponding waveform, and receives the phase symbol signal to be modulated and transmitted according to the phase modulation method to generate the corresponding waveform. A phase signal of is generated and transmitted to the optical modulator 14. Here, the waveform generator 13 may be implemented as an arbitrary waveform generator (AWG), for example.

광 변조기(14)는 파형 발생기(13)로부터 세기 신호와 위상 신호를 인가받고, 인가된 세기 신호와 위상 신호에 따라 광원(11)에서 인가되는 광을 세기 변조 및 위상 변조하여 광 신호를 생성하여 광 수신 장치로 출력한다.The optical modulator 14 receives an intensity signal and a phase signal from the waveform generator 13, and intensity-modulates and phase-modulates the light applied from the light source 11 according to the applied intensity signal and phase signal to generate an optical signal. Output to optical receiving device.

광 변조기(14)는 광 세기 변조기(15) 및 광 위상 변조기(16)를 포함할 수 있다. 광 세기 변조기(15)는 파형 발생기(13)로부터 인가되는 세기 신호에 따라 광원(11)에서 인가되는 광을 세기 변조하여 광 세기 신호를 출력한다. 이때, 광 세기 신호는 OFDM 변조 기법에 따라 변조되므로, 인가된 광을 주파수가 직교하는 다수의 서브캐리어로 구분하고, 구분된 다수의 서브 캐리어 각각을 세기 변조할 수 있다. 여기서 광 세기 변조기(15)는 일 예로 마흐젠더 변조기(Mach-Zehnder Modulator: 이하 MZM)로 구현될 수 있다.The optical modulator 14 may include an optical intensity modulator 15 and an optical phase modulator 16. The light intensity modulator 15 modulates the intensity of light applied from the light source 11 according to the intensity signal applied from the waveform generator 13 and outputs a light intensity signal. At this time, since the light intensity signal is modulated according to the OFDM modulation technique, the applied light can be divided into a plurality of subcarriers with orthogonal frequencies, and each of the divided subcarriers can be intensity modulated. Here, the light intensity modulator 15 may be implemented as a Mach-Zehnder modulator (MZM), for example.

그리고 광 위상 변조기(16)는 파형 발생기(13)로부터 인가되는 위상 신호에 따라 광 세기 변조기(15)에서 세기 변조되어 인가되는 광 세기 신호의 위상을 변조하여 세기 및 위상 변조된 광 신호를 출력한다. 이때 광 위상 변조기(16)는 광 세기 변조기(15)가 OFDM 심볼에 따라 광을 OFDM 변조하는 OFDM 심볼 주기(T_o) 동안 OFDM 변조에서 이용되는 서브캐리어 개수(N_s)에 해당하는 횟수만큼 MDPSK 심볼에 따라 위상 변조를 수행할 수 있다. 즉 OFDM 심볼 주기(T_o)는 MDPSK 변조에 따른 MDPSK 심볼 주기(T_s)의 서브캐리어 개수(N_s, 일 예로 N_s=16) 배일 수 있다.And the optical phase modulator 16 modulates the phase of the optical intensity signal applied by intensity modulating the optical intensity modulator 15 according to the phase signal applied from the waveform generator 13, and outputs the intensity- and phase-modulated optical signal. . At this time, the optical phase modulator 16 performs MDPSK a number of times corresponding to the number of subcarriers (N _s ) used in OFDM modulation during the OFDM symbol period (T _o ) in which the optical intensity modulator 15 OFDM modulates light according to the OFDM symbol. Phase modulation can be performed depending on the symbol. That is, the OFDM symbol period (T _o ) may be times the number of subcarriers (N _s , for example, N _s = 16) of the MDPSK symbol period (T _s ) according to MDPSK modulation.

여기서는 파형 발생기(13)를 구분하여 설명하였으나, 파형 발생기(13)는 광 위상 변조기(16)의 구성으로 볼 수도 있다.Here, the waveform generator 13 is described separately, but the waveform generator 13 can also be viewed as a configuration of the optical phase modulator 16.

한편 광 수신 장치(20)는 광 분배기(21), 지연 간섭계(22), 제1 및 제2 광 검출기(23, 24) 및 신호 판별기(25)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the light receiving device 20 may include an optical distributor 21, a delay interferometer 22, first and second optical detectors 23 and 24, and a signal discriminator 25.

광 분배기(21)는 광 송신 장치(10)에서 광 섬유 등을 통해 전송된 광 신호를 수신하고 분배하여 2개의 수신 광 신호를 출력한다. 여기서 광 분배기(21)는 일 예로 2 × 2 광 커플러로 구현될 수 있으며, 수신된 광 신호를 동일한 세기 및 위상을 갖는 제1 및 제2 수신 광 신호로 분배할 수 있다.The optical splitter 21 receives and distributes an optical signal transmitted from the optical transmission device 10 through an optical fiber, etc., and outputs two received optical signals. Here, the optical splitter 21 may be implemented as an example of a 2 × 2 optical coupler, and may distribute the received optical signal into first and second received optical signals having the same intensity and phase.

지연 간섭계(22)는 광 분배기(21)에서 분배된 2개 수신 광 신호 중 하나(여기서는 일 예로 제2 수신 광 신호)를 인가받아 MDPSK 심볼 주기(T_s)만큼 지연한다. 지연 간섭계(22)는 일 예로 MZDI(Mach-Zehnder Delay Interferometer)로 구현될 수 있다.The delay interferometer 22 receives one of the two received optical signals distributed by the optical splitter 21 (here, the second received optical signal as an example) and delays it by the MDPSK symbol period (T _s ). The delay interferometer 22 may be implemented as an example, a Mach-Zehnder Delay Interferometer (MZDI).

MZDI로 구현되는 지연 간섭계(22)는 인가되는 제2 수신 광 신호를 재분배하여 지연 경로와 비지연 경로를 각각 경유하도록 하고, 지연 경로에 의해 MDPSK 심볼 주기(T_s)만큼 지연된 제2 수신 광 신호와 비지연 경로에서 지연되지 않은 제2 수신 광 신호를 서로 비팅함으로써, 지연된 제2 수신 광 신호와 지연되지 않은 제2 수신 광 신호 사이의 위상차에 따른 세기의 광을 갖는 광 위상 신호를 출력한다. 즉 지연 간섭계(22)는 연속되어 인가되는 제2 수신 광 신호의 위상차에 따른 세기를 갖는 광 위상 신호로 변환한다.The delay interferometer 22 implemented with MZDI redistributes the applied second received optical signal to pass through a delay path and a non-delay path, respectively, and the second received optical signal delayed by the MDPSK symbol period (T _s ) by the delay path By beating the non-delayed second received optical signal with each other in the non-delayed path, an optical phase signal having light intensity according to the phase difference between the delayed second received optical signal and the non-delayed second received optical signal is output. That is, the delay interferometer 22 converts the continuously applied second received optical signal into an optical phase signal with intensity according to the phase difference.

제1 및 제2 광 검출기(23, 24)는 광 분배기(21)에서 직접 인가되는 제1 수신 광 신호와 지연 간섭계(220)에서 획득된 광 위상 신호를 인가받고, 인가된 제1 수신 광 신호와 광 위상 신호 각각에 대해 MDPSK 심볼 주기(T_s) 동안의 광 세기를 누적 검출하여 수신 세기 신호와 수신 위상 신호를 획득한다.The first and second optical detectors 23 and 24 receive the first received optical signal directly applied from the optical splitter 21 and the optical phase signal obtained from the delay interferometer 220, and receive the applied first received optical signal. For each of the and optical phase signals, the optical intensity during the MDPSK symbol period (T _s ) is cumulatively detected to obtain the received intensity signal and the received phase signal.

제1 광 검출기(23)는 제1 수신 광 신호를 인가받아 MDPSK 심볼 주기(T_s) 동안의 광 세기를 누적 검출하여 수신 세기 신호를 획득하고, 제2 광 검출기(24)는 광 위상 신호를 인가받아 MDPSK 심볼 주기(T_s) 동안의 광 세기를 누적 검출하여 수신 위상 신호를 획득할 수 있다. 여기서 제1 광 검출기(23)는 포토 다이오드(Photo Diode)로 구현될 수 있으며, 제2 광 검출기(24)는 밸런스 포토 다이오드(Balanced Photo Diode)로 구현될 수 있다.The first optical detector 23 receives the first received optical signal and cumulatively detects the optical intensity during the MDPSK symbol period (T _s ) to obtain a received intensity signal, and the second optical detector 24 obtains an optical phase signal. The received phase signal can be obtained by cumulatively detecting the light intensity during the MDPSK symbol period (T _s ). Here, the first photo detector 23 may be implemented as a photo diode, and the second photo detector 24 may be implemented as a balanced photo diode.

신호 판별기(25)는 수신 세기 신호와 수신 위상 신호를 인가받아, 수신 세기 신호와 수신 위상 신호의 레벨을 각각 판별하여 세기 데이터과 위상 데이터를 획득할 수 있다. 신호 판별기(25)는 수신 세기 신호와 수신 위상 신호 각각 세기가 기지정된 다수의 세기 구간 중 어느 구간에 포함되는지 여부로 신호 레벨을 판별할 수 있다. 여기서 신호 판별기(25)는 일 예로 DPO(Digital Phosphor Oscilloscope)으로 구현될 수 있다.The signal discriminator 25 may receive the received intensity signal and the received phase signal and determine the levels of the received intensity signal and the received phase signal, respectively, to obtain intensity data and phase data. The signal discriminator 25 can determine the signal level based on which of the plurality of predetermined intensity intervals the intensities of each of the received intensity signal and the received phase signal are included in. Here, the signal discriminator 25 may be implemented as, for example, a Digital Phosphor Oscilloscope (DPO).

데이터 변환기(26)는 신호 판별기(25)에서 획득된 세기 데이터과 위상 데이터를 기반으로 광 송신 장치(10)에서 전송된 데이터를 복원한다. 세기 데이터과 위상 데이터는 각각 광 송신 장치(10)에 적용된 OFDM-MDPSK 변조 기법에 따른 세기 심볼 신호와 위상 심볼 신호에 대응하는 데이터이므로, 데이터 변환기(26)는 세기 데이터과 위상 데이터로부터 광 송신 장치(10)가 전송한 데이터를 복원할 수 있다.The data converter 26 restores data transmitted from the optical transmission device 10 based on the intensity data and phase data obtained from the signal discriminator 25. Since the intensity data and phase data are data corresponding to the intensity symbol signal and the phase symbol signal according to the OFDM-MDPSK modulation technique applied to the optical transmission device 10, respectively, the data converter 26 converts the intensity data and phase data from the optical transmission device 10 ) can restore data transmitted.

상기한 광 수신 장치(20)에서 수신 세기 신호는 수신 광 신호의 세기에서 직접 추출된 신호이므로, 위상 변조에 의한 영향을 받지 않는다. 그에 반해, 수신 위상 신호는 연속하여 수신된 수신 광 신호 사이의 위상차에 의해 나타나는 광 세기차로부터 획득되는 신호이므로, 수신 광 신호에 적용된 세기 변조에 의한 영향을 크게 받게 되어 왜곡이 발생된다.In the above-described optical receiving device 20, the received intensity signal is a signal directly extracted from the intensity of the received optical signal, and is therefore not affected by phase modulation. On the other hand, since the received phase signal is a signal obtained from the difference in optical intensity caused by the phase difference between the received optical signals received in succession, it is greatly affected by the intensity modulation applied to the received optical signal, resulting in distortion.

이에 실시예의 광 송신 장치(10)는 상기한 바와 같이, 세기 심볼 신호인 OFDM 심볼 신호에 따라 왜곡이 크게 발생될 수 있는 위상 심볼의 위치를 검출하고, 검출된 위치에서는 위상 심볼 신호를 생성하지 않음으로써 위상 변조를 수행하지 않았다. 따라서 데이터 변환기(26)는 검출된 위상 심볼 위치에 따른 시간 구간에서는 위상 변조가 발생되지 않았음을 사전에 인지하고, 데이터를 복원해야 한다. 이에 실시예에서는 광 송신 장치(10)는 검출된 위상 심볼 위치에 대한 정보가 세기 심볼 신호에 포함되도록 하며, 데이터 변환기(26)는 세기 데이터에서 위상 심볼 신호가 생성되지 않은 심볼 위치에 따른 시간 구간을 확인하고, 확인된 시간 구간에서 검출되는 위상 데이터를 무시함으로써, 세기 데이터와 위상 데이터로부터 광 송신 장치(10)가 전송한 데이터를 정상적으로 복원할 수 있다.Accordingly, as described above, the optical transmission device 10 of the embodiment detects the position of the phase symbol where distortion may be large according to the OFDM symbol signal, which is the intensity symbol signal, and does not generate the phase symbol signal at the detected position. Therefore, no phase modulation was performed. Therefore, the data converter 26 must recognize in advance that no phase modulation has occurred in the time section according to the detected phase symbol position and restore the data. Accordingly, in the embodiment, the optical transmission device 10 ensures that information about the detected phase symbol position is included in the intensity symbol signal, and the data converter 26 configures the time section according to the symbol position in which the phase symbol signal is not generated from the intensity data. By checking and ignoring the phase data detected in the confirmed time interval, the data transmitted by the optical transmission device 10 can be normally restored from the intensity data and phase data.

도 2는 도 1의 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템에서 광 위상 신호의 왜곡 분포를 나타낸다.Figure 2 shows the distortion distribution of the optical phase signal in the OFDM-MDPSK based optical communication system of Figure 1.

광 수신 장치(20)의 지연 간섭계(22)에서 획득되는 광 위상 신호에서 세기 변조에 의한 왜곡율은 하나의 위상 심볼 즉, 하나의 MDPSK 심볼에 해당하는 MDPSK 심볼 주기(T_s) 동안 광 세기 변조 신호에 의한 평균적인 영향으로 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.The distortion rate due to intensity modulation in the optical phase signal obtained from the delay interferometer 22 of the optical receiving device 20 is the optical intensity modulation signal during the MDPSK symbol period (T _s ) corresponding to one phase symbol, that is, one MDPSK symbol. The average influence can be calculated as in Equation 1.

여기서 T_s는 MDPSK 심볼 주기를 나타내고, N은 MDPSK 심볼 위치를 나타내는 심볼 인덱스이다.Here, T _s represents the MDPSK symbol period, and N is a symbol index representing the MDPSK symbol position.

수학식 1에 나타난 바와 같이, 광 위상 신호에서 왜곡율은 MDPSK 변조와 무관하게 광 세기 변조인 OFDM 변조에 의해 발생하게 된다. 이는 다시 말해, 광 송신 장치(10)가 데이터를 세기 심볼인 OFDM 심볼로 변환하는 과정에서, 위상 심볼인 MDPSK 심볼 중 왜곡이 크게 발생되는 위치의 심볼을 판단할 수 있음을 의미한다.As shown in Equation 1, the distortion rate in the optical phase signal is generated by OFDM modulation, which is optical intensity modulation, regardless of MDPSK modulation. In other words, this means that in the process of converting data into an OFDM symbol, which is an intensity symbol, the optical transmission device 10 can determine a symbol at a position where distortion is significantly generated among the MDPSK symbols, which are phase symbols.

따라서 OFDM 심볼로의 변환 시에 왜곡이 크게 발생되는 MDPSK 심볼의 위치를 사전에 확인할 수 있으므로, 실시예의 광 송신 장치(10)는 왜곡이 크게 발생되는 MDPSK 심볼 위치에 따른 시간 구간에 MDPSK 심볼을 생성하지 않아 MDPSK 변조를 수행하지 않음으로써, 왜곡으로 인해 발생되는 오류를 저감시킬 수 있다. 다만 MDPSK 기반 위상 변조를 수행하지 않는 구간이 포함됨에 따라 전송 용량이 일부 저하될 수 있다.Therefore, when converting to an OFDM symbol, the location of the MDPSK symbol where large distortion occurs can be confirmed in advance, so the optical transmission device 10 of the embodiment generates the MDPSK symbol in a time section according to the location of the MDPSK symbol where large distortion occurs. By not performing MDPSK modulation, errors caused by distortion can be reduced. However, as a section in which MDPSK-based phase modulation is not performed is included, transmission capacity may be partially reduced.

도 2의 왜곡 분포도에서 X축은 수학식 1에 따라 계산되는 광 위상 신호의 왜곡율을 나타내고, Y축은 발생 빈도를 나타낸다.In the distortion distribution diagram of FIG. 2, the X-axis represents the distortion rate of the optical phase signal calculated according to Equation 1, and the Y-axis represents the frequency of occurrence.

도 2에서 왜곡율이 1인 경우는 광 위상 신호에 왜곡이 발생되지 않은 경우를 나타내고, 1과 차이가 클수록 광 위상 신호에 왜곡이 더욱 크게 발생되는 경우를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 왜곡 분포가 가우시안 분포와 유사하게 나타나므로, 왜곡이 크게 발생되는 경우는 극히 적은 빈도로 출현됨을 알 수 있다. 즉 광 위상 신호의 왜곡으로 인해, 위상 데이터를 획득 정상적으로 획득하지 못하게 되는 빈도는 매우 낮다. 뿐만 아니라, 기존의 QAM 변조를 이용하는 경우에 비해 OFDM 변조를 이용하는 경우, 주파수 효율이 2배로 향상되므로, OFDM을 이용함에 따라 증가되는 전송 용량에 비해, MDPSK 변조를 스킵함에 따라 감소되는 전송 용량은 상대적으로 작다.In FIG. 2, a distortion rate of 1 indicates a case in which no distortion occurs in the optical phase signal, and a larger difference from 1 indicates a case in which greater distortion occurs in the optical phase signal. As shown in Figure 2, since the distortion distribution appears similar to the Gaussian distribution, it can be seen that cases where large distortion occurs occur with extremely low frequency. In other words, the frequency of not being able to acquire phase data normally due to distortion of the optical phase signal is very low. In addition, when using OFDM modulation compared to using existing QAM modulation, the frequency efficiency is doubled, so compared to the transmission capacity increased by using OFDM, the transmission capacity decreased by skipping MDPSK modulation is relative. It is small.

따라서 광 송신 장치(10)가 OFDM-MDPSK 변조 방식에 따라 변조를 수행하되, 왜곡 발생 가능성이 높은 위치의 MDPSK 심볼에 대해 MDPSK 변조를 수행하지 않으면, 오류는 저감되는 반면 광 통신 시스템의 전체적인 전송 용량은 기존의 QAM-MDPSK에 비해 크게 향상될 수 있다.Therefore, if the optical transmission device 10 performs modulation according to the OFDM-MDPSK modulation method but does not perform MDPSK modulation on MDPSK symbols at positions where distortion is likely to occur, errors are reduced and the overall transmission capacity of the optical communication system is reduced. can be greatly improved compared to the existing QAM-MDPSK.

도 3은 도 1의 심볼 변환기의 상세 구성의 일 예를 나타내고, 도 4는 도 2의 심볼 변환기의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 shows an example of the detailed configuration of the symbol converter of FIG. 1, and FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the symbol converter of FIG. 2.

심볼 변환기(12)는 심볼 생성 모듈(30) 및 왜곡 위치 판별 모듈(40)을 포함할 수 있다.The symbol converter 12 may include a symbol generation module 30 and a distortion position determination module 40.

심볼 생성 모듈(30)은 기존의 광 송신 장치에서와 유사하게 인가되는 데이터를 변조 기법에 따른 심볼로 변환한다.The symbol generation module 30 converts applied data into symbols according to a modulation technique, similar to that of a conventional optical transmission device.

도 3 및 도 4를 참조하면, 심볼 생성 모듈(30)은 직병렬 변환 모듈(31), M-QAM 변환 모듈(32), IFFT 모듈(33), 세기 심볼 생성 모듈(34) 및 위상 심볼 생성 모듈(35)을 포함할 수 있다. 직병렬 변환 모듈(31)은 광 수신 장치(20)로 전송되어야 하는 데이터의 비트 스트림(bit stream)을 인가받아, OFDM에서 이용하는 서브캐리어의 개수(N_s)로 병렬화하여 출력한다. M-QAM 변환 모듈(32)은 병렬화된 데이터를 M-QAM 변조 기법에 대응하는 M-QAM 심볼로 변환한다. 여기서 M-QAM 심볼은 도 4에 도시된 바와 같이, I 성분(또는 실수)과 Q 성분(또는 허수)으로 구성될 수 있다.Referring to Figures 3 and 4, the symbol generation module 30 includes a serial-to-parallel conversion module 31, an M-QAM conversion module 32, an IFFT module 33, an intensity symbol generation module 34, and a phase symbol generation. It may include a module 35. The serial-to-parallel conversion module 31 receives a bit stream of data to be transmitted to the optical receiving device 20, parallelizes it with the number of subcarriers (N _s ) used in OFDM, and outputs it. The M-QAM conversion module 32 converts parallelized data into M-QAM symbols corresponding to the M-QAM modulation technique. Here, the M-QAM symbol may be composed of an I component (or real number) and a Q component (or imaginary number), as shown in FIG. 4.

IFFT 모듈(33)은 M-QAM 심볼을 인가받아 역고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier transform: IFFT)을 수행하여 시간 도메인의 신호 변환한다. 세기 심볼 생성 모듈(34)은 시간 도메인으로 변환된 신호의 I 성분(RE)을 지정된 샘플링 주기로 샘플링하여 세기 심볼 신호를 획득하고, 위상 심볼 생성 모듈(35)은 시간 도메인으로 변환된 신호의 Q 성분(IM)을 샘플링하여 위상 심볼 신호를 획득하며, 획득된 세기 심볼 신호와 위상 심볼 신호를 파형 발생기(13)로 전달한다.The IFFT module 33 receives the M-QAM symbol and performs Inverse Fast Fourier transform (IFFT) to convert the signal in the time domain. The intensity symbol generation module 34 samples the I component (RE) of the signal converted to the time domain at a specified sampling period to obtain an intensity symbol signal, and the phase symbol generation module 35 acquires the Q component of the signal converted to the time domain. A phase symbol signal is acquired by sampling (IM), and the obtained intensity symbol signal and phase symbol signal are transmitted to the waveform generator 13.

왜곡 위치 판별 모듈(40)은 심볼 생성 모듈(30)에서 생성된 세기 심볼 신호에 의해 광 수신 장치(20)에서 획득되는 광 위상 신호 발생되는 왜곡 수준을 분석하여 왜곡이 크게 발생되는 위상 심볼 위치를 검출하여 왜곡 위치 정보 데이터를 생성한다.The distortion position determination module 40 analyzes the level of distortion generated by the optical phase signal obtained from the optical receiving device 20 by the intensity symbol signal generated by the symbol generation module 30 and determines the position of the phase symbol where significant distortion occurs. Detect and generate distorted location information data.

왜곡 위치 판별 모듈(40)은 바이어스 가중 모듈(41), 지연 모듈(42), 비팅 모듈(43), 왜곡율 추출 모듈(44) 및 왜곡 위치 검출 모듈(45)을 포함할 수 있다.The distortion position determination module 40 may include a bias weighting module 41, a delay module 42, a beating module 43, a distortion rate extraction module 44, and a distortion position detection module 45.

바이어스 가중 모듈(41)은 세기 심볼 생성 모듈(34)에서 획득된 세기 심볼 신호에 바이어스 파워인 가중하여, 세기 심볼 신호에 따른 광 세기를 계산할 수 있도록 한다. 그리고 지연 모듈(42)은 파워가 가중된 세기 심볼 신호를 MDPSK 심볼당 샘플 개수(N_D)만큼 지연한다. 즉 MDPSK 주기(T_s)만큼 지연한다. 비팅 모듈(43)은 MDPSK 주기(T_s) 이후 인가되는 다음 세기 심볼 신호와 MDPSK 주기(T_s)만큼 지연된 지연 세기 심볼 신호를 비팅하여 세기 심볼 신호와 지연 세기 심볼 신호 사이의 차이를 나타내는 세기차 신호를 획득한다. 여기서 비팅은 세기 심볼 신호와 지연 세기 심볼 신호의 합성으로서 곱셈 연산으로 수행될 수 있다.The bias weighting module 41 weights the intensity symbol signal obtained from the intensity symbol generation module 34 with bias power to calculate the light intensity according to the intensity symbol signal. And the delay module 42 delays the power-weighted intensity symbol signal by the number of samples per MDPSK symbol (N _D ). That is, it is delayed by the MDPSK period (T _s ). The beating module 43 beats the next intensity symbol signal applied after the MDPSK period (T _s ) and the delayed intensity symbol signal delayed by the MDPSK period (T _s ) to produce an intensity difference indicating the difference between the intensity symbol signal and the delayed intensity symbol signal. Acquire a signal. Here, beating is a combination of an intensity symbol signal and a delay intensity symbol signal and can be performed as a multiplication operation.

바이어스 가중 모듈(41)은 광 송신 장치(10)에서 광 세기 변조를 수행하는 광 세기 변조기를 모의한 구성이고, 지연 모듈(42)과 비팅 모듈(43)은 광 수신 장치(20)의 지연 간섭계(22)를 모의한 구성으로 볼 수 있다. 다만 세기 심볼 신호에는 위상 변조 성분이 포함되지 않으므로, 세기차 신호는 광 수신 장치(20)의 지연 간섭계(22)에서 획득되는 광 위상 신호에서 세기 변조에 의한 왜곡 성분만을 모의한 신호로 볼 수 있다. 그러므로, 광 수신 장치(20)의 지연 간섭계(22)에서 획득되는 광 위상 신호를 모의한 신호로 볼 수 있다. 이에 바이어스 가중 모듈(41)과 지연 모듈(42) 및 비팅 모듈(43)을 통합하여 위상 왜곡 모의 모듈이라고 할 수 있다.The bias weighting module 41 is a configuration that simulates an optical intensity modulator that performs light intensity modulation in the optical transmitting device 10, and the delay module 42 and beating module 43 are the delay interferometer of the optical receiving device 20. It can be seen as a configuration that simulates (22). However, since the intensity symbol signal does not include a phase modulation component, the intensity difference signal can be viewed as a signal that simulates only the distortion component due to intensity modulation in the optical phase signal obtained from the delay interferometer 22 of the optical receiving device 20. . Therefore, the optical phase signal obtained from the delay interferometer 22 of the optical receiving device 20 can be viewed as a simulated signal. Accordingly, the bias weighting module 41, the delay module 42, and the beating module 43 are integrated and can be called a phase distortion simulation module.

왜곡율 추출 모듈(44)은 세기차 신호를 인가받고, 인가된 세기차 신호와 MDPSK 심볼당 샘플 개수(N_D)에 따른 길이, 즉 MDPSK 주기(T_s)를 갖는 임펄스 트레인(impulse train) 파형의 MDPSK 샘플링 신호와 컨볼루션 연산을 수행함으로써, 위상 심볼인 MDPSK 심볼 위치별 왜곡율을 추출한다. 이는 생성된 세기 차 신호의 세기를 위상 심볼 주기 동안 누적하여 위상 심볼 위치별 왜곡율을 추정하는 것으로 볼 수 있다.The distortion rate extraction module 44 receives the intensity difference signal and extracts an impulse train waveform having a length according to the applied intensity difference signal and the number of samples per MDPSK symbol (N _D ), that is, an MDPSK period (T _s ). By performing a convolution operation with the MDPSK sampling signal, the distortion rate for each MDPSK symbol position, which is a phase symbol, is extracted. This can be seen as estimating the distortion rate for each phase symbol position by accumulating the intensity of the generated intensity difference signal during the phase symbol period.

왜곡율 추출 모듈(44)은 MDPSK 주기(T_s) 동안 인가된 광 위상 신호를 누적 검출하는 광 수신 장치(20)의 제2 광 검출기(24)를 모의하는 구성이다. 그리고 상기한 바와 같이 세기 변조에 의한 광 위상 신호의 왜곡율을 수학식 1에서와 같이, MDPSK 주기(T_s)동안의 지연 시간차를 갖는 세기 변조된 광 위상 신호의 세기차로 계산된다. 이에 제2 광 검출기(24)를 모의하는 왜곡율 추출 모듈(44)은 MDPSK 주기(T_s)를 갖는 임펄스 트레인 파형의 MDPSK 샘플링 신호와 세기차 신호를 컨볼루션 연산함으로써, MDPSK 주기(T_s) 간격으로 왜곡율을 반복적으로 획득할 수 있다. 이때 MDPSK 주기(T_s) 간격으로 획득되는 왜곡율의 위치는 대응하는 MDPSK 심볼의 인덱스로서 MDPSK 심볼 위치이다.The distortion rate extraction module 44 is a configuration that simulates the second optical detector 24 of the optical receiving device 20, which cumulatively detects the optical phase signal applied during the MDPSK period (T _s ). And, as described above, the distortion rate of the optical phase signal due to intensity modulation is calculated as the intensity difference of the intensity modulated optical phase signal with a delay time difference during the MDPSK period (T _s ), as shown in Equation 1. Accordingly, the distortion rate extraction module 44 simulating the second photo detector 24 performs a convolution operation between the MDPSK sampling signal and the intensity difference signal of the impulse train waveform having the MDPSK period (T _s ), thereby obtaining the MDPSK period (T _s ) interval. The distortion rate can be obtained repeatedly. At this time, the position of the distortion rate obtained at the MDPSK period (T _s ) interval is the index of the corresponding MDPSK symbol and is the MDPSK symbol position.

상기한 바와 같이 MDPSK 심볼은 하나의 OFDM 심볼에 대해 서브캐리어 개수(N_s)만큼 생성되므로, OFDM 심볼 주기(T_o)는 MDPSK 주기(T_s)의 서브캐리어 개수(N_s)배이다. 만일 OFDM의 서브 캐리어 개수가 16개인 경우, 하나의 OFDM 심볼 신호가 생성되는 동안 16개의 MDPSK 심볼 신호가 생성된다. 이 경우, 왜곡율 추출 모듈(44)은 OFDM 심볼 주기(T_o) 동안 16개의 왜곡율을 순차적으로 획득할 수 있다.As described above, since MDPSK symbols are generated as many as the number of subcarriers (N _s ) for one OFDM symbol, the OFDM symbol period (T _o ) is the number of subcarriers (N _s ) times the MDPSK period (T _s ). If the number of OFDM subcarriers is 16, 16 MDPSK symbol signals are generated while one OFDM symbol signal is generated. In this case, the distortion rate extraction module 44 can sequentially acquire 16 distortion rates during the OFDM symbol period (T _o ).

여기서 왜곡율이 획득되는 순서가 위상 심볼 위치로서 MDPSK 심볼 인덱스라고 할 수 있다.Here, the order in which the distortion rate is obtained can be referred to as the MDPSK symbol index as the phase symbol position.

한편 왜곡율이 큰 위상 심볼이 생성되지 않도록 하기 위해서는, OFDM 심볼 주기(T_o) 동안 획득되는 N_s 개의 MDPSK 심볼 신호 중 어떤 위치의 MDPSK 심볼 신호에서 큰 왜곡율이 발생되는지 판별할 수 있어야 한다. 즉 큰 왜곡이 발생되는 MDPSK 심볼 인덱스를 확인할 수 있어야 한다.Meanwhile, in order to prevent phase symbols with a large distortion rate from being generated, it must be possible to determine at which position of the MDPSK symbol signal among the N _s MDPSK symbol signals acquired during the OFDM symbol period (T _o ) at which a large distortion rate occurs. In other words, the MDPSK symbol index where large distortion occurs must be identified.

이에 왜곡 위치 검출 모듈(45)은 획득된 왜곡율을 기반으로 왜곡 위치, 즉 위치 심볼 인덱스를 검출하여, 왜곡 위치 정보를 직병렬 변환 모듈(31) 및 위상 심볼 생성 모듈(35)로 전달한다.Accordingly, the distortion position detection module 45 detects the distortion position, that is, the position symbol index, based on the obtained distortion rate, and transmits the distortion position information to the serial-to-parallel conversion module 31 and the phase symbol generation module 35.

왜곡 위치 검출 모듈(45)은 왜곡 위치 정보를 위상 심볼 생성 모듈(35)로 전달하여, 위상 심볼 생성 모듈(35)이 해당 위치, 즉 해당 인덱스에 따른 위상 심볼을 생성하지 않도록 한다. 이와 함께, 왜곡 위치 검출 모듈(45)은 왜곡 위치 정보를 직병렬 변환 모듈(31)로 전달하여, 광 수신 장치(20)로 전송될 데이터와 왜곡 위치 정보가 변조될 수 있도록 한다.The distortion position detection module 45 transmits the distortion position information to the phase symbol generation module 35, so that the phase symbol generation module 35 does not generate a phase symbol according to the position, that is, the index. At the same time, the distortion position detection module 45 transmits the distortion position information to the serial-to-parallel conversion module 31, so that the data to be transmitted to the optical receiving device 20 and the distortion position information can be modulated.

여기서 왜곡율은 이미 OFDM 변조 기법에 따라 획득된 세기 심볼 신호로부터 추출되므로, 위상 심볼 신호의 생성 여부는 즉시 반영될 수 있는 반면, 직병렬 변환 모듈(31)로 전달된 왜곡 위치 정보는 다음 세기 심볼 신호 생성 시에 반영될 수 있다. 즉 다음 OFDM 심볼에 반영될 수 있다. 그러나 광 수신 장치(20)에서도 상기한 바와 같이, 지연 간섭계(22)가 연속하는 2개의 수신 광 신호 사이의 차이를 검출하여 광 위상 신호를 생성하므로, 비록 왜곡 위치 정보가 다음 OFDM 심볼에 반영될지라도 광 수신 장치(20)는 동일한 시간에 정상적으로 데이터를 복원할 수 있다.Here, the distortion rate is extracted from the intensity symbol signal already obtained according to the OFDM modulation technique, so whether or not the phase symbol signal is generated can be immediately reflected, while the distortion position information transmitted to the serial-to-parallel conversion module 31 is transmitted to the next intensity symbol signal. It can be reflected at the time of creation. That is, it can be reflected in the next OFDM symbol. However, as described above in the optical receiving device 20, the delay interferometer 22 detects the difference between two consecutive received optical signals and generates an optical phase signal, so although the distortion position information will be reflected in the next OFDM symbol. Even so, the light receiving device 20 can normally restore data at the same time.

왜곡 위치 검출 모듈(45)은 기지정된 기준 왜곡율을 초과하는 왜곡율을 갖는 위상 심볼 인덱스를 검출하여 왜곡 위치 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 즉 오류를 유발할 수 있는 일정 수준 이상의 왜곡율을 나타내는 위상 심볼 인덱스를 검출할 수도 있다. 다만 이 경우, 각 OFDM 심볼을 생성할 때, 생성되는 위상 심볼의 개수가 수시로 변화할 수 있으며, 데이터와 함께 변조되어야 하는 왜곡 위치 정보의 양 또한 수시로 변화하게 된다. 그리고 이러한 수시적인 변화는 통신 시스템의 처리 복잡도를 높일 수도 있다. 이에 왜곡 위치 검출 모듈(45)은 검출된 OFDM 심볼 주기(T_o) 동안 획득되는 N_s 개의 MDPSK 심볼 신호 중 가장 높은 왜곡율을 갖는 지정된 개수의 위상 심볼 인덱스를 검출하여 직병렬 변환 모듈(31) 및 위상 심볼 생성 모듈(35)로 전달할 수 있다. 예로서, 상기한 바와 같이, OFDM 심볼 주기(T_o) 동안 16개의 MDPSK 심볼 신호가 획득되는 경우, 가장 높은 왜곡율을 갖는 3개의 위상 심볼 인덱스를 검출하여, 왜곡 위치 정보를 생성하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 왜곡 위치 정보는 OFDM 변조되어 16개의 서브캐리어 중 3개의 서브캐리어에 실려 광 수신 장치(20)로 전송될 수 있으며, 광 수신 장치는 3개의 서브캐리어로 전송된 왜곡 위치 정보를 확인하여, 광 위상 신호 중 위상 변조가 수행되지 않은 구간을 판별할 수 있다. 즉 광 위상 신호로부터 획득된 위상 데이터 중 무의미한 데이터를 판별할 수 있다.The distortion position detection module 45 may be configured to generate distortion position information by detecting a phase symbol index having a distortion rate that exceeds a predetermined reference distortion rate. In other words, it is possible to detect a phase symbol index that indicates a distortion rate above a certain level that can cause errors. However, in this case, when generating each OFDM symbol, the number of generated phase symbols may change from time to time, and the amount of distorted position information that must be modulated along with the data also changes from time to time. And these frequent changes may increase the processing complexity of the communication system. Accordingly, the distortion position detection module 45 detects a specified number of phase symbol indices with the highest distortion rate among the N _s MDPSK symbol signals acquired during the detected OFDM symbol period (T _o ), and uses the serial-to-parallel conversion module 31 and It can be transmitted to the phase symbol generation module 35. As an example, as described above, when 16 MDPSK symbol signals are acquired during the OFDM symbol period (T _o ), the three phase symbol indices with the highest distortion rate can be detected to generate distortion position information. . In this case, the distorted position information can be OFDM modulated and transmitted to the optical receiving device 20 on 3 subcarriers out of 16 subcarriers, and the optical receiving device checks the distorted position information transmitted on the 3 subcarriers and , it is possible to determine a section in which phase modulation is not performed among the optical phase signals. In other words, it is possible to determine meaningless data among the phase data obtained from the optical phase signal.

결과적으로 실시예에 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 시스템 및 방법은 OFDM 광 세기 변조 시에 MDPSK 광 위상 변조에 따른 광 위상 신호의 왜곡을 미리 확인하여, 왜곡이 발생하는 구간에서는 광 위상 변조를 수행하지 않아 왜곡이 발생되지 않도록 함으로써 전송 용량을 향상시키면서도 왜곡에 의한 오류를 저감할 수 있다. 그리고 OFDM 변조되는 광 세기 신호의 일부를 이용하여, 광 위상 변조를 수행하지 않는 구간을 수신 장치가 확인할 수 있도록 함으로써, 수신 장치가 정상적인 복조를 수행할 있다.As a result, the OFDM-MDPSK-based optical communication system and method according to the embodiment checks in advance the distortion of the optical phase signal due to MDPSK optical phase modulation during OFDM optical intensity modulation and does not perform optical phase modulation in the section where distortion occurs. By preventing distortion from occurring, transmission capacity can be improved while errors caused by distortion can be reduced. And by using a part of the OFDM modulated optical intensity signal to allow the receiving device to identify a section in which optical phase modulation is not performed, the receiving device can perform normal demodulation.

도시된 실시예에서, 각 구성들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 구성을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 각 구성은 물리적으로 구분된 하나 이상의 장치를 이용하여 구현되거나, 하나 이상의 프로세서 또는 하나 이상의 프로세서 및 소프트웨어의 결합에 의해 구현될 수 있으며, 도시된 예와 달리 구체적 동작에 있어 명확히 구분되지 않을 수 있다.In the illustrated embodiment, each component may have different functions and capabilities in addition to those described below, and may include additional components other than those described below. Additionally, in one embodiment, each configuration may be implemented using one or more physically separate devices, one or more processors, or a combination of one or more processors and software, and, unlike the example shown, may be implemented in specific operations. It may not be clearly distinguished.

그리고 도 1에 도시된 광 통신 시스템의 적어도 하나의 구성은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템 온 칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.At least one configuration of the optical communication system shown in FIG. 1 may be implemented in a logic circuit using hardware, firmware, software, or a combination thereof, and may also be implemented using a general-purpose or special-purpose computer. The device may be implemented using hardwired devices, field programmable gate arrays (FPGAs), application specific integrated circuits (ASICs), etc. Additionally, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and a controller.

도 5 및 도 6은 일 실시예 따른 OFDM-MDPSK 기반 광 통신 방법을 나타낸다.Figures 5 and 6 show an OFDM-MDPSK based optical communication method according to an embodiment.

도 5는 광 송신 장치(10)에 의해 수행되는 광 신호 송신 방법을 나타내고, 도 6은 광 수신 장치(20)에 의해 수행되는 광 신호 수신 방법을 나타낸다.FIG. 5 shows a method of transmitting an optical signal performed by the optical transmitting device 10, and FIG. 6 shows a method of receiving an optical signal performed by the optical receiving device 20.

도 5를 참조하면, 광 신호 송신 방법은 우선 전송할 데이터에 따른 비트 스트림을 인가받아 병렬 데이터 변환하고, M-QAM 변조 기법에 따라 병렬 데이터를 M-QAM 심볼을 획득한다(51). 이때, 이전 변조 시에 생성된 왜곡 위치 정보를 인가받아 데이터와 함께 병렬 데이터로 변환하여 M-QAM 심볼을 획득할 수 있으며, 왜곡 위치 정보는 OFDM 변조 시에 다수의 서브캐리어 중 지정된 서브캐리어에 포함되도록 병렬 데이터의 지정된 위치에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 5, the optical signal transmission method first receives a bit stream according to the data to be transmitted, converts it into parallel data, and obtains an M-QAM symbol from the parallel data according to the M-QAM modulation technique (51). At this time, the distortion position information generated during previous modulation can be received and converted into parallel data together with the data to obtain an M-QAM symbol, and the distortion position information is included in a designated subcarrier among multiple subcarriers during OFDM modulation. Preferably, it can be included in a designated location in parallel data.

그리고 M-QAM 심볼에 대해 IFFT를 수행하여 시간 도메인의 신호로 변환한다(52). 시간 도메인의 신호에서 I 성분(RE) 추출하여 OFDM 심볼에 대응하는 세기 심볼 신호를 생성한다(53). 이는 OFDM 변조라고 할 수 있다.Then, IFFT is performed on the M-QAM symbol to convert it into a time domain signal (52). The I component (RE) is extracted from the signal in the time domain to generate an intensity symbol signal corresponding to the OFDM symbol (53). This can be called OFDM modulation.

그리고 획득된 세기 심볼 신호를 위상 심볼 주기만큼 지연하고, 위상 심볼 주기 이후 인가되는 세기 심볼 신호와 지연된 세기 심볼 신호를 합성하여, 세기차 신호를 획득한다(54). 세기차 신호가 획득되면, MDPSK 샘플링 신호와 세기차 신호를 컨볼루션 연산하여 각 위상 심볼 위치에 따른 왜곡율을 획득한다(55).Then, the obtained intensity symbol signal is delayed by the phase symbol period, and the intensity symbol signal applied after the phase symbol period and the delayed intensity symbol signal are synthesized to obtain an intensity difference signal (54). Once the intensity difference signal is obtained, a convolution operation is performed on the MDPSK sampling signal and the intensity difference signal to obtain a distortion rate according to each phase symbol position (55).

획득된 위상 심볼 위치에 따른 왜곡율에서 가장 높은 값을 갖는 지정된 개수의 왜곡율에 대응하는 위상 심볼 위치, 즉 큰 왜곡이 발생되는 위상 심볼 인덱스를 검출하여 왜곡 위치 정보를 생성한다(56). 왜곡 위치 정보가 생성되면, 시간 도메인의 신호에서 Q 성분(IM) 추출하여 MDPSK 심볼에 대응하는 위상 심볼 신호를 생성하되, 검출된 위상 심볼 인덱스에서는 위상 심볼 신호를 생성하지 않는다(57). 또한 생성된 왜곡 위치 정보는 다음 변조 시에 광 수신 장치(20)로 전송될 데이터와 함께 변조되도록 병렬 변환되어 M-QAM 심볼에 포함된다.Distortion position information is generated by detecting the phase symbol position corresponding to the specified number of distortion rates with the highest value in the distortion rate according to the acquired phase symbol position, that is, the phase symbol index where large distortion occurs (56). When the distorted position information is generated, the Q component (IM) is extracted from the signal in the time domain to generate a phase symbol signal corresponding to the MDPSK symbol, but the phase symbol signal is not generated from the detected phase symbol index (57). Additionally, the generated distortion position information is parallel converted to be modulated together with the data to be transmitted to the optical receiving device 20 during the next modulation and included in the M-QAM symbol.

그리고 생성된 세기 심볼 신호 및 위상 심볼 신호에 따라 광을 세기 변조 및 위상 변조하여 광 신호를 생성하고, 생성된 광 신호를 광 수신 장치(20)로 전송한다.Then, an optical signal is generated by intensity modulating and phase modulating the light according to the generated intensity symbol signal and phase symbol signal, and the generated optical signal is transmitted to the optical receiving device 20.

한편 도 6을 참조하면, 광 신호 송신 방법에서는 우선 광 송신 장치(10)에서 전송된 광 신호를 수신한다(61). 그리고 수신된 광 신호를 제1 및 제2 수신 광 신호로 분배하고, 제1 수신 광 신호의 세기를 검출하여 세기 데이터를 획득한다(62). 그리고 획득된 세기 데이터로부터 왜곡 위치 정보를 획득한다(63).Meanwhile, referring to FIG. 6, in the optical signal transmission method, the optical signal transmitted from the optical transmission device 10 is first received (61). Then, the received optical signal is distributed into first and second received optical signals, and the intensity of the first received optical signal is detected to obtain intensity data (62). Then, distortion position information is obtained from the obtained intensity data (63).

한편, 획득된 제2 수신 광 신호를 위상 심볼 주기(T_s)만큼 지연하고, 위상 심볼 주기(T_s) 이후 획득되는 제2 수신 광 신호와 지연된 제2 수신 광 신호를 비팅하여 광 위상 신호를 획득한다(64). 그리고 광 위상 신호의 세기를 검출하여 위상 데이터를 획득한다(65). 위상 데이터가 획득되면, 획득된 위상 데이터 중 왜곡 위치 정보에 대응하는 위치의 위상 데이터는 위상 변조되지 않고 전송된 광 신호에서 추출된 데이터이므로, 이를 제외한 위상 데이터와 세기 데이터를 기반으로 광 송신 장치(10)에서 전송된 데이터를 복원한다(66).Meanwhile, the obtained second received optical signal is delayed by the phase symbol period (T _s ), and the optical phase signal is generated by beating the second received optical signal obtained after the phase symbol period (T _s ) and the delayed second received optical signal. Acquire (64). Then, the intensity of the optical phase signal is detected to obtain phase data (65). When phase data is acquired, the phase data at the position corresponding to the distortion position information among the acquired phase data is data extracted from the transmitted optical signal without phase modulation, so the optical transmission device ( Restore the data transmitted in 10) (66).

도 5 및 도 6에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5 및 도 6에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.In FIGS. 5 and 6, each process is described as being sequentially executed, but this is merely an illustrative explanation, and those skilled in the art may refer to FIGS. 5 and 6 without departing from the essential characteristics of the embodiments of the present invention. It can be applied through various modifications and modifications, such as executing by changing the described order, executing one or more processes in parallel, or adding other processes.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

10: 광 송신 장치 11: 광원
12: 심볼 변환기 13: 파형 발생기
14: 광 변조기 15: 광 세기 변조기
16: 광 위상 변조기 20: 광 수신 장치
21: 광 분배기 22: 지연 간섭계
23, 24: 제1 및 제2 광 검출기 25: 신호 판별기
30: 심볼 생성 모듈 31: 직병렬 변환 모듈
32: M-QAM 변환 모듈 33: IFFT 모듈
34: 세기 심볼 생성 모듈 35: 위상 심볼 생성 모듈
40: 왜곡 위치 판별 모듈 41: 바이어스 가중 모듈
42: 지연 모듈 43: 비팅 모듈
44: 왜곡율 추출 모듈 45: 왜곡 위치 검출 모듈10: optical transmitting device 11: light source
12: Symbol converter 13: Waveform generator
14: light modulator 15: light intensity modulator
16: optical phase modulator 20: optical receiving device
21: optical splitter 22: delay interferometer
23, 24: first and second photo detectors 25: signal discriminator
30: Symbol generation module 31: Serial-to-parallel conversion module
32: M-QAM conversion module 33: IFFT module
34: Intensity symbol generation module 35: Phase symbol generation module
40: Distortion position determination module 41: Bias weighting module
42: Delay module 43: Beating module
44: Distortion rate extraction module 45: Distortion position detection module

Claims

An optical modulator that outputs an optical signal by intensity-modulating and phase-modulating the light applied from the light source in response to the intensity symbol signal and the phase symbol signal; and
A symbol converter that receives a bit stream according to the data to be transmitted and generates an intensity symbol signal according to the OFDM modulation technique and a phase symbol signal according to the MDPSK modulation technique to enable the optical modulator to perform OFDM-MDPSK modulation,
The symbol converter analyzes the distortion rate of the phase modulation component caused by interference by the intensity modulation component of the optical signal according to the intensity symbol signal for each phase symbol signal to be generated, and phase modulation is not performed in some sections according to the analyzed distortion rate. An optical transmission device that skips without generating a phase symbol signal.

The method of claim 1, wherein the symbol converter
Delaying the intensity symbol signal by a phase symbol period according to the MDPSK modulation technique, and combining the delayed intensity symbol signal and the intensity symbol signal applied after the phase symbol period to generate an intensity difference signal,
An optical transmission device that accumulates the intensity of the generated intensity difference signal during the phase symbol period to obtain a distortion rate for each of a plurality of phase symbol signals generated during the intensity symbol period according to the OFDM modulation technique.

The method of claim 1, wherein the symbol converter
Detecting a specified number of distortion rates with the highest value among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals,
Determines the time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate,
An optical transmission device that skips the determined time interval without generating a phase symbol signal.

The method of claim 1, wherein the symbol converter
Detecting a distortion rate that exceeds a reference distortion rate among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals,
Determines the time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate,
An optical transmission device that skips the determined time interval without generating a phase symbol signal.

The method of claim 1, wherein the symbol converter
When the position where the skipped phase symbol signal will be generated is determined according to the distortion rate analyzed for each phase symbol signal, distortion position information is generated according to the determined position,
An optical transmission device that receives the generated distorted position information as an input so that the generated distorted position information is modulated together with the bit stream when generating the next intensity symbol signal.

The method of claim 5, wherein the symbol converter
The bit stream and the distortion position information are received and converted into parallel data and then converted into M-QAM symbols according to the M-QAM modulation technique,
IFFT is performed on the M-QAM symbol to convert it into a time domain signal,
An optical transmission device for generating the intensity symbol signal and the phase symbol signal by extracting I and Q components from the time domain signal, respectively.

The method of claim 6, wherein the symbol converter
An optical transmission device that converts the distorted position information to be included in a designated position of the parallel data.

The method of claim 1, wherein the symbol converter
An optical transmission device that generates a number of phase symbol signals corresponding to the number of subcarriers allocated to the OFDM during an intensity symbol period for generating the intensity symbol signal according to the OFDM modulation technique.

receiving a data bit stream and generating an intensity symbol signal according to an OFDM modulation technique and a phase symbol signal according to an MDPSK modulation technique; and
Including intensity modulating and phase modulating the light applied from the light source in response to the intensity symbol signal and the phase symbol signal to output an optical signal,
The step of generating the symbol signal is
Analyze the distortion rate for each phase symbol signal of the phase modulation component caused by interference by the intensity modulation component of the optical signal according to the intensity symbol signal, and adjust the phase symbol signal so that phase modulation is not performed in some sections according to the analyzed distortion rate. An optical transmission method that skips without generating.

The method of claim 9, wherein generating the symbol signal includes
Delaying the intensity symbol signal by a phase symbol period according to the MDPSK modulation technique, and combining the delayed intensity symbol signal and the intensity symbol signal applied after the phase symbol period to generate an intensity difference signal,
An optical transmission method for accumulating the intensity of the generated intensity difference signal during the phase symbol period to obtain a distortion rate for each of a plurality of phase symbol signals generated during the intensity symbol period according to the OFDM modulation technique.

The method of claim 9, wherein generating the symbol signal includes
Detecting a specified number of distortion rates with the highest value among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals,
Determines the time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate,
An optical transmission method that skips the determined time interval without generating a phase symbol signal.

The method of claim 9, wherein generating the symbol signal includes
Detecting a distortion rate that exceeds a reference distortion rate among the distortion rates for each of a plurality of phase symbol signals,
Determines the time section according to the location where the phase symbol signal is generated according to the detected distortion rate,
An optical transmission method that skips the determined time interval without generating a phase symbol signal.

The method of claim 9, wherein generating the symbol signal
When the position where the skipped phase symbol signal will be generated is determined according to the distortion rate analyzed for each phase symbol signal, distortion position information is generated according to the determined position,
An optical transmission method in which the generated distorted position information is received as an input so that the generated distorted position information is modulated together with the bit stream when generating the next intensity symbol signal.

The method of claim 13, wherein generating the symbol signal includes
The bit stream and the distortion position information are received and converted into parallel data and then converted into M-QAM symbols according to the M-QAM modulation technique,
IFFT is performed on the M-QAM symbol to convert it into a time domain signal,
An optical transmission method for generating the intensity symbol signal and the phase symbol signal by extracting the I component and the Q component of the time domain signal, respectively.

The method of claim 14, wherein generating the symbol signal includes
An optical transmission method for converting the distorted position information to be included in a designated position of the parallel data.

The method of claim 9, wherein generating the symbol signal includes
An optical transmission method for generating a number of phase symbol signals corresponding to the number of subcarriers allocated to the OFDM during an intensity symbol period for generating the intensity symbol signal according to the OFDM modulation technique.

Receiving an OFDM-MDPSK modulated and transmitted optical signal, distributing it into first and second received optical signals, and obtaining intensity data by detecting the intensity of the first received optical signal;
Obtaining distortion position information modulated and transmitted together with the data from the intensity data, and determining a distortion position in which phase modulation was not performed and skipped in the previously received optical signal by a phase symbol period from the obtained distortion position information;
Obtaining an optical phase signal by beating the second received optical signal and a second received optical signal previously obtained and delayed by a phase symbol period, and obtaining phase data by detecting the intensity of the optical phase signal; and
A method of receiving light comprising the step of excluding distortion data according to a distortion position determined from the phase data and restoring data from the phase data excluding the distortion data and the intensity data.

The method of claim 17, wherein acquiring the phase data includes
An optical reception method for obtaining the phase data by demodulating the intensity data according to an OFDM demodulation technique and dividing the optical phase signal into a phase symbol period according to the number corresponding to the number of subcarriers allocated to OFDM from the demodulated intensity data. .