KR20010072119A - Optical cdma system - Google Patents

Optical cdma system Download PDF

Info

Publication number
KR20010072119A
KR20010072119A KR1020017001289A KR20017001289A KR20010072119A KR 20010072119 A KR20010072119 A KR 20010072119A KR 1020017001289 A KR1020017001289 A KR 1020017001289A KR 20017001289 A KR20017001289 A KR 20017001289A KR 20010072119 A KR20010072119 A KR 20010072119A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
code
light
optical
spectral
components
Prior art date
Application number
KR1020017001289A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
더트비렌드라
나라기마노허
찬제임스케이.
Original Assignee
추후제출
코드스트림 테크놀로지스 코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 추후제출, 코드스트림 테크놀로지스 코퍼레이션 filed Critical 추후제출
Publication of KR20010072119A publication Critical patent/KR20010072119A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00Optical multiplex systems
    • H04J14/005Optical Code Multiplex
    • H04J14/007Orthogonal Optical Code Multiplex
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J13/00Code division multiplex systems

Abstract

본 발명의 광통신시스템은 우수한 대역폭 활용을 실현하기 위해 확산스펙트럼 코드분할 다중 액세스(CDMA)를 이용하고, 제 1 코드를 갖는 단일 인코딩 마스크는 광신호를 인코딩하기 위해 사용되며, 마스크에 의해 공간적으로 인코딩되고 데이터를 이용하여 일시적으로 변조된 빛이 파이버 링크상에서 전송되고 디코더에 의해 수신되며, 편광 무반응 분리기는 수신된 빛을 신호를 디코딩하기 위해 사용된 2개 디코딩 마스크에 제공되는 2개의 동일한 전력성분으로 분할하고, 상기 마스크중의 하나는 제 1 코드와 동일한 제 2 코드를 갖고, 다른 하나의 마스크는 제 1 코드의 보수인 제 3 코드를 가지며, 마스크에 의해 여과된 출력 광빔은 출력신호를 생성하기 위해 차동 검출되고, 상기 출력신호는 데이터 복구를 위해 추가 처리되며, 전기신호는 저역 여과되고 전기적으로 자승 검파되며, 상기 제 1 코드는 균형있는 양극 직교 코드의 세트에서 얻어진 단극 코드의 세트에서 선택되고, 상기 코드는 2진수 또는 아날로그인 것을 특징으로 한다.The optical communication system of the present invention uses Spread Spectrum Code Division Multiple Access (CDMA) to realize excellent bandwidth utilization, and a single encoding mask having a first code is used to encode the optical signal and spatially encoded by the mask. And temporarily modulated light using the data is transmitted on the fiber link and received by the decoder, and the polarization unresponsive separator is provided with two identical power components provided to the two decoding masks used to decode the received light. And one of the masks has a second code equal to the first code, the other mask has a third code which is the complement of the first code, and the output light beam filtered by the mask generates an output signal Differentially detected, the output signal is further processed for data recovery, and the electrical signal is low pass filtered. Highly electrically square detection, the first code is selected from a set of unipolar codes obtained from a set of balanced bi-orthogonal codes, the code being binary or analog.

Description

광 CDMA시스템{OPTICAL CDMA SYSTEM}Optical CDMA system {OPTICAL CDMA SYSTEM}

최근, 예를 들면, 위성 통신과 같은 기술, 케이블 TV와 같은 비디오 프로그래밍 분배 네트워크, 코드 분할 다중 접속 전화 통신을 포함하는 확산-스펙트럼 전화 통신의 증가된 사용으로 통신 대역폭에 대한 요구가 빠르게 확대되고 있다. 이러한 기술은 일반화 되었고 일상의 통신과 잘 통합된다. 대역폭 통신에 대한 요구의 증가는 새로운 통신 기술과 새로운 통신 기반 구축에 상당한 투자를 요구한다. 예를 들면, 케이블 TV산업, 전화회사, 인터넷 제공자 및 다양한 기관은 장거리 광파이버 네트워크와 광파이버 네트워크용 장비에 투자해왔다. 대역폭 사용에 대한 적극적인 요구를 가지는 이 기반의 부가는 새로운 기술과 기반에 있어서 아직 추가적인 투자가 요구되고 있다.Recently, the demand for communication bandwidth is rapidly expanding with the increased use of spread-spectrum telephony, including technologies such as satellite communications, video programming distribution networks such as cable TV, and code division multiple access telephony. . These technologies are generalized and integrate well with everyday communication. Increasing demand for bandwidth communications requires significant investment in new communications technologies and new communications infrastructures. For example, the cable TV industry, telephone companies, Internet providers, and various organizations have invested in equipment for long distance optical fiber networks and optical fiber networks. The addition of this foundation, which has an active demand for bandwidth usage, still requires additional investment in new technologies and infrastructure.

장거리로 광파이버를 설치하는 것은 많은 비용이 든다. 또한, 종래의 광파이버 또는 다른 광통신 네트워크는 단지 통신 시스템의 이용 가능한 대역폭의 작은 부분에서만 활용된다. 따라서, 광파이버 네트워크의 더 높은 유용성을 얻거나, 광파이버 시스템의 대역폭을 증가시키는 것은 상당히 중요하다. 광파이버 통신 시스템의 대역폭을 증가시키고 광파이버 시스템을 통해서 복수의 소스로부터의 정보를 전달하기 위한 기술이 개발되고 있다. 일반적으로, 이들 기술은 이러한 시스템에 의해 종래에 사용된 비교적 간단한 코딩 조직을 보완하는 것에 의해 광파이버의 쉽게 이용 가능한 광학 대역폭을 사용하는 것을 추구하고 있다. 대역폭이 개선된 여러 광파이버 시스템에 있어서, 광파이버는 단일하고 좁은 파장 대역으로 이루어진 광 캐리어 신호 상에 광학 채널을 이송하며, 다수의 사용자는 시분할 다중화(TDM) 또는 시분할 다중 접속(TDMA)을 사용하여 상기 광파이버에 액세스한다. 시분할 기술은 특정 통신 채널로 프레임 내의 연속 시간 슬롯을 할당하는 것에 의해 데이터의 프레임을 전송한다. 광 TDMA는 펄스가 짧은 다이오드 레이저를 필요로하고, 대역폭의 유용성에 적당한 개선만을 제공한다. 또한, TDM 네트워크 상의 전송 속도를 개선하는 것은 상기 네트워크에 장착된 모든 트랜스시버가 높은 전송 속도로 업그레이드되는 것을 필요로한다. 부분적인 네트워크 업그레이드는 유연성이 적은 TDM 시스템이 바람직하다. 한편, TDM 시스템은 예측 가능하고 균일한 데이터 흐름을 제공하여, "폭발(bursty)" 사용을 경험하는 복수 사용자 시스템에 매우 바람직하다. 따라서, TDM 기술은 광 통신 시스템에서 지속적으로 중요하지만, 다른 기술이 전체 시스템에 대해 원하는 통신 대역폭을 얻기 위하여 사용되어야 한다. 따라서, TDM 통신 기술로 호환될 수 있는 광학 시스템에 증가된 대역폭을 제공하는 것이 바람직하다.Installing optical fibers over long distances is expensive. In addition, conventional optical fibers or other optical communication networks are utilized only in a small portion of the available bandwidth of the communication system. Therefore, it is very important to obtain higher availability of the fiber optic network or to increase the bandwidth of the fiber optic system. Techniques for increasing the bandwidth of optical fiber communication systems and for transferring information from multiple sources through optical fiber systems have been developed. In general, these techniques seek to use the readily available optical bandwidth of the optical fiber by complementing the relatively simple coding structure conventionally used by such a system. In many optical fiber systems with improved bandwidth, optical fibers carry optical channels on an optical carrier signal of a single narrow wavelength band, and many users use time division multiplexing (TDM) or time division multiple access (TDMA). Access the optical fiber. Time division techniques transmit frames of data by allocating consecutive time slots within a frame to a particular communication channel. Optical TDMA requires short pulsed diode lasers and provides only a moderate improvement in the usefulness of the bandwidth. In addition, improving the transmission rate on a TDM network requires that all transceivers mounted in the network be upgraded to a higher transmission rate. Partial network upgrades are preferred for less flexible TDM systems. TDM systems, on the other hand, provide a predictable and uniform data flow, which is highly desirable for multi-user systems experiencing "bursty" use. Thus, TDM technology continues to be important in optical communication systems, but other techniques must be used to obtain the desired communication bandwidth for the entire system. Thus, it would be desirable to provide increased bandwidth to optical systems that are compatible with TDM communication technology.

광통신 네트워크의 활용성을 개선하기 위한 한가지 방법은 TDM에 의해 허가되는 것보다 시스템 대역폭을 증가시키고, 복수 사용자 액세스의 독립적인 형태를지원하도록 파장 분할 다중화(WDM) 또는 파장 분할 다중 접속(WDMA)을 사용하는 것이다. WDM 시스템은 확장된 대역폭을 제공하기 위해 비중첩 파장 대역 중의 한 세트를 각각 이용하는 복수의 광 채널을 제공한다. 정보는 전형적으로 레이저 또는 광 방출 다이오드와 같은 좁은 파장 대역 광원에 의해 발생되어, 할당된 파장 대역 내에서 광 빔을 사용하여 각각의 광학 채널에 독립적으로 전송된다. 각각의 광원은 데이터로 변조되며, 서로 다른 파장 대역의 모두에 대해 얻어진, 변조된 광출력은 다중화되며, 광파이버 내로 결합되어 광파이버를 통해서 전송된다. 각각의 채널에 대응하는 좁은 파장 대역 광의 변조는 간단한 디지털 데이터 또는 TDM에 의해 한정된 복수의 통신 채널을 인코드할 수 있다. 서로 다른 파장 대역 내에 한정된 채널간에 간섭이 거의 발생하지 않을 것이다. 수신단부에, 각각의 WDM 채널은 WDM 채널 상에 데이터를 전송하기 위해 사용된 파장 대역에 할당된 수신기에서 끝난다. 이는 동조 가능한 필터와 같은 복조기를 이용하여 수신된 전체 광신호를 서로 다른 파장으로 분리하고, 특정 채널의 파장으로 할당된 수신기에 분리된 좁은 파장 대역 광신호를 조사함으로써 시스템 내에서 달성될 수 있다. 적어도 이론적으로, 적절히 동조된 광원의 이용성은 WDM 시스템에 의해 지원받는 사용자 수를 제한한다. 예를 들면, 동작 온도의 함수로서의 파장의 안정성은 또한 상기 WDM 시스템의 동작 특성에 영향을 미칠 수 있다.One way to improve the utilization of optical communication networks is to increase system bandwidth than is permitted by TDM and to use wavelength division multiplexing (WDM) or wavelength division multiple access (WDMA) to support independent forms of multi-user access. Is to use. WDM systems provide a plurality of optical channels, each using one set of non-overlapping wavelength bands to provide extended bandwidth. Information is typically generated by a narrow wavelength band light source, such as a laser or light emitting diode, and transmitted independently to each optical channel using a light beam within the assigned wavelength band. Each light source is modulated with data, and the modulated light outputs obtained for all of the different wavelength bands are multiplexed, combined into an optical fiber and transmitted through the optical fiber. Modulation of narrow wavelength band light corresponding to each channel can encode a plurality of communication channels defined by simple digital data or TDM. There will be little interference between channels defined within different wavelength bands. At the receiving end, each WDM channel ends at a receiver assigned to the wavelength band used to transmit data on the WDM channel. This can be achieved within the system by separating the entire optical signal received at different wavelengths using a demodulator, such as a tunable filter, and irradiating a narrow wavelength band optical signal to a receiver assigned to the wavelength of a particular channel. At least in theory, the availability of properly tuned light sources limits the number of users supported by the WDM system. For example, the stability of the wavelength as a function of operating temperature can also affect the operating characteristics of the WDM system.

보다 실질적인 문제에서, WDM 시스템의 비용은 이 기술의 적용을 제한한다. WDM 광파이버 통신 시스템의 한 실시예는 128개의 다른 채널을 사용하는 비디오 분배 네트워크로서 미국 특허 제5,579,143호에 개시되어 있다. 128개의 서로 다른채널은 128개가 가깝게 위치하지만 별개의 파장으로 동작하는 128개의 서로 다른 레이저를 사용하여 한정된다. 이들 레이저는 정확하게 선택된 파장을 가지며, 또한 한정된 모드 구조체를 가지며 통신 시스템에 요구되는 게인 특성을 갖는다. 상기 WDM 비디오 분배 시스템에 적합한 레이저는 각각 고가로, 원하는 광학 특성을 갖는 128개의 레이저에 대한 요구는 모든 시스템에 과도한 비용을 가져올 수 있다. 시스템의 비용은 로컬 지역 컴퓨터 네트워크와 같은 응용 장치에서의 사용에 바람직하지 않으며, 또한 상기 기술의 적용을 제한한다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 미국 특허 제5,579,143호에 기술된 것과 같은 비디오 분배 네트워크를 제공할 수 있으며, 본 발명의 한 실시예는 적응성과 경제성을 갖는 시스템으로, 중간 및 광역 네트워크 적용의 다른 형태를 제공할 수 있다. 미국 특허 제5,579,143호의 많은 레이저 시스템의 WDM과는 달리, 본 발명의 한 실시예는 충분한 적응성과 비용의 효율성을 제공하여 적어도 로컬 네트워크의 여러 형태에 사용될 수 있다.In a more practical matter, the cost of the WDM system limits the application of this technique. One embodiment of a WDM optical fiber communication system is disclosed in US Pat. No. 5,579,143 as a video distribution network using 128 different channels. The 128 different channels are confined using 128 different lasers, which are located close together but operate at separate wavelengths. These lasers have a correctly selected wavelength, also have a finite mode structure and have the gain characteristics required for a communication system. The lasers suitable for the WDM video distribution system are each expensive, and the demand for 128 lasers with the desired optical properties can be excessive for all systems. The cost of the system is undesirable for use in applications such as local area computer networks and also limits the application of the technology. As described below, embodiments of the present invention may provide a video distribution network as described in US Pat. No. 5,579,143, and one embodiment of the present invention is an adaptable and economical system for intermediate and wide area network applications. Other forms of can be provided. Unlike the WDM of many laser systems of US Pat. No. 5,579,143, one embodiment of the present invention provides sufficient adaptability and cost efficiency and can be used in at least several forms of a local network.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 한 실시예는 공지된 WDM 시스템보다 저비용으로 광파이버 통신 시스템의 대역폭의 개선된 로딩을 얻기 위해 확산 스펙트럼 통신기술을 사용한다. 확산 스펙트럼 통신 기술은 상당한 이점과 실용적인 활용성, 특히 군보안 및 이동 전화 기술에 탁월한 유용성을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 광통신 기술에 적용될 수 있는 확산 스펙트럼 기술은 코드 분할 다중 접속(CDMA)에서 제안되고 있다. 확산 스펙트럼 기술은 광파이버에 기초한 광통신 시스템의 대역폭이 충분히 크기 때문에 광통신 시스템에 바람직하며, 다차원 코딩 기술이 광통신 시스템에 즉시 입력될 수 있는 전기적으로 발생된 신호의 데이터 속도에 영향을 주지않고 사용될 수 있다. 데이터의 서로 다른 채널은 주파수 영역에 한정될 수 있으며, 독립 데이터 스트림은 채널 중의 어떤 채널 내에서 데이터 속도를 제한하지 않고 서로 다른 채널을 통해서 공급될 수 있다. 단순한 관점에서, 상술한 WDM 시스템은 복수의 데이터 채널이 서로 다른 파장에 대해 한정되는 확산 스펙트럼 시스템에 제한되는 경우를 고려할 필요가 있다. 서로 다른 파장 채널은 상기 파장 채널의 각각을 통해서 전송될 수 있는 광 주파수 영역과 시간 영역 신호에 한정된다. CDMA로부터, 전술한 WDM 통신 시스템의 별개의 파장 채널은 코드 벡터 간에 중첩이 없기 때문에 각각의 코드 벡터가 직교하는 단일 위치 코드를 제공한다.As described below, one embodiment of the present invention uses spread spectrum communication techniques to obtain an improved loading of the bandwidth of an optical fiber communication system at a lower cost than known WDM systems. Spread-spectrum communication technology is known to have significant advantages and practical utility, particularly for military security and mobile phone technology. Accordingly, spread spectrum techniques that can be applied to optical communication techniques have been proposed in code division multiple access (CDMA). Spread-spectrum technology is preferred for optical communication systems because the bandwidth of optical fiber based optical communication systems is large enough, and multi-dimensional coding technology can be used without affecting the data rate of the electrically generated signal that can be immediately input into the optical communication system. Different channels of data may be defined in the frequency domain, and independent data streams may be supplied through different channels without limiting the data rate within any of the channels. From a simple point of view, the above-described WDM system needs to consider the case where a plurality of data channels are limited to spread spectrum systems defined for different wavelengths. Different wavelength channels are limited to the optical frequency domain and time domain signals that can be transmitted through each of the wavelength channels. From CDMA, the separate wavelength channels of the aforementioned WDM communication system provide a single location code where each code vector is orthogonal because there is no overlap between the code vectors.

광 CDMA 시스템에 대한 제안은, 예를 들면 Kavehrad 등의 "Optical Code-Division-Multiplexed Systems Based on Spectral Encoding of Noncoherent Sources," J.Lightwave Tech., Vol. 13, No. 3, pp. 534-545(1995)의 라디오 주파수 CDMA의 전통적인 형태와 유사하다. 전술한 WDM 시스템에 대조적으로, 상기 제안된 광 CDMA 시스템은 광역 스펙트럼 소스을 사용하며 시간 영역 코딩에 부가하여 주파수(동일하게, 파장) 코딩을 조합한다. Kavehrad의 논문에 제안된 이론상의 광 CDMA의 개략적인 설명을 도 1에 나타내었다. 상기 제안된 광 CDMA 시스템은 광역 스펙트럼, 에지 방출 LED와 같은 인코히어런트 소스, 수퍼 루머네슨트 다이오드 또는 에르븀 도핑된 광 파이버 증폭기를 사용한다. 도시된 CDMA 시스템에 있어서, 상기 광 대역 소스는 시간 영역 데이터 스트림(10)으로 변조되며, 상기 시간 영역 변조된 광역 스펙트럼 광(14)은 거울(18) 또는 다른 조향 광학 장치에 의해 공간광 변조기(16)내로 조사된다.Suggestions for optical CDMA systems are described, for example, in Kavehrad et al., "Optical Code-Division-Multiplexed Systems Based on Spectral Encoding of Noncoherent Sources," J. Lightwave Tech., Vol. 13, No. 3, pp. Similar to the traditional form of radio frequency CDMA of 534-545 (1995). In contrast to the WDM system described above, the proposed optical CDMA system uses a wide spectrum spectrum source and combines frequency (samely, wavelength) coding in addition to time domain coding. A schematic description of the theoretical optical CDMA proposed in Kavehrad's paper is shown in FIG. 1. The proposed optical CDMA system employs a broad spectrum, incoherent source such as an edge emitting LED, a super lumenescent diode or an erbium doped optical fiber amplifier. In the illustrated CDMA system, the wideband source is modulated into a time domain data stream 10, wherein the time domain modulated wide spectrum light 14 is generated by a mirror 18 or other steering optics. 16) to be investigated.

공간 광 변조기(16)내에서, 광 빔(20)은 공간 영역을 통해서 확산된 다양한 성분의 파장을 갖는 광 빔(24)을 발생하기 위하여 광의 스펙트럼을 공간적으로 확산시키는 격자(22)상에 입사된다. 그 다음, 상기 공간적으로 확산된 스펙트럼 빔(24)은 구면 렌즈(26)상에 입사되어 입사광을 필터링하는 공간적으로 패턴된 마스크(28)에 빔을 조사한다. 상기 마스크(28)에 의해 공간적으로 필터링된 광은 제 2 구면 렌즈(30)를 통과하여 광을 재결합하는 제 2 회절 격자(34)상에 보내진다. 마스크(28)는 한 쌍의 공조첨 렌즈(26, 30) 사이의 중간에 위치되며, 회절 격자(22, 34)는 상기 공초점 렌즈(26, 30)의 각각의 초점 면에 위치된다. 상기 인코히어런트 소스의 광역 광학 스펙트럼은 공간적으로 패턴된 마스크(28)에서 공간적으로 확대되며, 상기 마스크는 확산 스펙트럼 광을 공간적으로 변조한다. 상기 광의 스펙트럼이 공간적으로 확대되기 때문에, 상기 공간적인 변조는 상기 광의 파장의 변조 또는 동등하게 광의 주파수의 변조를 야기한다. 따라서, 상기 변조된 광은 상기 마스크를 변조하기 위하여 사용된 특정 마스크의 주파수 패턴 특성을 갖는다. 그 다음, 이 주파수 패턴은 광 네트워크 내의 특정 사용자를 확인하거나 다중 채널 전송 시스템 내에서 특정 채널을 확인하기 위하여 사용될 수 있다.Within the spatial light modulator 16, the light beam 20 is incident on the grating 22 which spatially diffuses the spectrum of light to generate a light beam 24 having wavelengths of various components diffused through the spatial region. do. The spatially diffused spectral beam 24 then irradiates a beam onto a spatially patterned mask 28 that is incident on spherical lens 26 and filters incident light. The spatially filtered light by the mask 28 passes through a second spherical lens 30 and is directed onto a second diffraction grating 34 that recombines the light. The mask 28 is located midway between the pair of coordination lenses 26, 30, and the diffraction gratings 22, 34 are located on each focal plane of the confocal lenses 26, 30. The broad optical spectrum of the incoherent source is spatially enlarged in a spatially patterned mask 28, which spatially modulates the spread spectral light. Since the spectrum of the light is spatially enlarged, the spatial modulation results in a modulation of the wavelength of the light or an equivalent frequency of light. Thus, the modulated light has the frequency pattern characteristics of the particular mask used to modulate the mask. This frequency pattern can then be used to identify a particular user in the optical network or to identify a particular channel within a multichannel transmission system.

상기 마스크(28)를 통과한 후, 공간적으로 변조된 광은 렌즈(30)를 통과하고, 그 다음으로, 상기 파장 변조된 광 빔(32)은 제 2 격자(34)에 의해 공간적으로 집속된다. 상기 파장 변조되고 공간적으로 집속된 광 빔(36)은 공간적인 광 변조기(16) 밖으로 통과되어 거울(38)이나 다른 조향 광학 장치에 의해 광파이버 네트워크 또는 전송 시스템에(42)에 조사된다. 여기서 설명되는 CDMA 시스템의 일부는 시스템의 전송기 부분을 나타내며, 상기 광파이버 네트워크(42)로부터 광 경로 아래쪽에 도시된 CDMA 시스템의 다른 부분은 도시된 시스템에 대한 수신기로 구성된다. 상기 수신기는 많은 사용자를 포함하는 네트워크 내의 특정 전송기를 확인하기 위하여 채택된다. 이는 상기 전송기 내의 특성 공간 마스크(28)를 제공하고 광학 네트워크 내의 많은 전송된 신호 중에서 전송 마스크의 공간적인 인코딩 특성을 상기 수신기에서 검출함으로써 달성된다. Kavehrad 논문에 기술되어 있는 바와 같이, 상기 마스크(28)는 상기 전송기가 내트워크 상의 다양한 별개의 수신기를 선택할 수 있도록 가변적인 것이 중요하다. 달리 표현하면, 도시된 전송기를 사용하는 특정 사용자가 특정 수신기를 선택하거나 또는 사용자가 마스크(28)의 공간 패턴을 변경하는 것에 의해 전송된 데이터 스트림을 수신하면, 전송된 빔(40)의 주파수 코딩은 전송기 마스크0(28)가 예정된 수신기의 공간적인 코딩 특성에 대응한다.After passing through the mask 28, the spatially modulated light passes through the lens 30, and then the wavelength modulated light beam 32 is spatially focused by the second grating 34. . The wavelength modulated and spatially focused light beam 36 passes out of the spatial light modulator 16 and is irradiated to the optical fiber network or transmission system 42 by a mirror 38 or other steering optics. Part of the CDMA system described herein represents the transmitter portion of the system, while the other part of the CDMA system shown below the optical path from the optical fiber network 42 is configured as a receiver for the illustrated system. The receiver is employed to identify a particular transmitter in a network that includes many users. This is accomplished by providing a characteristic space mask 28 in the transmitter and detecting at the receiver the spatial encoding characteristics of the transmission mask among many transmitted signals in the optical network. As described in the Kavehrad paper, it is important that the mask 28 is variable so that the transmitter can select various separate receivers on the network. In other words, frequency coding of the transmitted beam 40 when a particular user using the illustrated transmitter selects a particular receiver or when the user receives a transmitted data stream by changing the spatial pattern of the mask 28. Corresponds to the spatial coding characteristics of the receiver for which transmitter mask 0 (28) is intended.

도 1에 도시된 수신기는 전송기 마스크(28)의 파장 또는 주파수 변조 특성을 검출하고 다른 특성 주파수 변조 패턴을 갖는 신호를 거부함으로써 특정 전송기로부터 전송된 데이터를 검출한다. 상기 광파이버 네트워크(42)로부터 수신된 광은 커플러(44)에 의해 2개의 다른 수신 채널 내로 결합된다. 제 1 수신기 채널은 공간적인 광 변조기(16)와 동일한 공간적인 광 변조기(46)를 포함하고, 제 2 수신기 채널은 상기 전송기의 공간적 광 변조기(16)와 유사한 구조이지만 상기 전송기 마스크(28)의 "대향" 마스크를 갖는 공간적인 광 변조기(48)를 포함한다. 각각의 공간적인 광 변조기(46, 48)는 수신된 광 신호에 대하여 필터링 기능을 실행하며, 필터링된 광을 결합된 광검출기(50, 52) 밖으로 보낸다. 광검출기(50, 52)는 상기 필터링된 광 신호를 검출하여 차분 증폭기(54)에 출력 신호를 제공한다. 상기 차분 증폭기(54)의 출력은 저역 필터(56)에 제공되며, 원래 전송 데이터(58)가 복구된다.The receiver shown in FIG. 1 detects data transmitted from a particular transmitter by detecting wavelength or frequency modulation characteristics of the transmitter mask 28 and rejecting signals with other characteristic frequency modulation patterns. Light received from the optical fiber network 42 is coupled into two different receive channels by the coupler 44. The first receiver channel comprises the same spatial light modulator 46 as the spatial light modulator 16, and the second receiver channel has a structure similar to that of the spatial light modulator 16 of the transmitter but of the transmitter mask 28 A spatial light modulator 48 having a "opposing" mask. Each spatial light modulator 46, 48 performs a filtering function on the received light signal and sends the filtered light out of the combined photodetectors 50, 52. Photodetectors 50 and 52 detect the filtered optical signal and provide an output signal to differential amplifier 54. The output of the differential amplifier 54 is provided to the low pass filter 56 and the original transmission data 58 is recovered.

도 2는 상기 수신기 회로의 상세도이다. 이 도면에 있어서, 공간적 광 변조기(46, 48)는 도 1에 도시된 공간적 광 변조기(16)와 유사하며, 상기 시스템의 개개의 구성 요소는 개별적으로 도시되어 있지 않다. 수신된 광(60)은 상기 수신기로 입력되고, 커플러(62)를 사용하여 분리되어, 광의 일부는 공간적인 광 변조기(46)내로 조사되며, 광의 다른 부분은 거울(64)을 사용하여 다른 공간적인 광 변조기(48)내로 조사된다. 공간적 광 변조기(46)는 동일한 공간적인(주피수, 파장) 변조 기능을 사용하여 전송기의 공간적 광 변조기(16)에 사용된 것과 같이 수신된 광(60)을 필터링하고, 상기 필터링된 광을 광검출기(50)에 제공한다. 공간적 광 변조기(48)는 보수 공간적 필터링 기능을 사용하여 상기 수신된 광을 필터링하고, 그 출력을 상기 검출기(52)에 제공한다. 증폭기(54)는 2개의 광검출기로부터의 출력 신호를 감산한다. 전송기의 공간적 광 변조기(16)과의 동일한 필터링 기능 효과를 위해, 공간적 광 변조기(46)는 전송기 마스크(28)와 동일한 마스크(66)를 포함한다. 공간적 광 변조기(48)는 마스크(28, 66)에 보조적인 필터링 기능을 실행하는 마스크(68)를 포함하여, 공간적 광 변조기(48)가 공간적 광 변조기(16, 46)의 필터링 기능에 보조적인 필티링 기능을 실행하도록 한다. Kavehrad의 논문에 있어서, 각각의 마스크(16, 66, 68)는 액정 소자로, 이들 마스크는 충분히 프로그램 가능하다.2 is a detailed view of the receiver circuit. In this figure, spatial light modulators 46 and 48 are similar to the spatial light modulator 16 shown in FIG. 1, and individual components of the system are not shown separately. The received light 60 is input to the receiver and separated using a coupler 62 so that some of the light is irradiated into the spatial light modulator 46 and another portion of the light is mirrored in another space. Is irradiated into a conventional light modulator 48. Spatial light modulator 46 filters the received light 60 as used in the spatial light modulator 16 of the transmitter using the same spatial (frequency, wavelength) modulation function and filters the filtered light. The detector 50 is provided. Spatial light modulator 48 filters the received light using a complementary spatial filtering function and provides its output to the detector 52. Amplifier 54 subtracts the output signals from the two photodetectors. For the same filtering function effect of the transmitter with the spatial light modulator 16, the spatial light modulator 46 includes the same mask 66 as the transmitter mask 28. Spatial light modulator 48 includes a mask 68 that performs an auxiliary filtering function on masks 28 and 66, so that spatial light modulator 48 is assisted by the filtering function of spatial light modulators 16 and 46. FIG. Enable the fill tiling function. In Kavehrad's paper, each mask 16, 66, 68 is a liquid crystal element, and these masks are fully programmable.

마스크에 내장된 특정 코드는 상기 제안된 광학 응용 장치에 적합하여야 한다. CDMA가 라디오 주파수(RF) 영역 통신 시스템에 폭넓게 사용되고 있지만, 광 시스템 내의 주파수(파장) 영역 인코딩에서의 이의 적용은 제한되고 있다. 이것은 상기 RF CDMA 시스템의 성공이 양호한 보정 특성을 갖는 잘 설계된 양극 코드 시퀀스(즉, +1과 -1값의 시퀀스)의 사용에 결정적으로 의존하기 때문이다. 이러한 코드는 M-시퀀스, 골드 시퀀스, 카사미 시퀀스 및 직교하는 월시 코드를 포함한다. 이들 양극 코드는 위상 정보를 포함하는 전자기 신호가 검출될 수 있기 때문에 RF 영역에서 사용될 수 있다. RF CDMA 기술은 광학 시스템이 위상 정보를 검출할 수 없기 때문에 인코히어런트 광원과 직접 검출(즉, 광검출기를 사용하여 세기의 제곱 검출)이 사용되는 광 시스템에 폭넓게 적용할 수 없다. 네가티브 심볼 값을 한정하는 코드 시퀀스는 이러한 광학 시스템에 사용될 수 없다. 결과적으로, 단지 단극 코드, 즉 0과 1의 값의 코드 시퀀스만이 직접 검출 광학 시스템에서 CDMA에 대해 사용될 수 있다.The specific code embedded in the mask should be suitable for the proposed optical application. Although CDMA is widely used in radio frequency (RF) domain communication systems, its application in frequency (wavelength) domain encoding in optical systems is limited. This is because the success of the RF CDMA system is critically dependent on the use of well-designed bipolar code sequences (i.e., sequences of +1 and -1 values) with good correction characteristics. Such codes include M-sequences, gold sequences, casami sequences, and orthogonal Walsh codes. These bipolar codes can be used in the RF domain because electromagnetic signals containing phase information can be detected. RF CDMA technology is not widely applicable to optical systems in which incoherent light sources and direct detection (i.e. squared detection of intensity using a photodetector) are used because the optical system cannot detect phase information. Code sequences that define negative symbol values cannot be used in such optical systems. As a result, only unipolar codes, ie code sequences of values of 0 and 1, can be used for CDMA in direct detection optical systems.

Kavehrad 논문은 단극(0과 1만) M-시퀀스 또는 하다마그 코드의 단극 형태가 제공된 마스크를 포함하는 도 1 및 도 2에 도시된 시스템 내의 마스크에 대한 다양한 양극 코드의 적용을 제안하고 있다. 양극 코드의 이들 종류에 대해, Kavehrad 논문은 길이 N의 양극 코드는 길이 2N의 단극 코드 시퀀스로 변환되어야 하며, 이러한 코드를 포함하는 시스템은 전체 N-1의 사용자를 지원할 수 있어야 한다고 나타내고 있다. Kavehrad 논문은 이러한 시스템의 실행에 대한 논의는 거의 없이CDMA 시스템의 이론적인 적용만을 개시하고 있다.The Kavehrad paper proposes the application of various bipolar codes to masks in the system shown in FIGS. 1 and 2, including masks provided with monopolar (zero and one thousand) M-sequences or monopolar forms of Hadamard codes. For these kinds of bipolar codes, the Kavehrad paper indicates that bipolar codes of length N should be converted to a monopolar code sequence of length 2N, and the system containing these codes should be able to support the entire N-1 users. The Kavehrad paper discloses only the theoretical application of CDMA systems with little discussion of the implementation of such a system.

변환된 양극 코드 시퀀스를 포함하는 광 CDMA 시스템의 보다 실질적인 실례는 단극 시스템에서의 양극 코드의 전송 및 검출에 대하여 제안되었다. 이 시스템은 L.Nguyen, B.Aazhang 및 J.F.Young, 등에 의한 "Optical CDMA with Spectral Encoding and Bipolar Codes," Proc. 29th Annual Conf. Information Sciences and System(Johns Hopkins University, March 22-24, 1995),와 "All-Optical CDMA with Bipolar Codes, " Elec, Lett., 16th March 1995, Vol 3, No 6, pp. 469-470에 기술되어 있다. 이는 또한 Young 등의 미국 특허 제5,760,941호에 요약되어 있다. Young의 특허로 언급되는 시스템은 도 3에 개략적으로 도시되어 있으며, 전송기(80)는 광역 스펙트럼 광원(82)을 사용하며, 광원은 빔 스플리터(84)에 의해 2개의 공간적 광 변조기(90, 92)에 의해 처리되는 2개의 빔(86, 88)으로 분리된다. 제 1 공간적 광 변조기(90)는 광 빔(86)을 스펙트럼 분산하기 위한 분산 격자(94)와 광 빔의 스펙트럼 성분을 선택적으로 통과시키거나 또는 차단하는 제 1 공간적 인코딩 마스크(96) 상에 상기 분광된 광을 시준하고 조사하는 렌즈(96)를 포함한다. 렌즈(100)는 공간적으로 변조된 광 빔의 공간적 성분을 수집하고, 재결합 격자(102)는 인코딩된 빔(104)으로 상기 확산 빔을 재결합한다. 인코딩 마스크의 "통과" 및 "차단" 상태는 0과 1의, 즉 2진수의 시퀀스, 단극 코드를 나타낸다. 제 1 마스크(98)에 대한 코드(106)는 코드를 가지며, 여기에서, U는 길이 N의 단극 코드, U는 그의 보수,는 2개의 코드의 연결을 나타낸다. 제 2인코더(92)(상세히 도시되지 않음)는 그의 인코딩 마스크가 코드를 가지는 것을 제외하고는 제 1 인코더(90)와 유사하다. 심볼 소스(108)는 제 1 온/오프 변조기(110)로 0과 1을 나타내는 위상의 시퀀스를 출력하며 변환기(112)를 통하여 제 2 온/오프 변조기(114)로 출력한다. 상기 2개의 변조기(110, 114)는 상기 2개의 공간적으로 변조된 광 빔을 변조하며, 상기 2개의 빔은 2개의 인코드된 광 빔(118, 120)을 조합하기 위하여 빔 스플리터(116)을 사용하여 결합된다. 상기 변조된 광 빔은 상기 소스로부터의 비트가 0 또는 1인지에 따라 출력 포트에 교대로 결합된다.More practical examples of optical CDMA systems including converted bipolar code sequences have been proposed for the transmission and detection of bipolar codes in monopolar systems. The system is described in "Optical CDMA with Spectral Encoding and Bipolar Codes," Proc., By L.Nguyen, B.Aazhang and JFYoung, et al. 29th Annual Conf. Information Sciences and System (Johns Hopkins University, March 22-24, 1995), and "All-Optical CDMA with Bipolar Codes," Elec, Lett., 16th March 1995, Vol 3, No 6, pp. 469-470. This is also summarized in US Pat. No. 5,760,941 to Young et al. The system referred to by Young's patent is schematically illustrated in FIG. 3, wherein the transmitter 80 uses a wide spectrum light source 82, which is driven by a beam splitter 84, with two spatial light modulators 90, 92. Are separated into two beams 86, 88 which are processed by < RTI ID = 0.0 > The first spatial light modulator 90 is placed on a dispersion grating 94 for spectral scattering the light beam 86 and on a first spatial encoding mask 96 that selectively passes or blocks spectral components of the light beam. And a lens 96 for collimating and irradiating the spectroscopy light. Lens 100 collects the spatial components of the spatially modulated light beam, and recombination grating 102 recombines the diffuse beam with encoded beam 104. The "pass" and "block" states of the encoding mask represent sequences of zeros and ones, i.e. binary numbers, monopole codes. The code 106 for the first mask 98 is code To have, here, U is the length of the N-pole cord, U his maintenance, Denotes the connection of two codes. The second encoder 92 (not shown in detail) has its encoding mask coded It is similar to the first encoder 90 except for having. The symbol source 108 outputs a sequence of phases representing zeros and ones to the first on / off modulator 110 and to the second on / off modulator 114 through the converter 112. The two modulators 110, 114 modulate the two spatially modulated light beams, which two beam splitters 116 to combine the two encoded light beams 118, 120. Are combined using. The modulated light beam is alternately coupled to an output port depending on whether the bits from the source are zero or one.

그 다음, 이 시스템은 도 2의 수신기에 도시된 바와 같이 2개의 보수 채널의 차분 검출로서 수신기를 사용할 수 있다. 상기 수신 채널에는 코드와 코드를 각각 위치시키는 마스크가 구비되며, 0과 1의 시퀀스는 채널의 마스크에 관련된 신호를 수신하는 채널에 따라 검출된다. Young의 미국 특허에서 제안된 시스템은 광 CDMA 시스템에서 사용되어지는 RF CDMA 기술에 대해 개발된 양극 코드의 사용을 허용한다. 그러나, 길이 2N의 마스크에 대해, 코드 U와 그의 보수 U는마스크상에 연결되어 나타나야 하기 때문에 단지 N 코드만이 형성될 수 있다.The system can then use the receiver as differential detection of two complementary channels as shown in the receiver of FIG. The receive channel has a code And code Are respectively provided, and a sequence of 0's and 1's is detected according to a channel receiving a signal associated with a mask of the channel. The system proposed in Young's US patent allows the use of bipolar codes developed for the RF CDMA technology used in optical CDMA systems. However, for a mask of length 2N, only N codes can be formed since code U and its complement U must appear connected on the mask.

따라서, 본 발명의 목적은 주파수 영역 CDMA 인코딩/디코딩구조 및 과도하게 간섭을 증가시키지 않고서 사용자의 수가 최대화되는 경우 상기 구조를 구체화하는 광통신 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 인코딩 및 디코딩을 위해 비교적 간단한 시스템을 시용하지만 효과적으로 스펙트럼을 이용하는 시스템을제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a frequency domain CDMA encoding / decoding structure and an optical communication system that embodies the structure when the number of users is maximized without excessively increasing interference. Another object of the present invention is to provide a system that uses a relatively simple system for encoding and decoding but effectively uses the spectrum.

광 파이버 기반 통신 시스템의 처리 능력비는 사용자 쌍의 수의 시간을 재는 각각의 사용자의 데이터 속도의 결과로서 한정된다. 상기 광파이버 통신 시스템의 처리 능력비는 사용자, 광원 대역폭, 사용자 데이터 속도, 사용자의 수 및 원하는 비트 에러 비율(BER)의 광 소스 전력의 함수이다. 그러한 많은 시스템에서, 제한 요소는 상기 광원 전력에 독립적인 사용자 대 사용자 인터페이스이다. 상기 인터피이스는 사용자가 정보를 전송할 때 최대 데이터 속도를 부여한다. 본 발명의 목적은 확산 스펙트럼 CDMA 통신 시스템의 시스템 처리 능력비를 증가시키는 것이다.The processing power ratio of the optical fiber based communication system is limited as a result of the data rate of each user timed the number of user pairs. The processing capability ratio of the optical fiber communication system is a function of the light source power of the user, the light source bandwidth, the user data rate, the number of users and the desired bit error rate (BER). In many such systems, the limiting element is a user-to-user interface that is independent of the light source power. The interface gives the maximum data rate when the user transmits information. It is an object of the present invention to increase the system throughput ratio of a spread spectrum CDMA communication system.

본 발명은 광통신 시스템에 관한 것으로, 특히 광파이버를 통하여 데이터를 전송하는 광 코드 분할 다중 접속 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an optical communication system, and more particularly, to an optical code division multiple access communication system for transmitting data through an optical fiber.

도 1은 CDMA 통신시스템을 매개하는 종래의 광파이버를 나타내는 도면,1 is a view showing a conventional optical fiber that mediates a CDMA communication system;

도 2는 도 1의 시스템에 사용되는 한개 수신기 외형의 더 상세한 도면,FIG. 2 is a more detailed view of one receiver outline used in the system of FIG. 1;

도 3은 광학 CDMA 시스템에서 양극 코드를 사용하는 인코더를 나타내는 도면,3 illustrates an encoder using a bipolar code in an optical CDMA system;

도 4 및 5는 본 발명에 따른 광파이버 네트워크의 다른 외형을 나타내는 도면,4 and 5 is a view showing another appearance of the optical fiber network according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 인코더의 제 1 실시예의 조립 분해도,6 is an exploded view of the assembly of the first embodiment of the encoder according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 디코더의 제 1 실시예의 조립 분해도,7 is an assembled exploded view of a first embodiment of a decoder according to the present invention;

도 8은 본 발명에 따른 디코더의 제 2 실시예의 조립 분해도,8 is an assembled exploded view of a second embodiment of a decoder according to the present invention;

도 9는 본 발명에 따른 인코더의 제 3 실시예에서 사용되는 액정마스크의 구조도,9 is a structural diagram of a liquid crystal mask used in the third embodiment of the encoder according to the present invention;

도 10A, 10B 및 10C는 도 9의 마스크에 대한 이산 투명도 기능을 연속적으로 나타내는 도면,10A, 10B and 10C show the discrete transparency function for the mask of FIG. 9 continuously;

도 11은 파이버로부터 받은 빛의 푸리에 형태의 그래프,11 is a Fourier type graph of light received from a fiber,

도 12A 및 12B는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 인코더 및 디코더를 도식적으로 나타내는 도면,12A and 12B schematically show an encoder and a decoder according to a third embodiment of the present invention;

도 13A, 13B 및 13C는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마스크 기능 및 마스크의 그래프,13A, 13B and 13C are graphs of a mask function and a mask according to a third embodiment of the present invention,

도 14는 본 발명에 따른 방법을 사용하여 파이버상의 통신의 N 채널에 대한 광선을 생성하기 위한 충분한 세기를 가진 N 넓은-스펙트럼 광학적 원천의 배열을 생성하기 위한 도구들을 도식적으로 나타내는 도면,14 is a diagrammatic representation of tools for creating an array of N wide-spectrum optical sources with sufficient intensity to generate light rays for N channels of communication on a fiber using the method according to the present invention;

도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바람직한 편광 무반응 광스플리터를 도식적으로 나타내는 도면, 및15 is a diagrammatic representation of a preferred polarizing unreacted optical splitter in accordance with a preferred embodiment of the present invention, and

도 16은 도 7에서 도식적으로 설명한 광학 검출 회로를 더 상세히 나타내는 도면이다.16 is a diagram illustrating the optical detection circuit illustrated in FIG. 7 in more detail.

상기 및 다른 목적은 2진 또는 아날로그 인코딩 및 수신기를 가진 공간 인코더를 사용하여 얻어진다. 특히, 넓은-스펙트럼 광원이 전달될 데이타를 이용하여 변조된다. 변조된 광선은 예를 들면, 회절 격자를 사용하여 분산되고 공간 스펙트럼-코딩 마스크를 통과한다. 공간 코딩 마스크는 균형된 양극의 직교 코드 세트로부터 유도된 바람직한 단극 코드 세트에 속한 단극 코드를 나타낸다. 변화된 광선을 인코딩한 분산된 주파수는 광파이버 또는 광통신시스템에 주입하는 변환되고 인코딩된 확산 스펙트럼 광학 신호를 제공하기 위해 재조합된다.This and other objects are achieved using a spatial encoder with binary or analog encoding and a receiver. In particular, a wide-spectrum light source is modulated using the data to be delivered. The modulated light beam is dispersed using, for example, a diffraction grating and passes through a spatial spectral-coding mask. The spatial coding mask represents a monopole code that belongs to the preferred monopole code set derived from the orthogonal code set of balanced anodes. The distributed frequencies encoding the changed light beams are recombined to provide transformed and encoded spread spectrum optical signals that are injected into an optical fiber or optical communication system.

전달된 신호의 복구는 특히 맞는 필터의 사용을 통해서이다. 어떤 수신기에서, 어떤 특히 바람직한 실시예에서 편광 무반응 스플리터(splitter)인 광스플리터는 공간적으로 파이버에서 빛의 스펙트럼을 분리하기 위해 회절 격자를 통해 파이버에서 빛을 분리 전환한다. 확산 스펙트럼 광통신을 잠재적으로 포함하는 공간적확산 신호는 신호 복구를 제공하는 수신기를 통과한다. 가장 바람직하게, 광학 신호는 차동 검출에 의해 전기적인 신호로 변환되고 생성된 전기 신호는 바람직하게 저역 통과 여과되고 특히 우월한 실시예에서 전기 신호는 전기 신호의 네가티브 성분을 제거하는 제한소자가 제공된다. 수신기의 차동 검출은 많은 방법으로 이행될 수 있다.The recovery of the transmitted signal is particularly through the use of a matched filter. In some receivers, in some particularly preferred embodiments, the optical splitter, which is a polarization unreacted splitter, separates and converts light in the fiber through a diffraction grating to spatially separate the spectrum of light from the fiber. Spatially spread signals, potentially including spread spectrum optical communication, pass through a receiver providing signal recovery. Most preferably, the optical signal is converted into an electrical signal by differential detection and the generated electrical signal is preferably low pass filtered and in a particularly advantageous embodiment a limiting element is provided which removes the negative component of the electrical signal. Differential detection of the receiver can be implemented in many ways.

하나의 실시예에서, 인코더 및 디코더의 마스크는 월쉬(Walsh) 코드와 같은 0 및 1을 포함하는 단극 2진 코드를 포함한다. 공간적으로 확산 빛은 두개의 디코딩 마스크를 통과할 것이다. 다른 디코딩 마스크가 인코더 마스크의 비트-방식 보충이거나 또는 만약 코드가 예를 들면 아날로그라면 인코더 마스크의 보충이 반대인 한, 하나의 디코딩 마스크는 인코더 마스크와 같다. 공간적으로 확산 디코딩된 빛 신호는 재조합되고 광학 신호의 두개의 채널은 바람직하게 차동 검출에 의해 전기 신호로 변환된다. 여기서 기술된 설명되는 실시예 안에서, L-I 사용자 전체에 대한 L-I 통신채널을 한정하기 위해 L 위치 마스크를 제공하는 것이 가능하다.In one embodiment, the masks of the encoder and decoder comprise unipolar binary codes, including zeros and ones, such as Walsh codes. Spatially diffuse light will pass through two decoding masks. One decoding mask is the same as the encoder mask, so long as the other decoding mask is a bit-wise supplement of the encoder mask, or if the supplement of the encoder mask is opposite if the code is for example analog. The spatially spread decoded light signal is recombined and the two channels of the optical signal are preferably converted into electrical signals by differential detection. Within the described embodiment described herein, it is possible to provide an L location mask to define the L-I communication channel for the entire L-I user.

또 다른 실시예에서, 공간적 확산 빛은 검출기의 배열에 의해 검출될 수 있다. 배열에서 각 검출기는 광학적으로 확산 파의 길이와 일치하는 빛의 세기를 측정하고 전기 신호의 일치하는 배열을 출력한다. 전기 신호의 배열은 디지탈 신호 처리(DSP)에 의해 처리될 것이다. 디지탈 신호 처리는 인코더 마스크 비트가 1(투명) 또는 0(불투명)인가에 의존하는 양 또는 음에 의한 배열에서 각 검출기로부터 얻은 신호의 다양화를 포함한다. 발생한 비트 생성물은 데이타 복구가 되기 전에 합쳐진다. 상기 디지탈 처리는 월쉬 인코더 코드의 양극 형태인하다마드(Hadamard) 코드에서 일치하는 비트에 의한 배열에서 개별적인 검출기로부터 얻은 신호의 다양화에 일치한다.In another embodiment, spatially diffused light can be detected by an array of detectors. Each detector in the array optically measures the intensity of light that matches the length of the diffuse wave and outputs a matching array of electrical signals. The arrangement of the electrical signals will be processed by digital signal processing (DSP). Digital signal processing involves varying the signal obtained from each detector in an array by positive or negative depending on whether the encoder mask bit is 1 (transparent) or 0 (opaque). The generated bit products are combined before data recovery. The digital processing coincides with the diversification of the signals obtained from the individual detectors in an arrangement by the corresponding bits in the Hadamard code, which is the bipolar form of the Walsh encoder code.

코딩은 또한 단극 아날로그 코드를 사용할 수 있다. 여기서, 아날로그 코딩은 공간적 인코더가 디지탈 코딩(즉, 공간 인코더는 투명 또는 불투명한 셀의 마스크를 사용되는)에 반대되는 다양한 불투명도 마스크를 사용함을 의미한다. 코드는 바람직하게 코사인 및/또는 사인파, 장방형파 또는 체비쉐브(Chebyshev) 다항식과 같은 유일하고 직각 웨이브렛 기능의 세트로부터 유도된 단극 웨이브렛(wavelet)의 하나의 세트를 사용한다. 단극 웨이브렛은 마스크가 지속적이지 않고 많은 셀을 포함한다는 사실에 기인한 지속적인 기능에 반대되는 분리된 기능 과정이다. 이 실시예에서, 웨이브렛은 양자화되거나 또는 검출된 공간적으로 확산 빛 형태에 공간적 푸리에(Fourier) 변형을 이용하여 행해지기 위해 디코딩이 허용되는 다양한 조화의 주파수의 공간적 사인파가 분리된다. 코드 수의 제한은 지속적인 조화 사인 파 및 수신기의 분해에 반대되는 부품을 사용하는 효과에 단지 기초한다.Coding may also use unipolar analog code. Here, analog coding means that the spatial encoder uses various opacity masks as opposed to digital coding (ie, the spatial encoder uses a mask of transparent or opaque cells). The code preferably uses one set of unipolar wavelets derived from a set of unique orthogonal wavelet functions, such as cosine and / or sine wave, square wave or Chebyshev polynomial. Unipolar wavelets are separate functional processes as opposed to continuous functions due to the fact that the mask is not persistent and contains many cells. In this embodiment, the wavelets are separated from spatially sinusoidal frequencies of various harmonics that are allowed to be decoded to be done using spatial Fourier transforms in the form of quantized or detected spatially diffuse light. The limitation of the number of cords is only based on the effect of using components that oppose the continuous harmonic sine wave and the disassembly of the receiver.

본 발명에 따른 특히 바람직한 수신기는 수신기의 입력에서 편광 무반응 광스플리터를 포함한다. 더 바람직한 수신기는 효과적으로 요구된 사용자 채널을 검출하는 광학 CDMA 수신기가 바람직한 차동 검출구조를 허용하기 위해 받은 광선을 충분히 같은 세기의 수준으로 두개의 광선으로 분리된다. 편광 무반응 광스플리터의 실시예는 두개의 직각 편광의 다른 하나를 갖는 각 채널의 광선의 1차 및 2차 채널로 받은 광선을 나누는 1차 편광 감응 소자로 구성된다. 예를 들면 빛의 하나의 채널은 받은 빛의 수직으로 편광하는 성분을 포함하고 다른 채널은 받은 광선의수평으로 편광하는 성분을 포함한다. 한개 채널의 편광이 다른 광선의 편광으로 전환된다. 직선으로 편광된 빛에 대해 이는 빛의 편광을 회전하는 것을 포함한다. 빛의 두 채널은 재조합되고 빔스플리터에 제공된다. 이 빔스플리터는 전형적으로 조합된 빛의 편광이 잘 한정되고 단정할 수 있기 때문에 조합된 빛을 현실적으로 같은 세기의 두 빛으로 실재로 분리하는 편광 감응 소자이다.Particularly preferred receivers according to the invention comprise a polarizing unresponsive optical splitter at the input of the receiver. A more preferred receiver is that the optical CDMA receiver that effectively detects the required user channel splits the received light beam into two light beams at a sufficiently equal level of intensity to allow for the desired differential detection scheme. An embodiment of a polarization unresponsive optical splitter consists of a primary polarization sensitive element that divides the light received by the primary and secondary channels of the light of each channel with the other of two orthogonal polarizations. For example, one channel of light contains a component that vertically polarizes the received light and the other channel contains a component that horizontally polarizes the received light. The polarization of one channel is converted to the polarization of another ray. For light polarized in a straight line this involves rotating the polarization of the light. Two channels of light are recombined and provided to the beamsplitter. This beamsplitter is typically a polarization sensitive element that actually separates the combined light into two lights of substantially the same intensity, since the polarization of the combined light can be well defined and tidy.

관련출원Related application

하기 출원은 본 출원에 관한 것이고 이 출원에 온전히 참고로 각각 만들어진다:The following applications are related to this application and are each made by reference in their entirety:

1996년 11월 19일에 제출된 미국 특허 제 08/752,211 호"High Capacity Spread Spectrum Optical Communications System," .US Patent No. 08 / 752,211, "High Capacity Spread Spectrum Optical Communications System," filed November 19, 1996.

1998년 7월 30일에 제출된 미국 특허 제 09/126,217 호 "Optical CDMA System Using Sub-Band Coding,".US Patent No. 09 / 126,217, "Optical CDMA System Using Sub-Band Coding," filed July 30, 1998.

1998년 7월 30일에 제출된 미국 특허 제 09/127,343 호 "Method andApparatus for Reduced Interference in Optical CDMA,"US Patent No. 09 / 127,343, entitled "Method and Apparatus for Reduced Interference in Optical CDMA, filed July 30, 1998,"

본 발명자는 상기에 논의된 카베라드(Kavehrad) 논문의 이론적 제안 및 영(Young)의 특허 및 상기에 논의된 관련 특허에서 기술한 시스템 모두를 연구했다. 상기 시스템의 많은 면이 부적절하다. 예비 문제로, 시스템은 받은 빛을 같은 세기의 수준으로 두개의 다른 광선을 나누는 가능성에 전술된다. 실제적 문제에서, 광파이버 네트워크와 같은 광통신시스템에서 얻는 광선의 편광은 알려지지 않을 것이다. 영의 특허에서 보여진 것 및 카베라드 논문에서 보여진 결합기와 같은 빔스플리터가 편광 감응이기 때문에 세기는 상기 참조에서 설명된 시스템의 두 채널 사이에서 똑같이 나누어지지 않을 것이다. 수신기의 두 채널안에 같거나 거의 같은 세기 수준이 아니라면, 두 신호의 감하기는 다른 사용자 신호를 알맞게 분리하지 않을 것이고 수신기는 효과적이지 않을 것이다. 이 문제에 주위를 기울이면, 본 발명에 따른 특히 바람직한 수신기는 광선을 받고 광선을 편광 무반응 광스플리터를 사용하여 다른 채널로 나눈다. 수신기의 입력에서 편광 무반응 광스플리터를 만드는 것은 더 실제적인 광학 CDMA 시스템이 실시되게하고 통신시스템에 제공된 사용자의 수가 상당히 증가한다.We have studied both the theoretical proposals of the Kavehrad paper discussed above and the systems described in Young's patents and related patents discussed above. Many aspects of the system are inadequate. As a preliminary issue, the system is described above with the possibility of dividing two different rays of light at the same intensity level. In practical matter, the polarization of the light beams obtained in optical communication systems such as optical fiber networks will be unknown. Since beamsplitters such as those shown in Young's patent and couplers shown in Caberard's paper are polarization sensitive, the intensity will not be equally divided between the two channels of the system described in the above reference. Unless the same or nearly the same intensity level is in the two channels of the receiver, the subtraction of the two signals will not properly separate other user signals and the receiver will not be effective. Given this problem, a particularly preferred receiver according to the invention receives the light beam and divides the light beam into different channels using a polarizing unreacted optical splitter. Making a polarized unresponsive optical splitter at the input of the receiver allows a more practical optical CDMA system to be implemented and significantly increases the number of users provided to the communication system.

카베라드 논문은 마스크에 나타난 코딩 광학 CDMA 시스템이 시스템의 각 채널의 데이타 비율에 바뀐다고 기술한다. 실제적 문제에서, 상기 실시는 적어도 500㎒ 및 바람직하게는 그 이상에서 바뀔 수 있는 마스크가 필요하다. 카베라드 논문에 기술된바와 같이 적당한 마스크는 이 구조와 코딩 계획의 실시에 존재하지않는다. 본 발명의 바람직한 실시예는 고정된 또는 입력 광원에서 실행된 높은-속도 데이타 조절을 가진 천천히 변화하는 마스크를 이용하여 더 간단한 코딩 계획을 제공한다.The Caberard paper describes that the coding optical CDMA system shown in the mask changes with the data rate of each channel of the system. In practical matter, the implementation requires a mask that can be changed at least 500 MHz and preferably higher. As described in the Caberard paper, suitable masks do not exist in the implementation of this structure and coding scheme. Preferred embodiments of the present invention provide a simpler coding scheme using slowly changing masks with high-speed data adjustments performed at fixed or input light sources.

카베라드 및 영 시스템 모두 시스템에 N-I 사용자를 제공하기 위해 2N-위치 마스크를 필요로하는 방법에서 양극 코드의 실시를 제안한다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예는 N-I 사용자에 유용한 N-I 채널을 한정하기 위해 N-위치 마스크를 허용하는 코딩 계획과 검출 계획을 사용한다. 바람직한 코딩 계획은 전달 데이타에 대해 인코딩 마스크에서 사용된 단극 형태로 수정된 2진(0, 1) 하다마드 코드 배열을 만든다. 만약 데이타가 적당한 수신기에서 재생된다면 데이타는 확실히 재생된다. 수신기는 전달 장치의 그것과 같은 마스크를 포함한 하나의 채널 및 전달 장치의 마스크의 비트-방식 보충인 마스크를 가진 두번째 채널의 두가지 검출 채널을 포함한다. 가장 바람직하게 수신기는 수신기내의 두가지 받는 채널을 한정하는 편광 무반응 광스플리터를 포함한다. 이 시스템은 많은 사용자 시스템에서 확실한 광학 데이타 전달을 제공하는 것이 관찰되어왔다. 따라서, 본 발명의 몇몇의 바람직한 실시예는 영 특허에서 기술된바와 같은 양극 코딩 계획의 우위를 갖지만 더 짧은 코드 배열에서도 그렇다.Both Caberard and Young systems propose implementation of a bipolar cord in a method that requires a 2N-position mask to provide N-I users to the system. A particularly preferred embodiment of the invention uses a coding scheme and a detection scheme that allows N-position masks to define N-I channels useful for N-I users. The preferred coding scheme produces a modified binary (0, 1) Hadamard code array in the form of a monopole used in the encoding mask for the transmitted data. If the data is reproduced at the appropriate receiver, the data is certainly reproduced. The receiver comprises two detection channels: one channel containing a mask like that of the delivery device and a second channel with a mask that is a bit-wise supplement of the mask of the delivery device. Most preferably the receiver comprises a polarizing unresponsive optical splitter defining two receiving channels in the receiver. This system has been observed to provide reliable optical data transfer in many user systems. Thus, some preferred embodiments of the present invention have the advantage of bipolar coding schemes as described in the Young patent, but even shorter code arrangements.

본 발명의 특히 바람직한 실시예의 중요한 면은 수신기에 예측할 수 없는 방법으로 편광되거나 편광되지 않고 확실히 받은 빛을 같은 세기의 두개의 빛으로 난누는 빛을 받아들이는 편광 무반응 광스플리터를 제공한다. 본 발명의 어떤 실시예에 따른 바람직한 다른 검출을 수행하기 위해서, 입력 빛의 편광에도 불구하고거의 같은 세기 수준의 두개의 빛으로 받은 빛을 확실히 나누는 것이 바람직하다. 일반적 문제에서, 종래의 빔스플리터는 편광 감응이고 만약 입력 빛의 편광이 미리 공지되지 않으면 확실히 입력 광선이 같은 세기 빛으로 나눌수 없다. 가장 실제적인 광파이버 전달 시스템은 광선의 편광을 보호하지 않는 광파이버를 사용한다. 그것으로서, 대부분의 시스템에서 광학 CDMA 파이버 전달 시스템에서 얻은 광선의 편광을 예측하는 것이 불가능하다.An important aspect of a particularly preferred embodiment of the present invention provides a polarizing unreacted optical splitter that accepts light that is polarized or unpolarized in the receiver in unpredictable ways and reliably receives two received lights of the same intensity. In order to perform other desirable detection according to some embodiments of the present invention, it is desirable to ensure that the light received by the two lights at about the same intensity level is reliably divided despite the polarization of the input light. In a general problem, conventional beamsplitters are polarization sensitive and if the polarization of the input light is not known in advance the input beams cannot be divided into equally intensity light. Most practical optical fiber delivery systems use optical fibers that do not protect the polarization of light rays. As such, it is impossible to predict the polarization of light rays obtained in optical CDMA fiber delivery systems in most systems.

본 발명의 바람직한 면에 따른 수신기의 특히 바람직한 실시예는 편광 무반응 빔스플리터를 제공한다. 편광 분석기 또는 편광 감응 빔스플리터는 광통신시스템으로부터 광선을 얻는다. 편광 분석기 또는 편광 빔스플리터로부터 출력은 두개의 직각 편광 광선 및 두개의 다른 광학 경로에 따라 제공된 광선으로 구성된다. 광학 경로 중 하나의 편광이 빛의 다른 편광에 수정된다. 지금 공지된 편광의 같은 편광의 빛을 포함하는 두개의 광선 모두 조합되고 종래의 편광 감응 빔스플리터를 사용하는 두개의 같은 세기 빛을 분리된다. 본 발명의 상기 특히 바람직한 측면은 하기에 더 자세히 특히 도 15 및 그것이 수반하는 논의를 참고하여 기술된다.A particularly preferred embodiment of the receiver according to the preferred aspect of the present invention provides a polarization unresponsive beamsplitter. A polarization analyzer or polarization sensitive beamsplitter obtains light rays from an optical communication system. The output from the polarization analyzer or polarization beamsplitter consists of two orthogonal polarized light rays and light rays provided along two different optical paths. The polarization of one of the optical paths is modified to the other polarization of the light. Both beams containing the same polarized light of the now known polarization are both combined and separated two equal intensity light using a conventional polarization sensitive beamsplitter. These particularly preferred aspects of the invention are described in more detail below with reference to FIG. 15 in particular and to the discussions that follow.

수신기의 두 채널안에서 신호는 바람직하게 다른 형태, 예를 들면 백-투-백(back-to-back) 형태로 광다이오드의 다른 짝에 각 채널로부터 나온 빛을 결합함으로 검출된다. 광다이오드로부터 전기 출력은 두 채널에서 얻은 신호의 다른 측정일 것이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 전기 출력 신호는 낮은 통과 여과되고 다이오드와 같은 전기 제곱 회로 소자가 제공된다. 이 제곱 소자 또는 제한기는 바람직하게 받은 전기 신호의 감소하는 비율을 제거하고 또한 받은전기 신호의 증가하는 비율을 증폭하기 위해 사용된다. 전기 신호의 감소하는 비율은 즉시 노이즈와 같고 그래서 전체 시스템의 노이즈 비율에 신호를 제거될 수 있다.In both channels of the receiver the signal is preferably detected by combining the light from each channel to a different pair of photodiodes in a different form, for example back-to-back. The electrical output from the photodiode will be a different measurement of the signal from the two channels. In a particularly preferred embodiment of the invention, the electrical output signal is low pass filtered and an electrical square circuit element such as a diode is provided. This square element or limiter is preferably used to eliminate the decreasing rate of the received electrical signal and also to amplify the increasing rate of the received electrical signal. The decreasing rate of the electrical signal is equal to the noise immediately, so the signal can be removed from the noise rate of the entire system.

본 발명에 따른 CDMA 인코딩/디코딩 체계가 가령 통신 시스템, 케이블 TV 시스템, 근거리 통신망(LANs), 통신 네트워크에서 파이버 백본 링크(backbone link) 및 다른 고대역폭 용도와 같은 광통신 시스템에서 사용될 수 있다. 도 4는 본 발명이 사용되는 광통신 시스템의 구조도를 나타낸다. 다수의 사용자(users) 쌍인 S11, S12, S21, S22,...,SN1, SN2가 광파이버 매체(130)에 연결된다. 첫번째 사용자 그룹인, S11, S21,...,SN1이 근접하게 위치하고, 별형태로 파이버(130)에 결합될 수 있으며, 두번째 사용자 그룹인, S12, S22,...SN2는 첫번째 그룹에서 가깝게 위치하지만, 약간 떨어져 있으며, 별형태로 파이버(130)에 결합된다. 선택적으로, 첫번째 그룹 또는 두번째 그룹에서의 사용자 또는 양쪽에서의 사용자가 도 5에서 개시된 바와 같이 각각의 분포된 지점에서 파이버(130)에 결합될 수 있다. 도 4의 구조는 파이버 백본에 매우 적당하며, 반면에 도 5의 구조는 전화 시스템에 더 적당하다.The CDMA encoding / decoding scheme according to the invention can be used in optical communication systems such as, for example, communication systems, cable TV systems, local area networks (LANs), fiber backbone links and other high bandwidth applications in communication networks. 4 shows a structural diagram of an optical communication system in which the present invention is used. A plurality of users pairs S 11 , S 12 , S 21 , S 22 ,..., S N1 , S N2 are connected to the optical fiber medium 130. The first group of users, S 11, S 21, ..., S N1, are located in close proximity, it may be coupled to the fiber 130 to the specific form, the second user group, S 12, S 22, ... S N2 is located close to the first group, but slightly apart, and is coupled to the fiber 130 in the form of a star. Optionally, users in the first or second group, or users in both, may be coupled to the fiber 130 at each distributed point as disclosed in FIG. 5. The structure of FIG. 4 is very suitable for a fiber backbone, while the structure of FIG. 5 is more suitable for a telephone system.

사용자 쌍인 Sj1, Sj2는 광파이버 채널을 사용하여 다른 것에 연결되고, 다른 사용자 쌍들이 같은 광파이버상에서 동시에 연결된다. 각 사용자쌍(Sj1, Sj2)이 두개의 사용자 사이에서 데이타를 전송하고, 수신하기위해서 코드(uj)로 지정되고, 다른 사용자 쌍은 다른 코드가 바람직하게 지정된다. 사용자쌍에서 전송 사용자(예를들면 Sj1)는 사용자쌍(Sj1, Sj2)으로 지정된 코드(Uj)를 사용하여 광신호를 인코딩하고, 상기 사용자쌍에서 수신 사용자(Sj2)가 같은 코드(Uj)를 사용하여 광신호를 디코딩한다. 상기 구조는 예를들면 통신 네크워크의 광파이버 백본으로 사용될 수 있다. 본 발명의 구체예는 상기가 네트워크 환경에서 사용될 수 있다고 기술되었고, 본 발명이 사용될 수 있는 다른 시스템 구조가 이후에 기술된다.The user pairs S j1 and S j2 are connected to the other using an optical fiber channel, and different user pairs are simultaneously connected on the same optical fiber. Each pair of users S j1 , S j2 is designated with a code u j to transmit and receive data between two users, and another pair of users is preferably assigned a different code. The transmitting user (eg S j1 ) in the user pair encodes the optical signal using the code U j designated as the user pair S j1 , S j2 , and the receiving user S j2 in the user pair has the same Code U j is used to decode the optical signal. The structure can be used, for example, as an optical fiber backbone of a communication network. Embodiments of the present invention have been described above that they may be used in a network environment, and other system architectures in which the present invention may be used are described below.

도 6은 CDMA 변조기/인코더의 첫번째 구체예(140)를 나타낸다. 광대역 광원(142)으로, 가령 초형광 다이오드(SLD) 또는 에르븀-도핑된 파이버 소스(EDFS)가 광학 변조기(144)에 결합되었다. 상기 광학 변조기는 예를들면 키이 또는 펄스코드 모듈을 사용하는 데이타 소스(146)에서 데이타 또는 다른 정보에 근거한 광원(142)에서 빛을 조절한다. 그리고 마스크 및 코딩체계를 제외하는 도 1에서 개시된 공간적 광 변조기(16)와 유사한 인코더(150)가 변조된 광대역 광선을 공간적으로 인코딩한다. 상기 인코더(150)는 축을 따라 변조된 광선의 스펙트럼이 공간적으로 확산되는 회절격자(152)를 포함한다. 공간적으로 확산된 광선이 시준렌즈(154)에 의해서 조준되고, 콜리메이트 빔이 인코딩 마스크(156)를 통과한다. 인코딩 마스크는 시준 렌즈(158)에 의해서 수집되는 공간적으로 인코딩되고 변조된 광선을 제공하며, 파이버(162)로 주입되는 회절격자(160)에 의해서 넓은 스펙트럼 빔의 뒤쪽에 조합되어 단일형태의 광파이버이다. 스타 커플러, Y 커플러 등과 같은 광커플러(164)가 인코딩된 빔을 파이버(162)로 결합시키는데 사용된다. 선택적으로 먼저 상기 광선이 인코더(150)로 인코딩되고, 변조기(144)에 의해서 조절된다.6 shows a first embodiment 140 of a CDMA modulator / encoder. As the broadband light source 142, for example, a superluminescent diode (SLD) or erbium-doped fiber source (EDFS) was coupled to the optical modulator 144. The optical modulator regulates light at light source 142 based on data or other information, for example, at data source 146 using a key or pulsecode module. And an encoder 150 similar to the spatial light modulator 16 disclosed in FIG. 1 excluding the mask and coding scheme spatially encodes the modulated wideband beams. The encoder 150 includes a diffraction grating 152 in which the spectrum of light modulated along the axis is spatially spread. The spatially diffused light beam is aimed by the collimating lens 154 and the collimated beam passes through the encoding mask 156. The encoding mask provides a spatially encoded and modulated ray collected by collimating lens 158 and is a unitary optical fiber combined behind the broad spectral beam by diffraction grating 160 injected into fiber 162. . Optocouplers 164, such as star couplers, Y couplers, and the like, are used to couple the encoded beams to the fiber 162. Optionally the beam is first encoded by encoder 150 and adjusted by modulator 144.

도 7은 두개의 채널(170 및 172)을 갖는 호환형 디코더를 나타낸다. 가능한 다수의 확산 스펙트럼 신호를 포함하는 광 신호가 광커플러(개시되지 않음)를 사용하여 파이버(162)에서 전환시키고, 빔 분리기(174)를 통해 두개의 빔으로 나눈다. 상기 빔 분리기는 도 15에서 나타내고, 하기에서 도면을 참고로 설명되어 있는 편광 무감성분이 가장 바람직하다. 하나의 입사광이 회절격자(176)에 의해서 축을 따라 공간적으로 확산되고, 검출 또는 디코딩 마스크(184)를 통과하기전에 시준렌즈(180)에 의해서 조준된다. 상기에서 설명된 바람직한 구체예에서 디코딩 마스크(184)가 인코딩 마스크(156)와 동일하다. 디코딩 마스크(184)를 통과한 빛이 시준렌즈(188)를 통과하고, 회절격자(192)가 공간적으로 확산 광을 넓은 스펙트럼 빔으로 재조합시킨다. 다른 채널에서, 빔을 수신하는 스플릿의 두번째 성분이 회절격자(178)에 의해서 공간적으로 확산되고, 두번째 디코딩 마스크(186)를 통과하기전에 시준렌즈(182)에 의해서 조준된다. 가장 바람직하게 상기 디코더의 전환된-이진 하다마드 코드 단극 구체예에서, 상기 두번째 디코딩 마스크(188)는 인코더 마스크(184)의 비트 형식 보수이다. 두번째 디코딩 마스크(186)를 통과한 후에 빔이 시준 렌즈(190)및 회절격자(194)를 통과하여 공간적으로 확산하는 것을 제거한다. 그리고 제1 디코더 채널(170)의 출력이 광검출기(196)로 공급되어 광을 전자신호로 전환시킨다. 유사하게 디코더 채널(172)에서 출력이 광검출기(198)로 공급되어 광을 전자신호로 전환시킨다. 그리고 두개의 전기 신호가 데이타에 공급되는 두개의 검출 다이오드(196 및 198) 및 클록 복구 하드웨어 및/또는소프트웨어(200)의 역병렬 배열에 의해서 감쇠된다. 두개의 전기신호가 또한 두개의 이득 제어 회로로 각각 처리되어, 다른 순환이 실시되기 전에 두개의 검출기 채널(170 및 172)에서 다른 손실차이를 조절한다. 그리고 미세 전기 신호가 데이타 복구를 위해서 검출된다. 디지탈 데이타 스트림용 데이타 복구는 예를들면 다른 신호의 집적 및 제곱 검파를 포함한다. 본 발명의 유시 코드 마스크 구체예에 의해서 제공되는 유사신호용 데이타 복구는 예를들면 다른 신호를 저역필터하는 것을 포함한다.7 shows a compatible decoder with two channels 170 and 172. An optical signal comprising as many spread spectrum signals as possible is converted in fiber 162 using an optocoupler (not initiated) and split into two beams through beam splitter 174. The beam splitter is most preferred as shown in FIG. 15 and described below with reference to the drawings. One incident light is spatially diffused along the axis by the diffraction grating 176 and is aimed by the collimating lens 180 before passing through the detection or decoding mask 184. In the preferred embodiment described above, the decoding mask 184 is the same as the encoding mask 156. Light passing through the decoding mask 184 passes through the collimating lens 188, the diffraction grating 192 spatially recombines the diffused light into a broad spectrum beam. In the other channel, the second component of the split receiving beam is spatially diffused by the diffraction grating 178 and aimed by the collimating lens 182 before passing through the second decoding mask 186. Most preferably in the switched-binary Hadamard code unipolar embodiment of the decoder, the second decoding mask 188 is the bit format complement of the encoder mask 184. After passing through the second decoding mask 186, the beam passes through the collimating lens 190 and the diffraction grating 194 to eliminate spatial diffusion. The output of the first decoder channel 170 is supplied to the photodetector 196 to convert light into an electronic signal. Similarly, output from decoder channel 172 is supplied to photodetector 198 to convert light into an electronic signal. And two electrical signals are attenuated by the anti-parallel arrangement of the two detection diodes 196 and 198 and the clock recovery hardware and / or software 200 supplied to the data. Two electrical signals are also processed with two gain control circuits, respectively, to adjust for different loss differences in the two detector channels 170 and 172 before another cycle is performed. Fine electrical signals are then detected for data recovery. Data recovery for digital data streams includes, for example, integration and square detection of other signals. Data recovery for similar signals provided by the instant code mask embodiment of the present invention includes, for example, low pass filtering of other signals.

도 8은 디코더(210)의 다른 구체예를 나타낸다. 상기 구체예에서, 파이버로부터 수신된 광선은 두개의 마스크를 갖는 두개의 채널로 분할되지 않고, 격자(212)에 의해서 확산되고, 렌즈(214)에 의해서 조준된다. 그리고 콜리메이트 광이 검출기(216)의 배열에 의해서 인터셉트된다. 배열내 검출기의 수는 인코더 마스크에서 비트의 수와 동일하다. 각 검출기 위치는 인코더 마스크 비트 위치에 해당한다. 상기 배열에서 각 검출기에서 검출기 신호는 해당하는 인코더 마스크 비트가 "투명" 또는 "불투명"의 여부에 따라 "1" 또는 "-1"를 곱한다. 모든 배율기 출력의 결과가 합산된다. 그리고 상기의 합은 데이타 복구에 대해 임계값(218)과 비교한다. 상기 디지탈 처리가 불연속 논리 하드웨어에서 또는 소프트웨어를 사용하는 DSP 220에서 실시된다. 유사 마스크가 인코딩에 사용되는 경우, 검출기의 출력에 "1" 또는 "-1" 이외의 수를 곱한다. 도 6 및 도 7의 구체예에서, 오직 하나의 인코더 마스크가 전송 데이타에 사용되고, 연결된 코드가 종래의 고안에서와는 대조적으로 요구되지 않는다.8 shows another embodiment of the decoder 210. In this embodiment, the light rays received from the fiber are not split into two channels with two masks, but are diffused by the grating 212 and aimed by the lens 214. The collimated light is then intercepted by the arrangement of the detector 216. The number of detectors in the array is equal to the number of bits in the encoder mask. Each detector position corresponds to an encoder mask bit position. The detector signal at each detector in the arrangement is multiplied by "1" or "-1" depending on whether the corresponding encoder mask bit is "transparent" or "opaque". The results of all multiplier outputs are summed. The sum is then compared to threshold 218 for data recovery. The digital processing is performed in discrete logic hardware or in DSP 220 using software. When a pseudo mask is used for encoding, the detector's output is multiplied by a number other than "1" or "-1". In the embodiments of Figures 6 and 7, only one encoder mask is used for the transmission data, and no concatenated code is required in contrast to conventional designs.

본 발명에 따른 바람직한 인코딩 및 디코딩 체계가 다음에 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 "단극 코드"는 이진 코드의 경우에 1 또는 0을 포함하는 코드 시퀀스 또는 유사 코드의 경우에 0과 1사이의 값을 갖는 코드 함수를 의미한다. "이극 코드"는 이진 코드의 경우에 -1 또는 1을 포함하는 코드 시퀀스 또는 유사 코드의 경우에 -1과 1사이의 값을 갖는 코드 함수를 의미한다. 단극 이진 코드(u)의 보수는 (1-u)이고, 예를들면 0이 1로 대체되고, 1이 0으로 대체되는 비트 형식 보수를 나타낸다. 단극 유사 코드(f)의 보수는 (1-f)이다. 단극 이진 코드는 하기의 설명에서 예로서 사용된다.A preferred encoding and decoding scheme according to the invention is described next. As used herein, "unipolar code" means a code sequence having a value between 0 and 1 in the case of a binary code or a code sequence comprising 1 or 0 in the case of binary code. Means a code function having a value between -1 and 1 in the case of a pseudo code or a code sequence comprising -1 or 1 in the case of binary code. The complement of the unipolar binary code u is (1-u), for example a bit format complement where 0 is replaced by 1 and 1 is replaced by 0. The complement of the unipolar pseudo code f is (1-f). Unipolar binary code is used as an example in the following description.

CDMA 시스템에서, 스펙트럼 인코딩/디코딩 체계에 대한 기본 조건은 수신 사용자에서 디코딩 장치가 해당하는 송신 사용자에서 데이타 신호를 복구하는 한편, 모든 다른 사용자로부터의 신호로부터 간섭을 감소 또는 제거하는 것이다. 몇개의 시스템에 있어서, 수신 마스크는 특정의 수신기가 같은 채널의 데이타를 수신하게되면 고정될 것이다. 다른 시스템에서, 수신 마스크는 다른 신호 소스가 많은 가능한 소스로부터 선택될 수 있도록 프로그램될 수 있다. 인코히어런트 광원을 사용하는 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서, 인코히어런트 광학 시스템이 포지티브 신호만을 전송하기때문에 페이스정보를 이용할 수 없고, 단지 단극 코드가 인코딩에 사용될 수 있다. 단극 이진 코드는 이진 디지트의 시퀀스, 가령 ui=110011110101011로 나타내며, 상기에서 하첨자인 i는 i번째 사용자 쌍(또는 채널)을 나타낸다. 시퀀스에서 디지트의 수(N)는 코드의 길이로 나타낸다. 실제로,특정의 바람직한 이진 단극 코드 마스크에 있어서, 각 코드값은 공간적으로 변조된 넓은 스펙트럼의 광선에서 고정된 진동수 또는 파장 간격에 해당하는 공간적으로 패턴된 마스크에서 투명하거나 또는 불투명한 고정된 간격의 슬롯에 해당한다.In a CDMA system, the basic condition for the spectral encoding / decoding scheme is that the decoding device at the receiving user recovers the data signal at the corresponding transmitting user, while reducing or eliminating interference from signals from all other users. In some systems, the reception mask will be fixed if a particular receiver receives data on the same channel. In other systems, the reception mask can be programmed such that other signal sources can be selected from many possible sources. In a spread spectrum CDMA system using an incoherent light source, face information is not available because the incoherent optical system only transmits a positive signal, and only a monopole code can be used for encoding. The monopolar binary code is represented by a sequence of binary digits, for example u i = 110011110101011, where the subscript i represents the i th user pair (or channel). The number N of digits in the sequence is represented by the length of the code. Indeed, for certain preferred binary unipolar code masks, each code value is a fixed spacing slot that is transparent or opaque in a spatially patterned mask that corresponds to a fixed frequency or wavelength spacing in a broad spectrum of light modulated spatially. Corresponds to

단일 마스크가 인코딩 및 디코딩에 사용되는 경우, 상기 코드는 바람직하게 상기가 직각이 되도록 선택된다.If a single mask is used for encoding and decoding, the code is preferably chosen such that it is perpendicular.

(상기 수학식 1에서, "·"는 두개의 코드의 비트 형식 도트 프로듀서를 나타내고, M은 상수이다)(In Equation 1, "占" represents a bit-type dot producer of two codes, and M is a constant.)

직각코드가 사용되는 경우, 각 전송 사용자가 단일 인코딩 마스크를 사용하여 신호를 전송하고, 해당하는 수신 사용자가 해당하는 전송 사용자로부터 신호를 복구하기위해서 인코딩 마스크와 동일한 단일 디코딩 마스크를 사용하는 한편, 모든 다른 사용자로부터 간섭신호를 제거한다. 그러나 상기 소망하는 결과는 코드가 이진 기본 벡터로서 선택되는 경우에만 나타난다:When orthogonal codes are used, each transmitting user transmits a signal using a single encoding mask, and the corresponding receiving user uses the same single decoding mask as the encoding mask to recover the signal from the corresponding transmitting user. Eliminate interference from other users. However, the desired result only appears if the code is chosen as a binary base vector:

u1=000.......001u 1 = 000 ....... 001

u2=000.......010u 2 = 000 ....... 010

uN=100.......000u N = 100 ....... 000

상기 코드의 세트는 전체 코드중에 오직 하나의 디지트가 1이기때문에 마스크의 오직 하나의 진동수 빈은 대분의 빈이 차폐되는 동안 이를 전원이 통과하기때문에 바람직하지 않다. 상기 시스템이 인코히어런트 파장 분할 다중 접근(WDMA)시스템으로 나타낼 수 있다. 상기 코드는 광원의 약 1/N만이 전송되고, 그의 나머지는 폐기되기 때문에 바람직하지 않다.Since the set of codes is only one digit of the total code, only one frequency bin of the mask is undesirable because power passes through while most of the bins are shielded. The system may be referred to as an incoherent wavelength division multiple access (WDMA) system. The code is not desirable because only about 1 / N of the light source is transmitted and the rest is discarded.

도 6 및 도 7에서 기술된 인코딩 및 디코딩 시스템에서, 단일 마스크가 인코딩에 사용되고, 두개의 마스크가 디코딩에 사용되며, 단극 코드의 세트는 세트내 코드(ui)가 상기에서와 같은 직각의 정의에 따라 세트내 다른 코드(uj)에 대해 직각이 아닌 것이 사용될 수 있다. 또한 코드(ui)는 특정의 다른 코드(uj) 및 그의 보수(uj *)사이의 차이에 직각인 것이 선택된다.In the encoding and decoding systems described in Figures 6 and 7, a single mask is used for encoding, two masks are used for decoding, and a set of monopolar codes is defined such that the code u i in the set is orthogonal as above. Depending on the other code u j in the set, it may be used. It is also chosen that the code u i is orthogonal to the difference between the particular other code u j and its complement u j * .

(상기 수학식 2에서, Mj은 상수이다)(In Equation 2, M j is a constant)

도 7 및 도 8의 구체예의 디코더가 수학식 2의 원리를 나타내는 것을 알 수 있다. 도 7의 구체예에서, 사용자(j)에서 수신된 광선은 코드(uj)로 인코드된 모든 전송 사용자(i)로부터의 신호를 포함한다. 마스크(56)를 갖는 제1 채널(170)은 ui·uj로 나타내는 광선을 발생시키고, 보조 마스크(172)를 갖는 제2 채널은 ui·uj *로 나타내는 광선을 발생시키며, 차동 배열된 검출기(62 및 63)는 미세신호 ui·(uj-uj *)를 발생시킨다. 도 8의 구체예에서, 검출기(73)의 배열은 ui로 나타내는 신호를 출력하고, DSP74는 검출기 배열(73)의 출력에 근거한 ui·(uj-uj *)를 계산한다. 수학식 2에 있어서, 미세신호(ui·(uj-uj *))는 코드(ui)를 갖는 마스크를 사용하는 사용자로부터의 신호에 대해 0이 아니다. 결과적으로, 상기 디코더는 전송 사용자(i)로부터 신호를 복구할 수 있고, 모든 다른 사용자로부터 신호를 제거할 수 있다.It can be seen that the decoders of the embodiments of FIGS. 7 and 8 represent the principle of equation (2). In the embodiment of FIG. 7, the light rays received at user j include signals from all transmitting users i encoded with code uj. The first channel 170 with the mask 56 generates light rays represented by u i · u j , and the second channel with the auxiliary mask 172 generates light rays represented by u i · u j * , and differential The arranged detectors 62 and 63 generate fine signals u i. (U j -u j * ). In the embodiment of FIG. 8, the arrangement of the detector 73 outputs the signal represented by u i , and the DSP74 calculates u i · (u j −u j * ) based on the output of the detector arrangement 73. In Equation 2, the fine signal u i (u j -u j * ) is not zero for a signal from a user using a mask having a code u i . As a result, the decoder can recover the signal from the transmitting user i and remove the signal from all other users.

수학식 2를 만족시키는 한 세트의 단극 코드가 하기의 조건을 만족시키는 한세트의 평형된 이극 이진 직각 코드(vi)에서 유도될 수 있다:A set of monopole codes that satisfy Equation 2 can be derived from a set of balanced bipolar binary right angle codes (vi) that satisfy the following conditions:

;및 ; And

(상기 수학식 3 및 4에서, "1"은 모든 디지트가 1인 코드를 나타낸다)(In Equations 3 and 4, "1" represents a code in which all digits are one.)

상기 단극 코드(ui)는 vi에서 -1이 0으로 치환됨에 의해서 이극 코드(vi)에서 유도되며, 또는The monopolar code (u i ) is derived from the bipolar code (vi) by substituting -1 for 0 in vi, or

상기 이극 코드(vi)는 수학식 4에서 1 및 -1의 동일한 수를 갖는 "평형"이다. 이와같이 상기 특히 바람직한 단극 코드(ui)는 1 및 0와 동일한 수이다. 결과적으로, 광전력의 반이 신호로서 전송되어, 소스원의 효율적인 이용을 촉진한다.The bipolar code v i is " equilibrium " with the same number of 1 and -1 in equation (4). The particularly preferred monopole cord (ui) is thus the same number as 1 and 0. As a result, half of the optical power is transmitted as a signal, facilitating efficient use of the source source.

평형된 이극 직각 코드 세트의 예로는 하다마드 행렬에 근거한 코드 세트이다. 하다마드 행렬은 모든 열이 다른 것에 직각이고, 모든 행이 다른 것에 직각인 1 또는 -1인 방형 행렬성분이다. 예를들면 4×4 하다마드 행렬은 하기와 같다:An example of a balanced bipolar right angle code set is a code set based on a Hadamard matrix. A Hadamard matrix is a rectangular matrix component of 1 or -1 where every column is perpendicular to the other and every row is perpendicular to the other. For example, a 4 × 4 Hadamard matrix is:

하다마드 행렬의 첫번째 행(또는 열)을 제외하는 행(또는 열) 벡터는 수학식 3 및 4를 만족시키는 평형의 이극 이진 직각 코드의 세트를 제공한다. 이와같이, 본 발명에 따른 바람직한 단극-이극 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에서 사용되는 한세트의 단극 코드 u1, u2,...,un이 n+1 또는 그 이상의 하다마드 행렬을 먼저 구성함에 의해서 만들어질 수 있다. 제1행(또는 열)을 제외하고, 상기 하다마드 행렬의 모든 행(또는 열)이 모든 -1을 0으로 대체함에 의해서 단극 코드(uj)를 만드는데 사용될 수 있다.The row (or column) vector, excluding the first row (or column) of the Hadamard matrix, provides a set of balanced bipolar binary right-angle codes that satisfy equations (3) and (4). As such, a set of unipolar codes u 1 , u 2 ,..., U n used in the preferred monopolar-dipole spread spectrum CDMA system according to the present invention may be made by first constructing an n + 1 or more Hadamard matrix. Can be. Except for the first row (or column), all rows (or columns) of the Hadamard matrix can be used to make unipolar code u j by replacing all -1's with zeros.

예를들면, 세개의 사용자 시스템에 있어서, 상기 4×4 하다마드 행렬이 하기의 코드를 이루는데 사용될 수 있다:For example, for three user systems, the 4 × 4 Hadamard matrix can be used to form the following code:

u1=[1 0 1 0]u 1 = [1 0 1 0]

u2=[1 1 0 0]u 2 = [1 1 0 0]

u3=[1 0 0 1]u 3 = [1 0 0 1]

비록 임의 크기의 통상의 하다마드 행렬를 이루는데 규칙이 존재하지 않을지라도, 이는 특정 크기의 하다마드 행렬을 이루는데 공지된 방법이다. 예를들면 2의 전원인 크기(N)를 갖는 하다마드 행렬이 회귀 알고리즘을 사용하여 H2로부터 이루어질 수 있다.Although there are no rules for forming a normal Hadamard matrix of arbitrary size, this is a known method for achieving a Hadamard matrix of a certain size. For example, a Hadamard matrix with size N, the power of 2 , can be made from H 2 using a regression algorithm.

4의 요인인 크기(N)를 갖는 행렬을 이루는 규칙이 또한 공지되어 있다.The rules for forming a matrix with size N which is a factor of four are also known.

비록 수학식 3 및 4에서 단극 코드를 생성하기 위하여 사용되는 양극 코드 세트가 직교되고 균형을 이루지만, 실질적으로 양극 코드 세트는 바람직하지는 않지만 "거의 직교"이거나 또는 "거의 균형"을 이루는 코드를 사용할 수 있다. 코드 세트는 Uj Uj(i≠j)가 실질적으로 Uj Uj보다 작을때 거의 직교된다. 코드는 Uj 1이 실질적으로 N보다 적을때 거의 균형되어진다. 예를들면, 코드의 길이(N)가 크면, 그 결과로 거의 직교하거나 또는 거의 균형된 코드 세트에서 어떤 코드의 몇몇의 디지트가 변화된다. 코드가 완전하게 직교하거나 또는 완전하게 균형되지 않을 뿐만 아니라 거의 직교하거나 거의 균형되면, 또 다른 사용자로부터의 간섭이 증가되고 시스템 실행이 악화되며, 이러한 악화는 전체 시스템 실행이 될때까지 계속된다. 이것으로, 거의 직교하거나 또는 거의 균형된 코드는 본 발명의 목적을 위해 본 발명의 범위내에서 직교거나 또는 균형된것으로 간주한다.Although the bipolar cord sets used to generate the monopole codes in equations (3) and (4) are orthogonal and balanced, in practice the bipolar cord sets are not desirable but may be used with "near orthogonal" or "nearly balanced" codes. Can be. Code set is U j U j (i ≠ j) is substantially U j Is less than orthogonal when U j . Code is U j It is almost balanced when 1 is substantially less than N. For example, if the code length N is large, the result is that some digits of a code change in a nearly orthogonal or nearly balanced code set. If the code is not completely orthogonal or completely balanced, as well as nearly orthogonal or nearly balanced, interference from another user is increased and system execution worsens, and this deterioration continues until full system execution. As such, codes that are substantially orthogonal or nearly balanced are considered to be orthogonal or balanced within the scope of the present invention for the purposes of the present invention.

도 6 및 도 7에서 코딩 마스크(156, 184, 186)는 투명할 뿐만 아니라 반사된다. 그러나 본 발명자는 반사 마스크가 만들기가 어렵고 원하는 크기의 소광율을 가지지 않음을 주시하였다. 어떤 실시예에서는, 마스크는 도 9에 도시되는 바와같이 "a"에서 "L"까지 복수의 셀로 분할되는 액정 재료로 만들어지고, 여기서 L은 임의의 정수이고 코드의 최대 허용 길이이다. 이러한 LCD 마스크는 상업적으로 유용하고 또는 종래기술을 이용하여 쉽게 만들 수 있다. 셀은 회절격자(152)에 의해 발생되는 확산되는 공간 스펙트럼의 축(230)을 따라 배열된 1차원 어레이를 형성한다. 한 실시예에서는, 셀의 제어가 아날로그이며, 이것은 각 셀의 불투명성을 무한히 조절할 수 있을뿐만 아니라 적어도 3개 또는 그 이상의 제어가능한 단계에서 조절할 수 있음을 의미한다. 큰 수의 한정된 단계가 바람직하며, 불투명성의 레벨은 64 또는 그보다 더 큰 레벨을 사용하는 것이 바람직하다. 또 다른 실시예에서는, 제어가 2진이고, Walsh 코드(단극 하다마드)가 사용된다. 이러한 마스크는 LCD 화소 어레이 또는 고체상태 증폭기 어레이와 같은 포토닉스 집적 회로에 의해 실행되어질 수 있다. 현재, 파이버상에서 신호가 멀티플렉싱되고 마스크가 유리 블랭크상에서 형성되며 고정되는 시스템이 가장 바람직하다. 이러한 고정 마스크로는 단극 하다마드 코드를 구체적으로 실현하는 바이너리 마스크가 가장 바람직하다. 반사 마스크에서 유리는 BK7 또는 석영일수 있고 반사 영역은 금일 수 있다.현재 가장 바람직한 고정, 바이너리 및 전송 마스크에서는, 유리가 BK7 또는 석영이며 블로킹 영역은 크롬이다. 일반적으로 마스크는 쉽고 유용한 기술로 마스크상에 128개의 다르면서 동일한 크기이고 연속적인 위치를 가지는 마스크를 형성할 수 있도록 대략 1 내지 2인치를 가지며, 이것은 본 발명의 OC-12적용에서 관찰되어진다. 양호한 입도와 256 또는 512 위치를 가지는 마스크는 이러한 유용한 기술을 이용하여 쉽게 형성되어진다.In Figures 6 and 7, the coding masks 156, 184, 186 are not only transparent but also reflective. However, the inventor has noted that the reflective mask is difficult to make and does not have an extinction ratio of the desired size. In some embodiments, the mask is made of a liquid crystal material that is divided into a plurality of cells from " a " to " L " as shown in FIG. 9, where L is any integer and is the maximum allowable length of the code. Such LCD masks are commercially available or can be easily made using conventional techniques. The cells form a one-dimensional array arranged along the axis 230 of the spreading spatial spectrum generated by the diffraction grating 152. In one embodiment, the control of the cell is analog, which means that not only can the opacity of each cell be infinitely adjusted, but also in at least three or more controllable steps. A large number of defined steps are preferred, and the level of opacity is preferably used at levels 64 or greater. In another embodiment, the control is binary and Walsh code (unipolar Hadamard) is used. Such masks may be implemented by photonics integrated circuits such as LCD pixel arrays or solid state amplifier arrays. Currently, a system is preferred where the signal is multiplexed on the fiber and the mask is formed and fixed on the glass blank. As such a fixed mask, a binary mask that specifically realizes unipolar Hadamard code is most preferable. In the reflective mask the glass can be BK7 or quartz and the reflective area can be gold. In the most preferred fixed, binary and transmission masks at present, the glass is BK7 or quartz and the blocking area is chromium. In general, a mask is an easy and useful technique having approximately 1 to 2 inches to form a mask of 128 different, equally sized and continuous positions on the mask, which is observed in the OC-12 application of the present invention. Masks with good granularity and 256 or 512 positions are easily formed using this useful technique.

아날로그 코딩의 바람직한 형성은 fi=(gi+1)/2를 이용하는 밸런스된 양극 수직 파장 함수(gi)로부터 유도된 세트의 단극 파장 함수 fi를 이용한다. 바이너리 코드의 환경에서 설명되어지는 수학식 2-4는 아날로그 코드를 적용한다. 다시말하면, 만일 양극 파장 함수가 수학식 3 및 4를 만족하면, 유도된 단극 파장 함수는 수학식 2를 만족한다. 한 실시예에서, 파장 함수는 도 5에 도시되는 바와같이 불연속의 고조파 공간 사인 파장이다. 세로축은 빔의 주파수가 확산되는 축이고 횡축은 셀을 관통하는 빔의 투명도에 관한 축이다. 특히, 도 10a에서 도시되는 제 1 인코더 마스크 투명도 함수는 1/L의 공간 주파수를 구비하고, 여기서 L은 셀의 수이다. 제 1 인코더의 마스크는 L의 주파수 스펙트럼이상의 한 사이클을 가지는 투명도에 의해 불연속적인(연속적의 반대) 코사인 파장이고, 이것으로 부호화된 스펙트럼의 최저 및 최고 주파수 영역은 최대 강도를 가지고 중간 범위의 스펙트럼 주파수는 가장 낮은 강도를 가진다. 제 2 인코더 마스크는 도 10b의 인코더(L)의 길이에서 두개의 완전 사이클을 가지며 제 1 인코더 주파수의 두배인 공간 주파수 강도 마스크를 구비한다. 또한 제 3 인코더는 도 10c에 도시되는 바와같이 제 1 인코더 주파수의 3배인 주파수를 구비한다. 또 다른 고조파가 바람직하게 사용될 수 있으며 시스템의 재료처리량을 최소화시킬 수 있고, 코드의 최대수는 백이상일 수 있으며 바람직하게는 다사용 시스템용으로 수백개이상일 수 있다.Preferred formation of analog coding uses a set of monopolar wavelength function f i derived from a balanced bipolar vertical wavelength function g i using f i = (g i +1) / 2. Equation 2-4 described in the environment of binary code applies an analog code. In other words, if the anode wavelength function satisfies Equations 3 and 4, the derived monopole wavelength function satisfies Equation 2. In one embodiment, the wavelength function is a discontinuous harmonic spatial sine wavelength as shown in FIG. The axis of ordinate is the axis at which the frequency of the beam is spread and the axis of abscissa is the axis of transparency of the beam passing through the cell. In particular, the first encoder mask transparency function shown in FIG. 10A has a spatial frequency of 1 / L, where L is the number of cells. The mask of the first encoder is a discontinuous (continuously opposite) cosine wavelength by transparency having one cycle above the frequency spectrum of L, whereby the lowest and highest frequency regions of the encoded spectrum have maximum intensity and intermediate spectral frequencies. Has the lowest strength. The second encoder mask has a spatial frequency intensity mask that has two full cycles and is twice the first encoder frequency in the length of encoder L of FIG. 10B. The third encoder also has a frequency that is three times the first encoder frequency as shown in FIG. 10C. Other harmonics may be preferably used and may minimize the material throughput of the system, the maximum number of cords may be more than one hundred and preferably hundreds or more for a multiuse system.

고조파 또는 Walsh 코드 비트의 최대수(코드의 최대수)는 마스크에서 셀의 수에 의해 제한되어진다. 아날로그 마스크에서, 마스크에서 허용된 불투명도의 다른 레벨의 수는 인코더에서 양자화 노이즈에 기인한다. 대안적으로, 코사인 파장을 이용하는 것보다는 이들이 서로 수직일때 Chebyshev식을 사용할 수 있다.The maximum number of harmonics or Walsh code bits (the maximum number of codes) is limited by the number of cells in the mask. In analog masks, the number of different levels of opacity allowed in the mask is due to quantization noise at the encoder. Alternatively, Chebyshev can be used when they are perpendicular to each other, rather than using cosine wavelengths.

인코딩 함수용의 코사인 파장을 이용하면 디코더 설계를 쉽게 할 수 있다. 특히, 수신된 신호의 공간 푸우리에 변환이 발생되면, 수신된 신호는 원하는 신호의 주파수에 대한 공간 필터를 통해 분리되어질 수 있고 그때 신호는 복원되어진다. 도 11은 분리된 인코드된 신호가 1/L, 2/L, 4/L 및 8/L를 포함하는 곳에서 파이버로부터 수신된 신호의 푸우리에 변환을 도시한다. 이러한 신호중 하나는 수신된 신호에서 특정 공간 주파수를 필터링하는 것에 의해 쉽게 얻어질 수 있다.Cosine wavelengths for the encoding function make it easier to design a decoder. In particular, if a spatial Fourier transform of the received signal occurs, the received signal can be separated through a spatial filter for the frequency of the desired signal and then the signal is recovered. 11 shows the Fourier transform of a signal received from a fiber where the separated encoded signal comprises 1 / L, 2 / L, 4 / L and 8 / L. One such signal can be easily obtained by filtering a specific spatial frequency in the received signal.

개시된 인코더의 바람직한 제 3 실시예에서는, 펄스 코더가 데이터를 변조시키는 것보다는, 대안적인 방법으로 도 12a에 나타나는 바와같이 두개의 코드를 이용하여 신호를 변조시킨다. 인코더(238)의 이러한 실시예에서, 공간적으로 확산되는 광 소스(240)에 대한 광 경로는 제 1 마스크(242)와 제 2 마스크(244)사이에서 전환되어지고, 이것은 데이터 소스(248)의 데이터와 반응하는 스위처(246)에 의해 제 1 마스크(242)에서 실행되어지며, 광을 인코딩하는 제 1 마스크는 디지털 "1"신호을 제공하고 광을 인코딩하는 제 2 마스크는 동일한 코드 채널에 대하여 디지털 "0" 신호를 제공한다. 변조기는 바이너리 마스크 수신기와 유사한 방법으로 하나의 액정을 이용하여 두개의 다른 인코더 마스크사이에서 광 경로를 전환한다. 그때 두 마스크에서 광은 서머(250)에 의해 합해지고 그때 광 파이버(도시되지 않음)와 같은 광 통신 채널을 제공하게 된다.In a third preferred embodiment of the disclosed encoder, rather than a pulse coder modulating the data, two codes are used to modulate the signal as shown in FIG. 12A in an alternative manner. In this embodiment of the encoder 238, the light path for the spatially diffused light source 240 is diverted between the first mask 242 and the second mask 244, which is the source of the data source 248. Implemented in a first mask 242 by a switcher 246 that reacts with data, the first mask encoding light provides a digital " 1 " signal and the second mask encoding light is digital for the same code channel. Provide a "0" signal. The modulator uses one liquid crystal to switch the optical path between two different encoder masks in a manner similar to a binary mask receiver. The light in both masks then combines by the summer 250 and then provides an optical communication channel, such as an optical fiber (not shown).

수신되는 데이터는 도 12b에 도시되는 바와같이 반대되는 방법으로 처리된다. 디코더(260)는 통신 채널로부터 광을 수신하고, 마스크(242, 244)에 각각 동일한 마스크(264,266)를 통하여 입력 광(262)을 수신하면서 공간적으로 확산되는 수신된 광의 스펙트럼을 발생시킨다. 그때 마스크(264, 266)에서 상기 바이너리 수신기 실시예에서 기술된 방법으로 광이 다른 수신기(268)로 제공되어진다. 그때 수신기(268)에서 신호는 데이터를 복원하기 위한 디지털 신호 프로세서(270)에 의해 처리되어진다.The received data is processed in the opposite way as shown in Fig. 12B. Decoder 260 receives light from the communication channel and generates a spectrum of received light that is spatially spread while receiving input light 262 through masks 242 and 244 through the same mask 264 and 266, respectively. In masks 264 and 266 light is then provided to other receivers 268 in the manner described in the binary receiver embodiment. The signal at the receiver 268 is then processed by the digital signal processor 270 to recover the data.

도 13a는 두개의 다른 마스크가 1과 0을 전송하기 위하여 사용되는 곳에서 적절히 코딩을 하기 위한 마스크의 대안적인 한 실시예를 도시한다. 첫번째 버전에서, 액정 마스크(280)에 L셀에 형성된 마스크는 네부분(282, 284, 286 및 288)으로 분할된다. 부분(282, 284)은 제 2 칼럼에서 특정 코드 채널에 대한 "1"을 부호화하기 위하여 제 1 열상에 스펙트럼의 확산축을 따라 배열된 제 1 선형 어레이을 따라 각각 L/2 셀을 포함하고, 셀(286, 288)은 동일한 채널에 "0"을 인코딩하기 위하여 동일한 축을 따라 배열된 L/2 셀을 포함한다. 바람직하게는, 부분(282, 284)에 대한 불연속적인 투명도 함수는 도 13b에 도시되는 바와같이 서로 보수되고, 여기서 세로좌표는 공간 주파수를 나타내고 가로좌표는 강도를 나타낸다. 도 13c에 도시되는 바와같이, 또 다른 가능성(예를들면, 0)을 전송하기 위해, 부분(286, 288)에 대한 불연속적인 강도 함수의 보수는 반대가 된다. 즉 다시 말하면, 섹션(282)에서 마스크의 부분은 "288"에서의 마스크 부분과 동일하고 "284"에서의 마스크 부분은 "286"에서의 마스크의 부분과 동일하다.13A shows one alternative embodiment of a mask for proper coding where two different masks are used to transmit ones and zeros. In the first version, the mask formed in the L cell in the liquid crystal mask 280 is divided into four parts 282, 284, 286 and 288. Portions 282 and 284 each comprise L / 2 cells along a first linear array arranged along the spreading axis of the spectrum on the first column for encoding " 1 " for a particular code channel in the second column. 286 and 288 include L / 2 cells arranged along the same axis to encode "0" in the same channel. Preferably, the discrete transparency functions for portions 282 and 284 are complemented with each other as shown in FIG. 13B, where the ordinate represents spatial frequency and the abscissa represents intensity. As shown in FIG. 13C, in order to transmit another possibility (eg, 0), the complement of the discrete strength function for the portions 286 and 288 is reversed. In other words, the portion of the mask in section 282 is the same as the mask portion at "288" and the mask portion at "284" is the same as the portion of the mask at "286".

게다가 코딩이 보수되는 곳에서 마스크를 구비하고, 이것은 마스크의 제 1 부분(282)이 직교 파장 함수이고 제 2 의 반이 "0"(284)과 제 2 레벨에 대해 모두 불투명한 곳에서 코딩을 제공할 수 있고, 제 1 의 반(286)은 모두 불투명하고 제 2의 반은 "1"을 만들기 위하여 제 1 의 반(282)과 같이 동일한 패턴을 가진다. 대안적으로, 제 1의 반(282, 286)은 사인 파장과 같은 제 1 다항식일 수 있고, 제 2의 반(284, 288)은 Chebyshev 함수와 같은 제 2 다항식일 수 있다.In addition, a mask is provided where the coding is to be repaired, which provides coding where the first portion 282 of the mask is a quadrature wavelength function and the second half is opaque to both "0" 284 and the second level. And the first half 286 is all opaque and the second half has the same pattern as the first half 282 to make "1". Alternatively, the first half 282, 286 may be a first polynomial such as a sinusoidal wavelength, and the second half 284, 288 may be a second polynomial such as a Chebyshev function.

비록 본 발명의 실시예에 따른 인코더 및 디코더의 특정 실시예가 기술되지만, 본 발명에서는 또 다른 실시예가 가능할 수 있다. 예를들면, 불연속적인 파장 함수가 인코딩하기 위하여 사용되지만, 이것은 코딩을 위해 연속적인 함수를 허용할 수 있는 마스크를 구비할 수 있다. 예를들면, 마스크는 사진술로 형성되어질 수 있다.Although specific embodiments of encoders and decoders in accordance with embodiments of the present invention are described, other embodiments may be possible in the present invention. For example, although a discontinuous wavelength function is used to encode, it can have a mask that can allow a continuous function for coding. For example, the mask can be formed by photography.

도 6의 인코더 및 도 7의 디코더에서 광 시스템(150, 170 및 172)은 일반적으로 광 챔버로서 언급되어진다. 불연속 광 또는 집적 광 장치의 세트일 수 있는 광 챔버는 코드에 따른 신호의 스펙트럼의 성분을 선택적으로 감쇄하는 것에 의해 입력 확산 광 신호를 부호화한다. 바이너리 또는 아날로그일 수 있는 코드는 입력신호의 스펙트럼 성분의 감쇄정도를 결정한다. 실시예에서 설명되어지는 것처럼, 광 챔버는 회절 격자, 시준 렌즈 및 코드를 구비하는 광 마스크를 가지고 실행되며, 또한 또 다른 실행도 가능하다.The optical systems 150, 170 and 172 in the encoder of FIG. 6 and the decoder of FIG. 7 are generally referred to as light chambers. An optical chamber, which may be a set of discrete light or integrated optical devices, encodes an input diffuse optical signal by selectively attenuating components of the spectrum of the signal according to the code. The code, which can be binary or analog, determines the degree of attenuation of the spectral components of the input signal. As will be explained in the embodiment, the light chamber is implemented with a light mask having a diffraction grating, a collimating lens and a cord, and another implementation is also possible.

또한, 인코더 및 디코더의 개시된 실시예는 광 신호의 아날로그 변조를 적용할 수 있음을 이해할 수 있다.It will also be appreciated that the disclosed embodiments of the encoder and decoder may apply analog modulation of the optical signal.

유사하게, 상기에서 CDMA 기술만이 기술되어지지만, 종래통상의 지식을 가진자라면 시스템 파라미터에 의해 이러한 기술을 쉽게 이해할 수 있다. 시스템은 또한 파장(주파수) 분할 멀티플렉싱 및 시분할 멀티플렉싱으로 사용되어질 수 있다. 예를들면, 다른 코딩 설계로 파장 분할 멀티플렉싱이 사용되어지도록 광 스펙트럼의 다른 부분으로 이용되어질 수 있다. 게다가, 코드는 시분할 멀티플렉싱을 제공하기 위하여 시분할 베이시스상에서 분할되어질 수 있다. 또한, 광 스펙트럼의(주파수 도메인) CDMA는 네트워크상에서 코드 및 사용자의 수를 증가시키기 위하여 시-도메인 광 CDMA와 결합되어질 수 있다. 시 도메인 광역 스펙트럼 실시예에서, 몇몇의 사용자는 데이터가 광 인코더에 제공되기 전에 데이터를 부호화하기 위하여 다른 시-도메인 광역 스펙트럼 코드로 제공되어진다. 그러나, 이러한 사용자는 상기에서 논의한 동일한 파장 인코딩 설계로 분할될 수 있다. 물론, 디코더에서 일단 수신된 광 정보가 전기 디지털 도메인으로 전환되면, 디지털 신호는 전송된 정보를 복원하기 위하여 시 도메인 광역 스펙트럼 코드에 따라 처리되어진다.Similarly, only CDMA techniques are described above, but those skilled in the art can easily understand these techniques by system parameters. The system can also be used with wavelength (frequency) division multiplexing and time division multiplexing. For example, it may be used in other parts of the light spectrum such that wavelength division multiplexing may be used in other coding schemes. In addition, the code can be partitioned on a time division basis to provide time division multiplexing. In addition, optical spectrum (frequency domain) CDMA can be combined with city-domain optical CDMA to increase the number of codes and users on the network. In the time domain wide spectrum example, some users are provided with different city-domain wide spectrum codes to encode the data before the data is provided to the optical encoder. However, these users can be divided into the same wavelength encoding design discussed above. Of course, once the optical information received at the decoder is converted to the electrical digital domain, the digital signal is processed according to the time domain wide spectrum code to recover the transmitted information.

또한, 다양한 멀티플렉싱의 결합 양식의 설계가 가능하고, 다양한 네트워크 알고리즘이 실행되어질 수 있다. 예를들면, 본 발명은 도 5에 도시된 네트워크 환경같이, 다수의 사용자(s1,s2,...sN)가 광 파이버 매개체(130)에 연결되어지고 각각의 사용자(sj)는 광 파이버상에서 어떤 사용자(si)와 통신할수 있는 다양한 파이버 통신 시스템 구조를 적용할 수 있다. 각각의 사용자 또는 노드(sj)는 또 다른 사용자로부터 데이터를 수신하기 위하여 코드(uj)에 할당되고, 다른 사용자는 다른 코드로 할당된다. 사용자(si)가 데이터를 사용자(sj)에게 전송하면, 전송하는 사용자(si)는 수신하는 사용자(sj)에게 할당된 코드를 이용하여 광 신호를 인코드하고, 수신하는 사용자는 전송하는 사용자에게 할당된 코드를 이용하여 신호를 디코드한다. 이것은 전송하는 사용자가 수신되는 사용자의 코드에 따라 데이터를 전송하도록 코드를 변경시키는 것이 필요하다. 어느 하나의 노드에 대한 코드는 네트워크를 통해 분배된 하나 또는 그 이상의 노드로부터 할당되어져야 한다. 그러면, 네트워크에서 노드가 온 라인으로될때, 통신할 수 있는 하나의 광역 스펙트럼 채널을 선택하기 위하여 인코딩하는 코드가 필요하게 된다. 노드가 네트워크를 벗어나면, 코드는 네트워크에서 다른 노드로 할당되어지는 특정 코드에 의해 사용되어진다. 이러한 CSMA/CD 기술이나 또는 영구적으로 할당된 채널을 만들기 위하여 다양한 설계가 사용되어질 수 있다. 대안적으로, 이러한 기술은 하나의 코드 분할 채널을 고정하기 위하여 이득 코드용으로 이용되어진다.In addition, the design of a combination of various multiplexing schemes is possible, and various network algorithms can be implemented. For example, in the present invention, a plurality of users s 1 , s 2 , ... s N are connected to the optical fiber medium 130 and each user s j , as shown in the network environment shown in FIG. 5. Is applicable to a variety of fiber communication system architecture that can communicate with any user (s i ) over the optical fiber. Each user or node s j is assigned a code u j to receive data from another user, and another user is assigned a different code. When the user s i transmits data to the user s j , the transmitting user s i encodes the optical signal using a code assigned to the receiving user s j , and the receiving user Decode the signal using the code assigned to the transmitting user. This necessitates changing the code so that the transmitting user transmits data according to the receiving user's code. The code for either node must be allocated from one or more nodes distributed over the network. Then, when a node is online in the network, a code is needed to encode to select one wide spectrum channel to communicate with. When a node leaves the network, the code is used by a particular code that is assigned to another node on the network. Various designs can be used to create this CSMA / CD technology or permanently assigned channels. Alternatively, this technique is used for gain codes to fix one code division channel.

게다가, 개시된 실시예는 동시 사용자의 수를 증가시키도록 한다. 특히, 상기 기술된 종래기술의 설계는 동시 사용자의 최대수가 N이 코드의 최대수일때 코드의 동일 수가 2N/2이 되도록 허용한다. 그러나, 개시된 실시예에서는 코드의 최대수가 2N이다. 이것으로, 전체 시스템 처리량은 증가되고, 이것에 의해 테라비트의 적어도 1/2의 시스템 출력을 허용한다. 전체 시스템 처리량은 동시 사용자의 최대 수 및 사용자 데이터율에 의해 결정되어진다.In addition, the disclosed embodiments allow for increasing the number of concurrent users. In particular, the prior art design described above allows the same number of codes to be 2 N / 2 when the maximum number of concurrent users is N the maximum number of codes. However, in the disclosed embodiment the maximum number of codes is 2N . This increases the overall system throughput, thereby allowing for at least half the system output of terabits. Overall system throughput is determined by the maximum number of concurrent users and the user data rate.

본 발명에 따른 전체 광 파이버 통신 시스템의 특정 바람직한 실행을 지금부터 기술하고 설명한다. 이 전체 시스템은 용량, 예를들면 밴드폭을 증가시키기 위하여 사용되어지고, 광 통신 시스템은 파이버 광 커넥션의 복수의 사용자와 연결된다. 도 14는 광 통신 시스템의 채널을구동시키기 위해 채널의 소스와 각각의 충분한 강도를 제공하기 위해서 하나의 에르븀-도핑된 파이버 소스와 에르븀-도핑된 파이버 증폭기를 이용하여 저비용으로 복수의 확산-스펙트럼 소스를 발생시키는 장치를 설명한다. 도시되는 바와같이, 하나의 에르븀-도핑된 파이버 소스(300)는 수용가능한 확산 스펙트럼을 가지는 광을 출력하고, 일반적으로 소스의 강도가 약 5dB보다 적게 변화되는 약 28나노미터의 밴드폭을 제공한다. 28-나노미터 밴드폭은 약 3.5THz의 시스템 밴드폭과 대응한다. 발광 파이버 소스로 알려진 에르븀-도핑된 파이버 소스의 출력은 입력 소스 신호를 분할하고 네 파이버 증폭기(304)의 어레이상에서 출력을 제공하는 스타 커플러(302)와 같은 스플리터에서 파이버상에 제공되어진다.Specific preferred implementations of the entire optical fiber communication system according to the present invention are now described and described. This entire system is used to increase capacity, for example bandwidth, and the optical communication system is connected with a plurality of users of the fiber optical connection. FIG. 14 illustrates a plurality of diffusion-spectrum sources at low cost using one erbium-doped fiber source and erbium-doped fiber amplifier to provide a source of channels and respective sufficient strength to drive a channel of an optical communication system It describes a device for generating a. As shown, one erbium-doped fiber source 300 outputs light with an acceptable spread spectrum, and typically provides a bandwidth of about 28 nanometers in which the intensity of the source varies less than about 5 dB. . The 28-nanometer bandwidth corresponds to a system bandwidth of about 3.5 THz. The output of the erbium-doped fiber source, known as a light emitting fiber source, is provided on the fiber in a splitter, such as a star coupler 302, which splits the input source signal and provides an output on an array of four fiber amplifiers 304.

파이버 소스(300)의 출력이 네개의 다른 소스로 분할되는 것처럼, 강도는 하강한다. 네개로 분할된 소스의 각각은 오리지널 소스(300) 강도와 동일한 강도를제공하는 네개의 광역-스펙트럼 광 빔을 제공하기 위하여 네개의 파이버 증폭기에 의해 증폭되어진다. 설명되어진 128 채널 시스템에서는, 이러한 처리가 몇몇의 계층 단계를 통해 반복되어진다. 이것으로, 네개의 파이버 증폭기(304)의 출력은 스타 커플러일 수 있는 네개의 스플리터(306)의 대응 세트에서 파이버상에 제공되어진다. 스플리터(306)는 출력을 파이버 증폭기에서 강도가 감소된 복수의 출력으로 분할한다. 그때 스플리터(306)에서 분할된 출력은 적절한 강도를 가지는 소스 광 빔(310)의 다음 세트를 제공하기 위하여 확산-스펙트럼 광의 복수 채널의 강도를 증폭시키는 파이버 증폭기(308)의 또 다른 어레이상에서 제공되어진다. 이러한 처리는 적절한 강도를 가지는 광역-스펙트럼 소스의 수가 128-채널 파이버 통신 시스템용의 128개의 독립적인 소스가 발생될때까지 반복되어진다. 이러한 계층 배열은 하나의 시초 소스와 원하는 세트의 광역 스펙트럼 광 소스를 얻을 수 있는 다수의 파이버 증폭기를 이용하는 것이 바람직하고, 이것은 파이버 소스와 비교했을때 낮은 가격의 파이버 증폭기를 얻을 수 있다.As the output of the fiber source 300 is divided into four different sources, the intensity drops. Each of the four divided sources is amplified by four fiber amplifiers to provide four wide-spectrum light beams that provide the same intensity as the original source 300 intensity. In the 128 channel system described, this process is repeated through several hierarchical steps. As such, the outputs of the four fiber amplifiers 304 are provided on the fiber in a corresponding set of four splitters 306, which may be star couplers. Splitter 306 splits the output into a plurality of outputs of reduced strength in the fiber amplifier. The split output at splitter 306 is then provided on another array of fiber amplifiers 308 that amplify the intensities of the multiple channels of diffuse-spectrum light to provide the next set of source light beams 310 with appropriate intensities. Lose. This process is repeated until the number of wide-spectrum sources with adequate intensity has been generated for 128 independent sources for 128-channel fiber communication systems. This hierarchical arrangement preferably utilizes a single source source and multiple fiber amplifiers capable of obtaining the desired set of broad spectrum light sources, which can result in lower cost fiber amplifiers compared to fiber sources.

소스 광의 충분한 채널이 발생된 후에 소스 광의 채널은 도 6에 도시된 것처럼 공간 광 변조기 또는 인코더의 어레이로 제공된다. 127개의 상이한 인코더는 128개의 빈 마스크(bin mask)를 사용해서 입력 광 신호를 공간적으로 인코딩하는데, 여기서 127개의 마스크의 각각은 상술한 방식으로 발생되는 상이한 단극 하다마드(Hadamard) 코드 벡터를 제공한다. 보다 바람직하게는, 마스크의 각각은 전송 모드에서 사용하기 위한 고정 마스크이며, 여기서 마스크는 총 128개의 동일 크기의 빈을 가지며, 상기 빈은 선형 마스크의 사용 가능한 폭에 걸쳐진다. 따라서,128개의 빈은 대역폭이 대략 총 3.5THz(28나노미터)에 이르며, 각각의 인접한 빈은 약 25㎓의 대역 폭을 제공하는 후속 주파수 간격을 한정한다. 고정 마스크의 동일 크기의 빈의 각각은 하나 또는 그 이외의 2개의 2진 값을 갖는 코드 벡터에 따라 할당된다. 2개의 2진 값들 중 하나는 마스크의 유리 기판 상의 차단 색소 줄무늬(blocking chrome stripe)에 의해 식별되고, 다른 2진 값은 유리 기판 상의 차단되지 않은 투명 줄무늬에 의해 식별된다. 다음에, 통신 시스템의 128개 채널의 각각은 독특한 공간 인코딩 함수에 의해 정의되고, 채널의 각각은 또한 예를 들면 도 6에 도시된 것과 같은 변조기(144)를 사용해서 타임 도메인 신호로 변조된다. 각종 채널이 공간적으로(등가적으로, 주파수) 그리고 시간적으로 변조된 후에 128개의 채널은 결합되어 파이버 내로 주사된다.After a sufficient channel of source light has been generated, the channel of source light is provided to an array of spatial light modulators or encoders as shown in FIG. 127 different encoders use 128 bin masks to spatially encode the input optical signal, where each of the 127 masks provides a different unipolar Hadamard code vector generated in the manner described above. . More preferably, each of the masks is a fixed mask for use in the transfer mode, where the mask has a total of 128 equally sized bins, which span the usable width of the linear mask. Thus, 128 bins have a total bandwidth of approximately 3.5 THz (28 nanometers), with each adjacent bin defining a subsequent frequency interval that provides a bandwidth of about 25 kHz. Each of the same-sized bins of the fixed mask is assigned according to a code vector having one or two other binary values. One of the two binary values is identified by a blocking chrome stripe on the glass substrate of the mask and the other binary value is identified by an unblocked transparent stripe on the glass substrate. Each of the 128 channels of the communication system is then defined by a unique spatial encoding function, each of which is also modulated into a time domain signal using a modulator 144 such as shown in FIG. 6, for example. After the various channels are modulated spatially (equivalently, frequency) and temporally, 128 channels are combined and scanned into the fiber.

이러한 파이버 통신 시스템용의 장거리 전송은 다른 종래의 파이버 통신 시스템이 조작되는 방식과 유사한 방식으로 조작된다. 종래처럼 단일 모드 파이버를 사용하는 것이 전형적이다. 또한, 파이버 상의 신호는 종래의 파이버 도핑 처리된 증폭기를 사용해서 규칙적인 간격, 예를 들어 40 내지 80 킬로미터마다 증폭되는 것이 바람직하다.This long distance transmission for a fiber communication system is operated in a manner similar to the manner in which other conventional fiber communication systems are operated. It is typical to use single mode fiber as is conventional. Further, the signal on the fiber is preferably amplified at regular intervals, for example every 40 to 80 kilometers, using conventional fiber doped amplifiers.

전송 파이버의 다른 단부에서는 결합된 광 신호가 분리·증폭되어 128개의 수신기 어레이에 제공되는데, 상기 수신기의 각각은 파이버 내로 커플링된 128개의 전송기에 의해 한정된 고정 마스크 채널 중 하나와 대응한다. 예시된 실시예의 주요 목적은 파이버에 대한 용도 또는 로딩을 확장해서, 수신기가 고정 마스크를 포함으로써 각각의 수신기를 128개의 채널중 단일 채널용으로 전용하도록 하는데 있다. 도 7에 도시된 구조를 가질 수 있는 수신기들은 각각 수신기 내에 전송기 마스크와 동일한 하나의 마스크와, 전송기 마스크와 비트 방향 보수 관계인 제 2 마스크를 포함함으로써 특정 전송기에 의해 한정되는 특정 채널에 전용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 프로그램 가능한 LCD 소자를 사용하는 것 등의 가변 마스크를 수신기 또는 송신기에 제공하는 것이 가능하며, 다른 실시예에서는 그러한 것이 바람직하다. 그러나, 예시된 실시예에 있어서 통신 시스템의 전송 단부와 수신 단부 양자 모두에 고정 마스크를 사용하면 시스템 비용이 감소되어 대량의 파이버 링크를 위한 대역폭이 현저하게 향상된다.At the other end of the transmission fiber, the combined optical signal is separated and amplified and provided to 128 receiver arrays, each corresponding to one of the fixed mask channels defined by the 128 transmitters coupled into the fiber. The primary purpose of the illustrated embodiment is to extend the usage or loading for the fiber so that the receiver includes a fixed mask to dedicate each receiver for a single channel of 128 channels. Receivers that may have the structure shown in FIG. 7 may each be dedicated to a particular channel defined by a particular transmitter by including within the receiver one mask that is identical to the transmitter mask and a second mask that is in bit direction complementary relationship to the transmitter mask. . As described above, it is possible to provide a variable mask to the receiver or transmitter, such as using a programmable LCD element, which is preferred in other embodiments. However, in the illustrated embodiment, the use of fixed masks at both the transmitting and receiving ends of the communication system reduces the system cost and significantly improves the bandwidth for large fiber links.

상술한 바와 같이, 파이버 통신 링크로부터의 광 신호의 회수는 광 시스템으로부터 수신된 광 빔을 사실상 유사한 파워 수준을 갖는 2개의 성분으로 분리하는 수신기를 사용해서 달성된다. 본 발명의 특히 양호한 형태가 도 15에 도시되어 있으며, 상기 도 15는 바람직하게는 수신기로의 입력 시에 사용되는 빔 분리기를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 빔 분리기는 수신 광 빔을 충분히 동일한 파워 수준의 2개의 빔으로 분리할 수 있어서 광 CDMA 수신기의 양호한 차동 검출 기구가 소망하는 사용자 채널을 효과적으로 검출할 수 있게 해준다.As mentioned above, the recovery of the optical signal from the fiber communication link is accomplished using a receiver that splits the light beam received from the optical system into two components having substantially similar power levels. A particularly preferred form of the present invention is shown in FIG. 15, which preferably shows a beam splitter used at the time of input to the receiver. The beam splitter according to the present invention can split the received light beam into two beams of sufficiently equal power level, allowing the good differential detection mechanism of the optical CDMA receiver to effectively detect the desired user channel.

편광 무감응 빔 분리기의 일 실시예는 수신된 광 빔을 각각이 상이한 2개의 직교 편광중 하나를 갖는 제 1 및 제 2 광 채널로 분리하는 제 1 편광 감응 소자로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 광 채널은 수신된 광 빔의 수직 편광 성분을 포함할 수 있고, 다른 채널은 수신 광 빔의 수평 편광 성분을 포함할 수 있다. 다음에, 채널들중 한 채널의 편광은 다른 광 빔의 편광으로 변환된다. 선형으로 편광된 광에 있어서는, 이것은 광의 편광을 회전시키는 것으로 구성될 수 있다. 다음에, 상기 2개의 광 채널은 재결합되어 빔 스플리터에 제공된다. 이 빔 스플리터는 전형적으로는 결합된 빔을 사실상 동일한 파워의 2개의 빔으로 정확하게 분할하는 편광 감응 소자인데, 이는 결합된 빔의 편광은 잘 정의되어 있고 예측 가능한 것이기 때문이다.One embodiment of a polarization insensitive beam splitter may be comprised of a first polarization sensitive element that separates a received light beam into first and second optical channels each having one of two different orthogonal polarizations. For example, one light channel may comprise a vertical polarization component of the received light beam and another channel may comprise a horizontal polarization component of the received light beam. Next, the polarization of one of the channels is converted to the polarization of the other light beam. For linearly polarized light, this may consist of rotating the polarization of the light. The two optical channels are then recombined and provided to the beam splitter. This beam splitter is typically a polarization sensitive element that accurately splits a combined beam into two beams of substantially the same power, since the polarization of the combined beam is well defined and predictable.

도 15를 참조해서 단일 모드 파이버(350)로부터 광을 수신하는 구체적인 실시예가 설명되고 있다. 파이버(350)는 일반적으로 편광 보존성이 없으며, 파이버(350) 내의 광은 임의의 방향으로 아마도 선형으로 편광되기 때문에 빔 스플리터(352) 또는 편광 분석기로서의 종래의 선형 편광기를 사용하는 것이 편리하다. 편광 감응 소자(352)는 바람직하게는 입력 신호 빔을 2개의 직교 편광 성분으로 분리하며 상기 2개의 성분을 2개의 상이한 광 경로(354,356)에 제공한다. 일반적으로, 상이한 파워 수준이 각각의 경로를 따라서 제공될 것이다. 예시된 광 경로는 자유 공간을 통해 전파될 수 있거나 또는 편광 보존 파이버를 통해 진행할 수도 있다. 어느 경우든 각 아암 내의 광의 편광은 편광이 변경될 때까지 균일한 편광으로 될 것이다.A specific embodiment of receiving light from the single mode fiber 350 is described with reference to FIG. 15. Fiber 350 is generally non-polarization preservative, and it is convenient to use a conventional linear polarizer as beam splitter 352 or polarization analyzer because the light in fiber 350 is probably linearly polarized in any direction. Polarization sensitive element 352 preferably separates the input signal beam into two orthogonal polarization components and provides the two components to two different optical paths 354 and 356. In general, different power levels will be provided along each path. The illustrated optical path may propagate through free space or may travel through polarization preservation fiber. In either case, the polarization of the light within each arm will be a uniform polarization until the polarization is changed.

광의 한 성분은 광 경로(354)를 따라서 제공되고, 광 경로(354) 전반에 걸쳐 수직 선형 편광(358)을 유지한다. 다른 광 경로(356)를 따라서는 편광은 초기에는 수평(360)을 이루고, 다음에 편광은 회전 소자(362)에 의해 90。만큼 회전되어 제 2 광 경로의 광의 편광이 도 15의 참조 부호 "364"로 표시된 바와 같이 선형 수직이 되도록 되어 있다. 제 2 광 경로(356)가 자유 공간을 통해서 전파될 때 회전소자는 1/2 파장판 또는 적절한 패러데이(Faraday) 회전기일 수 있다. 제 2 광 경로(356)가 편광 보전 파이버를 통해 전파될 때 회전 소자(362)는 90。만큼 파이버의 기계적 회전을 수행하는 것이 가장 바람직하다. 가장 일반적으로 파이버의 회전은 파이버의 길이 전반에 걸쳐 연속적으로 진행되게 된다. 물론, 제 2 광 경로의 파이버의 단부에 회전 소자를 삽입하는 것 등의 다른 수단을 통해 회전을 수행시키는 것도 가능하다.One component of the light is provided along the light path 354 and maintains vertical linearly polarized light 358 throughout the light path 354. The polarization along the other optical path 356 is initially horizontal 360, and then the polarization is rotated by 90 ° by the rotating element 362 so that the polarization of the light of the second optical path is referred to by reference numeral " It is intended to be linear vertical as indicated by 364 ". When the second optical path 356 propagates through free space, the rotating element may be a half wave plate or a suitable Faraday rotator. Most preferably, the rotating element 362 performs mechanical rotation of the fiber by 90 ° when the second optical path 356 propagates through the polarization preserving fiber. Most commonly, the rotation of the fiber will proceed continuously over the length of the fiber. Of course, it is also possible to perform the rotation via other means, such as inserting a rotating element at the end of the fiber of the second optical path.

일단 2개의 광 경로 상의 2개의 빔은 이들의 편광이 적절하게 배향되고 나면, 2개의 빔은 재결합된 다음에 한 쌍의 사실상 동일한 파워의 빔으로 분할되어 2개의 부가적인 빔 경로를 따라 전파된다. 경로(354,356)로부터의 빔이 결합된 후에 빔을 2개의 사실상 동일한 파워의 빔으로 분리하기 위해 전형적인 편광 감응 스플리터(366)를 사용하는 것이 가능하다. 2개의 소망하는 출력 빔은 바람직하게는 예시된 실시예의 선형 편광을 갖는 단일 모드 광 파이버를 통해서 광 경로(368,370)를 따라 제공된다. 도 7과 도 15를 비교하면, 도 15의 입력 파이버(350)는 도 7의 입력 파이버(162)와 대응하며, 광 파이버 경로(368,370)(도15)을 따르는 출력 빔은 도 7의 실시예의 소자(174)로부터 전파되는 2개의 광 경로에 대응한다. 다음에, 분할·수신된 빔은 도 7에 도시된 마스크를 통해 2개의 채널을 분석하는 도 7의 필터링 소자(170, 172)에 제공된다.Once the two beams on the two optical paths are properly oriented in their polarization, the two beams are recombined and then split into a pair of substantially equal power beams to propagate along two additional beam paths. It is possible to use a typical polarization sensitive splitter 366 to split the beam into two substantially equal power beams after the beams from paths 354 and 356 have been combined. Two desired output beams are preferably provided along the optical paths 368 and 370 through the single mode optical fiber with linear polarization of the illustrated embodiment. 7 and 15, the input fiber 350 of FIG. 15 corresponds to the input fiber 162 of FIG. 7, and the output beams along the optical fiber paths 368, 370 (FIG. 15) are the same as those of the embodiment of FIG. 7. Corresponds to two optical paths propagating from element 174. Next, the divided and received beams are provided to the filtering elements 170 and 172 of FIG. 7 which analyze two channels through the mask shown in FIG.

예시된 광 CDMA 시스템에 있어서, 이용자의 상이한 채널들간에 또는 상이한 다중 신호를 갖는 상이한 채널들간의 간섭을 감소시켜서 단일 파이버 위에 보다 많은 수의 채널을 제공할 수 있도록 하는 것이 아주 바람직하다. 상기 작업을 수행하기 위한 각종 메커니즘이 알려져 있으며, 상기 메커니즘은 본 출원 및 본 출원에 참조로 수록된 다른 출원에서 설명되고 있다. 본 시스템이 간섭을 감소시키는 기본적인 방식은 하나의 2진 상태를 표시하기 위해서 광을 광 통신 시스템 내로만 주입하는 것이다. 소스는 이 소스가 1개의 논리 2진 상태, 예를 들면 논리값 1을 표시하기 위한 출력 강도를 발생시키도록 변조된다. 논리값 0을 표시하기 위해서는 광이 제공되지 않는다. 이것은 시스템 내의 전체적인 간섭을 감소시키는 효과를 갖는다. 물론, 상보적 필터링 기능을 갖는 상이한 채널을 포함하는 수신 시스템을 포함하는 특히 양호한 코딩 기구는 매우 현저하고 기본적인 간섭 감소용 장치를 제공한다.In the illustrated optical CDMA system, it is highly desirable to reduce the interference between different channels of a user or between different channels having different multiple signals so that a larger number of channels can be provided on a single fiber. Various mechanisms for carrying out the work are known and are described in the present application and in other applications incorporated by reference. The basic way the system reduces interference is to only inject light into the optical communication system to indicate one binary state. The source is modulated such that the source generates an output intensity for indicating one logical binary state, for example logical value one. No light is provided to indicate a logical value of zero. This has the effect of reducing the overall interference in the system. Of course, particularly good coding schemes, including receiving systems comprising different channels with complementary filtering functions, provide a very remarkable and basic device for interference reduction.

도 16에 개략적으로 도시된 양호한 전기 시스템은 또한 간섭 감소용 메카니즘을 제공한다. 도 16에 도시된 부 시스템(subsystem)은 도 7에서 참조 부호 "196"과 "198"로 표시된 백-투-백(back-to-back) 다이오드 장치에 대한 더욱 상세 사항을 제공한다. 2개의 상보적으로 필터링된 광 신호는 자승 광 검출뿐만 아니라 차동 증폭 기능을 수행하는 백-투-백 다이오드(196,198)에 제공된다. 광 검출기, 차동 검출 및 전기 증폭의 기타 조합들은 공지되어 있으며 상기 기능 대신에 사용될 수 있다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에 있어서, 다이오드 쌍(196,198)으로부터의 전기 출력 신호(200)는 필터(380)에 의해 로우 패스 필터링된다. 로우 패스 필터링은 고주파수 노이즈 신호를 제거를 위해 수행된다. 광 통신 시스템으로부터 대략 622㎒의 데이터 속도로 복수 채널 비디오 데이터중 한 데이터를 수신할 수 있는 예시된 시스템에 있어서, 필터링은 630 내지 650㎒의 주파수를 통과시킬수 있다. 다음에, 필터링된 전기 신호는 다이오드와 같은 전기 자승 회로 소자(382)에 제공된다. 상기 자승 소자 또는 리미터는 바람직하게는 수신된 전기 신호의 양의 상승 부분을 제거하고, 또한 수신된 전시 신호의 음의 하강 부분을 증폭시키기 위해서 사용될 수 있다. 전기 신호의 음의 하강 부분은 노이즈로서 즉시 식별 가능하므로 전체 시스템의 신호 대 노이즈 비율을 향상시키기 위해서 제거될 수 있다. 다음에, 리미터(382)로부터 출력된 전기 신호는 전송 신호로서 인식되는, 임계값 이상의 신호를 검출하기 위해 분석된다.The preferred electrical system shown schematically in FIG. 16 also provides a mechanism for reducing interference. The subsystem shown in FIG. 16 provides further details for a back-to-back diode device, denoted by reference numerals 196 and 198 in FIG. 7. Two complementary filtered optical signals are provided to back-to-back diodes 196, 198 that perform differential amplification as well as square light detection. Other combinations of photo detectors, differential detections and electrical amplification are known and can be used instead of the above functions. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the electrical output signal 200 from diode pairs 196 and 198 is low pass filtered by filter 380. Low pass filtering is performed to remove the high frequency noise signal. In the illustrated system capable of receiving one of the multi-channel video data at a data rate of approximately 622 MHz from the optical communication system, the filtering may pass a frequency of 630 to 650 MHz. The filtered electrical signal is then provided to an electric square circuit element 382, such as a diode. The square element or limiter may preferably be used to eliminate the positive rising portion of the received electrical signal and also to amplify the negative falling portion of the received display signal. The negative falling portion of the electrical signal is immediately identifiable as noise and can therefore be removed to improve the signal-to-noise ratio of the entire system. Next, the electrical signal output from the limiter 382 is analyzed to detect a signal above a threshold, which is recognized as a transmission signal.

본 발명은 본 발명의 특정한 양호한 실시예들을 특히 강조하면서 설명되었지만 본 발명은 여기에 기재된 특정 실시예로 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 가르침 내에 있으면서 본 발명의 특정 실시예에 대한 소정의 변경 또는 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 상기 실시예들은 파이버를 매체로 한 통신 시스템 면에서 설명되고 있지만, 본 발명의 형태는 공기를 통한 광 시스템에서도 즉각적으로 이용될 수 있다. 그와 같이, 본 발명의 범주는 이하의 청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the invention has been described with particular emphasis on certain preferred embodiments of the invention, the invention is not limited to the specific embodiments described herein. Those skilled in the art will appreciate that certain changes or modifications may be made to the specific embodiments of the present invention while remaining within the teachings of the present invention. For example, although the above embodiments are described in terms of a fiber-based communication system, the form of the present invention can be used immediately in an optical system through air. As such, the scope of the invention should be determined by the claims that follow.

Claims (34)

데이터를 제공하는 데이터 소스; 및A data source for providing data; And 제 1 광빔을 제공하는 광원을 포함하고, 상기 데이터 소스와 접속되어 제 1 광빔이 상기 데이터에 따라 변조되도록 하는 인코더를 포함하고,A light source for providing a first light beam, the encoder being connected to the data source to cause the first light beam to be modulated according to the data, 상기 인코더는The encoder 제 1 코드를 포함하는 제 1 스펙트럼 여과 어셈블리, 및A first spectral filtration assembly comprising a first cord, and 변조 및 인코딩된 광빔을 광파이버와 접속하는 광커플러를 포함하며,An optical coupler for coupling the modulated and encoded light beam with the optical fiber, 상기 코드는 각각이 적어도 2개 값 중의 하나를 갖는 N 디지트의 시퀀스이고, 상기 광학 챔버(optical chamber)는 광빔을 상기 코드의 한 디지트에 각각 대응하는 N 스펙트럼성분으로 분리하고, 대응하는 코디 디지트의 값에 따라 각각의 스펙트럼성분을 감쇠하며, 인코딩된 출력 광빔을 생성하기 위해 상기 스펙트럼성분을 재결합함으로써 상기 코드를 이용하여 입력 광빔을 스펙트럼으로 인코딩하며,The code is a sequence of N digits each having one of at least two values, and the optical chamber separates the light beam into N spectral components, each corresponding to one digit of the code, Attenuate each spectral component according to a value, and use the code to spectrally encode the input light beam by recombining the spectral components to produce an encoded output light beam, 상기 제 1 코드는 단극 코드(unipolar code)의 세트로부터 선택되고, 이 때 상기 세트내 각각의 코드는 상기 세트내 임의의 다른 코드와 상기 다른 코드의 보수(complement)간의 차이에 대해 직교(orthogonal)하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The first code is selected from a set of unipolar codes, where each code in the set is orthogonal to the difference between any other code in the set and the complement of the other code. Optical communication system, characterized in that. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 광파이버로부터 수신된 광신호를 디코딩하고, 전송하는 사용자에 의해 전송된 데이터를 복구하기 위해 디코더를 수신하는 사용자측에서 더 포함하고,A user side receiving a decoder to decode the optical signal received from the optical fiber and recover the data transmitted by the transmitting user, 상기 디코더는 광파이버에 의해 전달된 광신호의 일부를 거의 동일한 전력 성분으로 분할하는 위상 무반응 광전력 분리기(phase insensitive optical power separator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the decoder comprises a phase insensitive optical power separator for dividing a portion of the optical signal transmitted by the optical fiber into approximately equal power components. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 수신된 빛의 제 1 및 제 2 성분을 수신하도록 접속된 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리; 및Second and third spectral filtration assemblies connected to receive the first and second components of the received light; And 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공된 광검출기를 포함하고,A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드 및 제 1 코드의 보수를 포함하는 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리를 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하고,The second spectral filtration assembly comprises a third spectral filtration assembly comprising a first cord and a complement of the first cord, wherein the second and third spectral filtration assemblies contain the first and second filtration components of the received light. Output, 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the photodetector provides an electrical signal output. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 전기신호는 상기 수신된 빛의 제 1과 제 2 여과성분 사이의 차분량(differential measurement)을 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal indicative of a differential measurement between the first and second filtration components of the received light. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전기신호출력은 상기 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기 잡음신호를 제거하는 제한회로(limiting circuit)에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The electrical signal output is provided to a limiting circuit for removing an electrical noise signal having an opposite sign of the recovered data. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전기신호출력은 전기 자승검파기(square law detector)를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said electrical signal output is provided to a limiting circuit comprising an electric square law detector. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제한회로는 전기신호와 직렬로 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the limiting circuit comprises a diode in series with the electrical signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 광파이버로부터 빛을 수신하고 전송하는 사용자에 의해 전송된 데이터를 복구하는 디코더를 더 포함하고,Further comprising a decoder for recovering data transmitted by a user receiving and transmitting light from the optical fiber, 상기 디코더는The decoder 광파이버에 의해 전달된 광신호의 일부를 거의 동일한 전력의 제 1 및 제 2 성분으로 분할하는 위상 무반응 광전력 분리기;A phase unreacted optical power separator for dividing a portion of the optical signal transmitted by the optical fiber into first and second components of approximately equal power; 수신된 빛의 제 1 및 제 2 성분을 수신하도록 접속된 제 2 및 제 3 스펙트럼여과 어셈블리; 및Second and third spectral filtration assemblies connected to receive the first and second components of the received light; And 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공된 광검출기를 포함하며,A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드 및 제 1 코드의 보수를 포함하는 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하며,The second spectral filtration assembly comprises a third spectral filtration assembly comprising a first cord and a complement of the first cord, wherein the second and third spectral filtration assemblies contain the first and second filtration components of the received light. Output, 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the photodetector provides an electrical signal output. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 광파이버로부터 빛을 수신하고 전송하는 사용자에 의해 전송된 데이터를 복구하는 디코더를 더 포함하고,Further comprising a decoder for recovering data transmitted by a user receiving and transmitting light from the optical fiber, 상기 디코더는The decoder 수신된 빛의 제 1 및 제 2 성분을 수신하도록 접속된 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리;Second and third spectral filtration assemblies connected to receive the first and second components of the received light; 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 수신하도록 제공된 광검출기; 및A photodetector provided to receive the first and second filtration components of the received light; And 전기신호출력을 수신하도록 접속된 제한회로를 포함하고,A limiting circuit connected to receive an electrical signal output, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드 및 상기 제 1 코드의 보수를 포함하는 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리를 포함하며, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 수신된 빛의 제 1 및 제 2 여과성분을 출력하고,The second spectral filtration assembly comprises a third spectral filtration assembly comprising a first cord and a complement of the first cord, wherein the second and third spectral filtration assemblies comprise first and second filtration components of the received light. Output 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하며,The photodetector provides an electrical signal output, 상기 제한회로는 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기 잡음신호를 전기신호출력에서 제거하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The limiting circuit removes an electrical noise signal having an opposite sign of recovered data from the electrical signal output. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제한 회로는 전기신호가 흐르는 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said limiting circuit comprises a diode through which an electrical signal flows. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 광파이버에 의해 전달된 광신호를 디코딩하고 전송하는 사용자에 의해 전송된 데이터 신호를 복구하기 위해 디코딩장치를 수신하는 사용자측에서 더 포함하고,Further comprising a user side receiving a decoding apparatus for recovering a data signal transmitted by a user who decodes and transmits the optical signal transmitted by the optical fiber, 상기 디코딩장치는The decoding device 광파이버에 의해 전달된 광신호의 일부를 전환하는 광전력 스플리터;An optical power splitter for switching a part of the optical signal transmitted by the optical fiber; 한 평면에서 한 축을 따라 전환된 빛의 빔의 스펙트럼을 제 1 광학 챔버에 의해 분리된 N 스펙트럼 성분에 대응하는 N 스펙트럼 성분으로 공간적으로 확산하는 공간적 주파수 회절기(spatial frequency diffractor);A spatial frequency diffractor that spatially diffuses the spectrum of the beam of light diverted along one axis in one plane into an N spectral component corresponding to the N spectral component separated by the first optical chamber; 제 1 코드의 디지트에 각각이 대응하고 상기 축을 따라 상기 평면에 배치된 N 광검출기의 어레이; 및An array of N photodetectors each corresponding to a digit of a first code and disposed in the plane along the axis; And 광검출기의 어레이로부터의 출력전기신호를 처리하는 회로를 포함하며,Circuitry for processing output electrical signals from an array of photodetectors, 각각의 검출기는 확산빔의 스펙트럼성분을 검출하고 검출된 스펙트럼성분의 강도를 나타내는 전기신호를 출력하며,Each detector detects the spectral components of the diffuse beam and outputs an electrical signal indicative of the intensity of the detected spectral components, 상기 회로는 제 1 코드내 해당 디지트의 값에 따른 수를 각각의 검출기로부터의 출력신호에 곱하고, 출력신호를 생성하기 위해 곱해진 전기신호를 합산하여, 상기 출력신호가 복구될 데이터 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The circuit multiplies the number according to the value of the corresponding digit in the first code by the output signal from each detector and adds the multiplied electrical signal to produce an output signal, indicating that the output signal is to be recovered. An optical communication system characterized by the above. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 코드의 각각의 디지트의 값은 0 또는 1이 되고, 상기 제 1 스펙트럼 여과 어셈블리는 대응하는 코드 디지트의 값이 0인 경우 스펙트럼성분을 블로킹하며, 대응하는 코드 디지트의 값이 1인 경우 스펙트럼성분의 적어도 일부를 통과시키는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The value of each digit of the first code is 0 or 1, and the first spectral filtration assembly blocks spectral components when the value of the corresponding code digit is 0, and the value of the corresponding code digit is 1 An optical communication system, characterized in that passing at least a portion of the spectral components. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 코드의 각각의 디지트의 값은 0과 1 사이가 되고, 상기 제 1 스펙트럼 여과 어셈블리는 각각의 스펙트럼성분을 감쇠하여 감쇠된 강도가 대응하는 코드 디지트의 값에 비례하도록 하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The value of each digit of the first code is between 0 and 1, and wherein the first spectral filtration assembly attenuates each spectral component such that the attenuated intensity is proportional to the value of the corresponding code digit. Optical communication system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 신호는 디지털 신호인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said data signal is a digital signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 데이터 신호는 아날로그 신호인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the data signal is an analog signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광통신시스템은 파이버상에서 광신호를 동시에 전송하는 복수의 사용자를 갖고, 동시에 전송하는 서로 다른 사용자를 위한 인코더는 서로 다른 제 1 코드를 갖는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The optical communication system has a plurality of users for simultaneously transmitting optical signals on a fiber, and the encoders for different users simultaneously transmitting have different first codes. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 위상 무반응 광전력 분리기는The phase non-reactive optical power separator 광신호를 수신하고 상기 광신호를 제 1 및 제 2 광성분으로 분리하도록 배치된 제 1 편광반응소자(polarization sensitive element);A first polarization sensitive element arranged to receive an optical signal and to separate the optical signal into first and second optical components; 상기 제 1 광성분이 따라서 이동하는 제 1 빔경로 및 상기 제 2 광성분이 따라서 이동하는 제 2 빔경로;A first beam path along which the first light component moves and a second beam path along which the second light component moves accordingly; 상기 제 2 빔경로를 따라서 배치된 편광수정기(polarization modifier); 및A polarization modifier disposed along the second beampath; And 상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하고 상기 제 1 및 제 2 광성분을 제 3 및 제 4 광성분으로 분할하는 빔스플리터를 포함하며,A beam splitter that receives the first and second light components and splits the first and second light components into third and fourth light components, 상기 제 1 편광반응소자로부터의 출력으로서 상기 제 1 광성분은 제 1 편광을 갖고, 상기 제 2 광성분은 제 2 편광을 가지며, 상기 편광수정기는 상기 제 2광성분의 편광이 주로 제 1 편광이 되도록 변경하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.As the output from the first polarization reaction element, the first light component has a first polarization, the second light component has a second polarization, and the polarization modifier has a polarization of the second light component mainly being a first polarization. Optical communication system, characterized in that for changing to be. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제 1 및 제 2 빔경로는 편광 유지되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the first and second beam paths remain polarized. 제 18 항에 있어서,The method of claim 18, 상기 제 1 및 제 2 빔경로는 광파이버를 통해 전파하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the first and second beam paths propagate through an optical fiber. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 편광수정기는 제 2 광경로의 파이버의 교체(rotation)가 되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the polarization modifier is a rotation of the fiber of the second optical path. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 빔스플리터는 편광반응소자인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.The beam splitter is an optical communication system, characterized in that the polarization reaction element. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 제 3 및 제 4 광성분은 동일한 전력레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the third and fourth optical components have the same power level. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 디코더는The decoder 제 3 및 제 4 광성분을 수신하도록 접속된 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리; 및Second and third spectral filtration assemblies connected to receive the third and fourth light components; And 상기 제 1 및 제 2 여과 광성분을 수신하도록 제공된 광검출기를 포함하며,A photodetector provided to receive said first and second filtered light components, 상기 제 2 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 코드 및 상기 제 1 코드의 보수를 포함하는 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리를 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 스펙트럼 여과 어셈블리는 제 1 및 제 2 여과 광성분을 출력하며,The second spectral filtration assembly comprises a third spectral filtration assembly comprising a first cord and a complement of the first cord, wherein the second and third spectral filtration assemblies output first and second filtration light components; , 상기 광검출기는 전기신호출력을 제공하는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the photodetector provides an electrical signal output. 제 23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 전기신호출력은 제 1과 제 2 여과 광성분 사이의 차분량을 나타내는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said electrical signal output is indicative of the difference amount between the first and second filtered optical components. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 전기신호출력은 상기 복구된 데이터의 반대 부호를 갖는 전기 잡음신호를 제거하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And the electrical signal output is provided to a limiting circuit for removing an electrical noise signal having an opposite sign of the recovered data. 제 24 항에 있어서,The method of claim 24, 상기 전기신호출력은 전기 자승검파기를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said electrical signal output is provided to a limiting circuit comprising an electric square detector. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 각각의 스펙트럼 여과 어셈블리는Each spectral filtration assembly 한 평면에서 한 축을 따라 입력 광빔의 스펙트럼을 공간적으로 확산하는 공간적 주파수 회절기;A spatial frequency diffracter that spatially spreads the spectrum of the input light beam along one axis in one plane; 확산 광빔을 광학적으로 처리하기 위해 상기 축을 따라 상기 평면에 배치된 N셀의 어레이로 분할된 마스크; 및A mask divided into an array of N cells arranged in the plane along the axis for optically processing a diffuse light beam; And 출력 광빔을 생성하기 위해 마스크에 의해 처리된 광빔의 공간적 확산 스펙트럼을 재결합하는 공간적 확산스펙트럼 재결합기를 포함하고,A spatial diffusion spectrum recombiner for recombining the spatial spread spectrum of the light beam processed by the mask to produce an output light beam, 상기 N셀의 어레이는 광학 챔버의 코드의 N 디지트의 시퀀스에 대응하며, 각각의 셀은 대응하는 코드 디지트의 값에 따른 광학 상태에 있는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein said array of N cells corresponds to a sequence of N digits of code in an optical chamber, each cell in an optical state in accordance with a value of a corresponding code digit. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 마스크의 각각의 셀은 투명하거나 불투명한 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein each cell of the mask is transparent or opaque. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 마스크의 각각의 셀은 2레벨의 불투명도 중의 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 광통신시스템.Wherein each cell of the mask has one of two levels of opacity. 제 27 항에 있어서,The method of claim 27, 상기 마스크는 액정소자인 것을 특징으로 하는 광통신시스템.And said mask is a liquid crystal element. 복수의 사용자 사이에서 광학적으로 통신하는 방법에 있어서,In a method of optically communicating between a plurality of users, 각각의 사용자 통신을 위해 상기 방법은:For each user communication the method is: 데이터 신호를 제공하는 단계;Providing a data signal; 광빔을 제공하는 단계;Providing a light beam; 상기 데이터 신호에 따라 광빔의 강도를 변조하는 단계;Modulating the intensity of the light beam according to the data signal; 제 1 코드를 이용하여 광빔을 스펙트럼으로 인코딩하는 단계; 및Spectral encoding the light beam using a first code; And 변조 및 인코딩된 광빔을 광파이버와 접속하는 단계를 포함하고,Connecting the modulated and encoded light beam with the optical fiber, 상기 제 1 코드는 각각이 적어도 2개 값 중의 하나를 갖는 N 디지트의 시퀀스가 되며, 상기 제 1 코드는 단극 코드의 세트에서 선택되고, 이때 상기 세트내 각각의 코드는 상기 세트내 임의의 다른 코드와 상기 다른 코드의 보수간의 차이에 직교하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자 사이에서 광학적으로 통신하는 방법.The first code is a sequence of N digits each having one of at least two values, wherein the first code is selected from a set of unipolar codes, wherein each code in the set is any other code in the set. And orthogonal to the difference between the complement of the other code and the plurality of users. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 각각의 사용자 통신을 위해:For each user communication: 광파이버로부터의 광빔의 일부를 전환하는 단계;Diverting a portion of the light beam from the optical fiber; 전환된 광빔을 제 1 및 제 2 광빔으로 분할하는 단계;Dividing the converted light beam into first and second light beams; 제 1 코드를 이용하여 제 1 광빔을 스펙트럼으로 디코딩하는 단계;Spectral decoding the first light beam using the first code; 상기 제 1 코드의 보수인 코드를 이용하여 제 2 광빔을 스펙트럼으로 디코딩하는 단계; 및Spectral decoding the second light beam using a code that is the complement of the first code; And 출력신호를 생성하기 위해 스펙트럼으로 디코딩된 제 1 및 제 2 광빔을 차동 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자 사이에서 광학적으로 통신하는 방법.Differentially detecting the spectrally decoded first and second light beams to produce an output signal. 제 31 항에 있어서,The method of claim 31, wherein 상기 스펙트럼 인코딩단계는 고정마스크를 이용하여 광빔을 복수의 스펙트럼성분으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자 사이에서 광학적으로 통신하는 방법.And wherein said spectral encoding step comprises splitting a light beam into a plurality of spectral components using a fixed mask. 제 33 항에 있어서,The method of claim 33, wherein 상기 스펙트럼 인코딩단계는 제 1 및 제 2 고정마스크를 이용하여 제 1 및 제 2 광빔을 복수의 스펙트럼성분으로 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복수의 사용자 사이에서 광학적으로 통신하는 방법.Wherein the spectral encoding step comprises separating the first and second light beams into a plurality of spectral components using the first and second fixed masks.
KR1020017001289A 1998-07-30 1999-07-29 Optical cdma system KR20010072119A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12631098A 1998-07-30 1998-07-30
US09/126,310 1998-07-30
PCT/US1999/017241 WO2000007316A1 (en) 1998-07-30 1999-07-29 Optical cdma system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010072119A true KR20010072119A (en) 2001-07-31

Family

ID=22424123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017001289A KR20010072119A (en) 1998-07-30 1999-07-29 Optical cdma system

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1101308A1 (en)
JP (1) JP2002521956A (en)
KR (1) KR20010072119A (en)
AU (1) AU5242899A (en)
CA (1) CA2338990A1 (en)
WO (1) WO2000007316A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100488415B1 (en) * 2002-10-29 2005-05-11 한국전자통신연구원 Optical spectral domain CDMA transmitting apparatus and method with bipolar capacity

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006019369A2 (en) * 2004-07-15 2006-02-23 Essex Corporation A private and secure optical communication system using an optical tapped delay line.
US7773882B2 (en) * 2005-05-26 2010-08-10 Telcordia Technologies, Inc. Optical code-routed networks

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0157692A3 (en) * 1984-03-23 1986-09-03 Sangamo Weston, Inc. Code division multiplexer using direct sequence spread spectrum signal processing
EP0782288B1 (en) * 1995-12-26 2005-07-27 Sharp Kabushiki Kaisha Spread spectrum communication system
US5867290A (en) * 1996-11-19 1999-02-02 Rdl Commercial Technologies Corporation High capacity spread spectrum optical communications system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100488415B1 (en) * 2002-10-29 2005-05-11 한국전자통신연구원 Optical spectral domain CDMA transmitting apparatus and method with bipolar capacity
US7308199B2 (en) 2002-10-29 2007-12-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical CDMA transmitting apparatus and method for transmitting bipolar data

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000007316A1 (en) 2000-02-10
CA2338990A1 (en) 2000-02-10
AU5242899A (en) 2000-02-21
JP2002521956A (en) 2002-07-16
EP1101308A1 (en) 2001-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20010072127A (en) Optical cdma system using sub-band coding
US5867290A (en) High capacity spread spectrum optical communications system
US8831426B2 (en) OCDM-based all optical multi-level security
Chen et al. Complementary decoder based on polarization modulation for the SAC-OCDMA PON
AU5327899A (en) Method and apparatus for reduced interference in optical cdma
Huang et al. Hybrid WDM and optical CDMA implemented over waveguide-grating-based fiber-to-the-home networks
KR20010072119A (en) Optical cdma system
AU4701600A (en) Optical CDMA using a cascaded mask structure
Kaur et al. A novel zero cross-correlation diagonal identity matrix code
AU3912100A (en) Photonic integrated circuit for optical CDMA
Wang et al. Hybrid WDM/OCDMA for next generation access network
Zeng et al. Sequence-inversion-keyed optical CDMA coding/decoding scheme using an electrooptic phase modulator and fiber Bragg grating arrays
Scott et al. Error-free, 12-user, 10 Gbit/s/user O-CDMA network testbed without FEC
Singh et al. Design and Performance investigation of multiuser OCDMA network
Monga et al. Implementation of spectrally-coded FBG-based coder/decoder optical CDMA network to reduce the effect of four wave mixing
Toliver et al. Optical code division multiplexing for confidentiality at the photonic layer in metro networks and beyond
Yen et al. Polarization diversity scheme on spectral polarization coding optical code-division multiple-access network
Rusch Theoretical and practical capacity of OCDMA using spectral amplitude coding
Adam Optical CDMA system based on spectral amplitude encoding of incoherent broadband sources.
Zeng et al. Unipolar-encoding/bipolar-decoding for optical CDMA using an electro-optical phase modulator and fiber bragg grating arrays
Dang et al. Performance analysis of 2-D OCDMA systems using novel multi-code pulse-position modulation
Murdas Simulation of Optical CDMA System Based on Bipolar Code
Huang et al. Signal Processing Techniques for Data Confidentiality in OCDMA Access Networks

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid