KR20010072120A - 광학 ｃｄｍａ에서 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

다중 사용자 광파이버 통신시스템은 보다 양호한 대역폭 이용을 달성하기 위해 확산 스펙트럼 코드분할 다중접속을 사용한다. 시스템의 각각의 채널은 인코더에 의해 일시적 및 분광상으로 변조되는 광원을 갖는다. 변조는 우선 감소된 듀티 사이클을 갖는 단축된 펄스열을 얻기 위해 펄스 변형기를 통해 데이터를 전달함으로써 이루어진다. 변조된 광은 파이버에 결합되고, 데이터는 디코더에 의해 복원된다. 소스는 복수회 분리되고, 복수의 동일한 소스를 발생하기 위해 계층적인 방식으로 증폭되는 초발광 파이버 소스를 포함한다. 동일한 소스들은 서로 다른 소스에 지연을 추가함으로써 서로 관련되지 않는다. 각각의 인코더는 광학 신호를 부호화하는 제 1 코드를 갖는 부호화 마스크를 포함한다. 마스크에 의해 공간적으로 부호화되고, 데이터와 함께 일시적으로 변조된 광은 다른 사용자의 신호와 함께 파이버 링크를 통해 전송되고, 디코더에 의해 수신된다. 각각의 디코더내에서, 편광 무감성 세퍼레이터는 수신된 광을 신호를 복호화하는데 사용된 2개의 복호화 마스크에 제공되는 동일한 세기를 갖는 2개의 성분으로 분리한다. 마스크 중 하나는 제 1 코드와 동일한 제 2 코드를 갖고, 다른 마스크는 제 1 코드에 상보적인 제 3 코드를 갖는다. 마스크에 의해 필터된 출력 광빔은 출력 신호를 발생하기 위해 차분적으로 검출되고, 이 출력 신호는 또한 데이터 복원을 위해 처리된다. 전기신호는 저역 통과 필터되고, 전기적 제곱가가 검출된다. 제 1 코드는 균형있는 바이폴라 직교 코드 세트로부터 도출된 유니폴라 코드 세트로부터 선택된다. 코드는 2진또는 아날로그일 수 있다.

Description

광학 ＣＤＭＡ에서 간섭을 감소시키기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REDUCED INTERFERENCE IN OPTICAL CDMA}

최근에는, 위성통신과 같은 기술을 진보시키는 통신 대역폭, 케이블 텔레비전과 같은 비디오 프로그래밍 분산네트워크 및 예를 들어 코드분할 다중접속 전화통신을 포함하는 광학 스펙트럼 전화통신에 대한 필요성이 급속하게 증대되고 있다. 상기 기술들은 일반화되었으며, 일상적인 통신으로 잘 집적되었다. 통신 대역폭에 대한 요구가 많아지면서, 새로운 통신기술 및 새로운 통신기반에 대한 투자가 많아지고 있다. 예를 들어, 케이블 텔레비젼 회사, 전화회사, 인터넷 공급자 및 여러 정부기관들이 장거리 광파이버 네트워크 및 파이버 네트워크용 장치에 투자하고 있다. 상기 기반을 부가함으로써, 대역폭을 사용하는 것에 대한 요구를 고무하여 새로운 기술 및 기반에 여전히 추가의 투자를 필요로 한다.

장거리에 걸쳐 광파이버를 설치하는 데는 비용이 많이 든다. 또한, 종래의 광파이버 또는 기타 광통신네크워크는 통신시스템의 사용가능한 대역폭의 작은 프랙션만 사용한다. 그 결과, 파이버 네트워크를 보다 많이 이용하고, 광파이버 시스템의 대역폭을 증가시키는데 관심이 커지고 있다. 광파이버 통신시스템의 대역폭을 증가시키고, 파이버 시스템상에서 여러 소스로부터 정보를 전달하기 위한 기술들이 개발되었다. 보통, 상기 기술들은 상기 시스템에 의해 종래에 사용되었던 비교적 간단한 부호화 구성을 보충함으로써 광파이버의 이미 사용가능한 광 대역폭을 더 많이 사용하기 위해 추구되었다. 일부 개선된 대역폭 파이버 시스템에서, 광파이버는 단일 협파장 대역을 포함하는 광 캐리어 신호상에서 광 채널을 운반하며, 여러 사용자들은 시분할 다중화(TDM) 또는 시분할 다중접속(TDMA)을 사용하여 파이버를 접속한다. 시분할 기술은 프레임에서 연속시간 슬롯을 할당함으로써 데이터의 프레임을 특정 통신채널에 전송한다. 광 TDMA는 짧은 펄스형 다이오드 레이저를 필요로 하며, 대역폭을 사용하는데 있어서 중간정도의 개선만 제공한다. 그리고, TDM 네트워크상에서 전송율을 향상시키는데는, 네트워크에 속한 모든 수신기들이 보다 높은 전송율로 업그레이드되어야 할 필요가 있다. 부분적인 네트워크 업그레이드가 불가능하면, TDM 시스템은 바람직한 이상으로 덜 융통적이다. 한편, TDM 시스템은 예측가능한 평탄한 데이트 흐름을 제공하며, 이는 폭발적인 사용을 겪는 다중 사용자 시스템에서 매우 바람직하다. 따라서, TDM 기술들은 광통신시스템에서 여전히 중요할 것이지만, 다른 기술들은 전체 시스템에 대한 소망하는 통신 대역폭을 얻기 위해 사용되어야 한다. 그 결과, TDM 통신 기술과 호환가능한 광 시스템에 있어서 증가된 대역폭을 제공하는 것이 바람직하다.

광통신네트워크의 유용성을 향상시키기 위한 한 가지 전략은 시스템 대역폭을 증가시키고, TDM에 의해 허용된 것보다 더 독립적인 형태의 다중 사용자 접속을지자하기 위해, 파장분할 다중화(WDM) 또는 파장분할 다중접속(WDMA)을 사용한다. WDM 시스템은 확장된 대역폭을 제공하기 위해 한 세트의 비중첩 파장대역을 사용하여 다수의 광 채널을 제공한다. 정보는 레이저 또는 발광 다이오드와 같은 협파장 대역 광원에 의해 보통 발생되는, 할당된 파장 대역내 광 빔을 사용하여 광 채널 각각에 독립적으로 전송된다. 각각의 광원은 데이터로 변조되며, 모든 다른 파장 대역에 대한 변조된 광학 출력은 다중화되고, 광파이버로 결합되어 파이버상에서 전송된다. 각 채널에 대응하는 협파장 대역 광의 변조는 TDM에 의해 정의된 다수의 통신 채널 또는 간단한 디지탈 데이터 스트림을 부호화한다. 다른 파장 대역내에서 정의된 채널사이에서는 간섭이 거의 일어나지 않을 것이다. 수신 종반에, 각 WDM 채널들은 WDM 채널상에서 데이터를 전송하기 위해 사용되는 파장 대역에 할당된 수신기내에서 종결한다. 상기는 가변파장 필터와 같은, 디멀티플렉서를 사용하여 전체 수신된 광 신호를 다른 파장으로 분리하고, 분리된 협파장 대역 광 신호를 특정 채널의 파장에 할당된 수신기에 보냄으로써 시스템에서 수행될 수 있다. 적어도 이론적으로, 적당히 조율된 광원의 유용성은 WDM 시스템에 의해 지지될 수 있는 여러 사용자들을 제한한다. 예를 들어, 작업온도의 함수로서 파장 안정성은 또한 WDM 시스템의 작업특성에 영향을 미칠 수도 있다.

실제로, WDM 시스템은 상기 기술의 용도를 제한한다. WDM 파이버 광통신시스템의 한 구체예는 미국특허 제5,579,143에 128개의 다른 채널을 구비한 비디오 분산 네트워크로서 기술되어 있다. 상기 128개의 다른 채널은 128개의 가깝게 위치되어 있지만 먼 파장에서 동작하는 128개의 다른 레이저를 사용하여 정의된다.상기 레이저는 명확하게 선택된 파장을 가지며, 또한 통신시스템에 요구되는 이득 특성 및 잘 정의된 모드 구조를 가진다. WDM 비디오 분산 시스템에 적당한 레이저는 소망하는 작업특성을 갖는 128개의 레이저에 대한 조건이 전체 시스템을 매우 비싸게 하기 때문에 각각에 대해서는 비싸다. 상기 시스템의 비용은 국소지역 컴퓨터 네트워크와 같은 용도로 사용하기에 바람직하지 않게 하며, 기술의 용도를 제한한다. 하기 기술되는 바와 같이, 본 발명의 구체예는 미국특허 제5,579,143호에 기술된 바와 같이 비디오 분산 네트워크를 제공할 수 있으며, 본 발명의 구체예는 다른 종류의 중간 및 넓은 지역 네트워크 용도를 제공할 수 있어, 상기 시스템은 보다 융통적이고 보다 경제적이 된다. 미국특허 제5,579.143호의 많은 WDM 레이저 시스템과 달리, 본 발명의 구체예는 적어도 일부종류의 국소지역 네트워크에 사용되기에 충분히 융통적이고, 비용효과적이다.

본 발명의 구체예는 하기에 기술되는 바와 같이, 공지된 WDM 시스템보다 효율적인 비용으로 광파이버 통신시스템의 대역폭의 로딩을 향상시키기 위해 광역 스펙트럼 통신기술을 사용한다. 광역 스펙트럼 통신기술은 상당한 잇점 및 특히 안전한 군사용도 및 핸드폰과 같은 상당한 실제적인 유용성을 가지는 것으로 알려져 있다. 여기에서, 광역 스펙트럼 기술, 특히 코드분할 다중접속(CDMA)이 광통신 기술에 사용될 수 있다는 것이 제시된다. 광파이버에 기초한 광통신시스템의 대역폭이 충분히 커서 광통신시스템에 입력될 수 있는 전기발생 신호의 데이터속도에 영향을 미치지 않고도 다차원 부호화 기술이 사용될 수 있기 때문에, 광역 스펙트럼 기술은 광통신시스템에 바람직하다. 데이터의 다른 채널들은 주파수 영역내에서정의될 수 있으며, 독립적인 데이터 스트림은 채널들중 어느 하나내에서 데이터속도를 한정하지 않고도 다른 채널들 상에 공급될 수 있다. 간단한 견지에서, 상기 WDM 시스템은 다수의 데이터 채널들이 다른 파장에 대해 정의된다는 점에서 광역 스펙트럼의 한정된 경우를 고려하였다. 다른 파장채널들은 광주파수 영역에 있어서 정의되며, 시간 영역 신호는 파장 채널 각각에 전송될 수 있다. CDMA 예상으로부터, 상기 WDM 통신시스템의 구별된 파장채널은 평범한 단일 포지션 코드를 제공하며, 여기서 각각의 코드 벡터는 코드 벡터사이에서 중첩이 일어나지 않기 때문에 직교한다.

Kavehrad외 다수의 "Optical Code-Division-Multiplexed Systems Based on Spectral Encoding of Noncoherent Sources", L Lightwave Tech., Vol. 13, No. 3, pp. 534-545(1995)에는 전형적인 형태의 무선 주파수 CDMA와 보통 유사한 광 CDMA 시스템이 제시되어 있다. 상기 WDM 시스템과는 반대로, 상기 제시된 광 CDMA 시스템은 광역 스펙트럼 소스를 사용하며, 시간영역 부호화에 더해 주파수(동등하게, 파장) 부호화를 결합한다. 상기 Kavehrad 문헌에 제시된 이론적인 광 CDMA의 모식도는 도 1에 도시되어 있다. 제시된 광 CDMA 시스템은 광역 스펙트럼, 비간섭성 소스(12), 가령 에지(edge) 발산 LED, 초발광 다이오드 또는 에르븀 첨가 파이버 증폭기를 사용한다. 도시된 CDMA 시스템에서, 광대역 소스는 시간영역 데이터 스트림(10)에 의해 변조된다. 시간 영역 변조된 광역 스펙트럼 광(14)은 거울(18) 또는 기타 빔 조향 광학회로에 의해 공간적 광변조기(16)로 전달된다.

공간적 광 변조기(16)내에서, 광빔(20)은 격자(22)상에 입사하며, 이는 광스펙트럼을 공간적으로 분산시켜, 공간상에 분산된 그의 다양한 성분파장을 갖는 광빔(24)을 생성한다. 그후, 공간적으로 분산된 스펙트럼 빔(24)은 입사광을 여과하는 공간적으로 패턴화된 마스크(28)상에 빔을 성형하고, 조사하는 구면 렌즈(26)상에 입사된다. 마스크(28)에 의해 공간적으로 여과된 광은 제 2 구면 렌즈(30)를 통해, 광을 재결합하는 제 2 회절격자(34)로 통과한다. 마스크(28)는 공초점 렌즈(26, 30)와 회절격자(22, 34)사이에 중간식으로 위치되어 있으며, 공초점 렌즈(26, 30)의 각 초점면에 위치되어 있다. 비간섭성 소스의 광역 광학스펙트럼은 공간적으로 패턴화된 마스크(28)에서 공간적으로 확장되며, 마스크는 분산된 스펙트럼 광을 공간적으로 변조한다. 광 스펙트럼은 공간적으로 확장되기 때문에, 공간 변조는 광의 파장 또는 동등하게 광의 주파수의 변조에 영향을 미친다. 따라서, 변조된 광은 마스크를 변조하는데 사용되는 특정 마스크의 주파수 패턴 특성을 가진다. 그후, 상기 주파수 패턴은 광학 네트워크내에서 특정 사용자를 확인하거나, 또는 다중 채널 전송 시스템에서 특정 채널을 확인하기 위해 사용될 수 있다.

마스크(28)를 통해 통과시킨 후에, 공간적으로 변조된 광은 렌즈(30)를 통과하며, 그후 파장 변조된 광빔(32)은 제 2 격자(34)에 의해 스펙트럼으로 전송된다. 파장 변조되고, 스펙트럼으로 전송된 광빔(36)은 공간 광 변조기(16)를 통해 통과하며, 거울(38) 또는 기타 빔조향 광학장치를 파이버 네트워크 또는 전송 시스템(42)으로 전송한다. 상기 CDMA 시스템의 일부는 시스템의 전송기 부분이며, 파이버 네트워크(42)로부터 광학경로 아래의 CDMA 시스템의 일부는 상기 시스템을 위한 수신기로서 기여한다. 수신기는 많은 사용자들을 포함하는 네트워크내에서특정 전송기를 구별하기 위해 적용된다. 이는 전송기내에 특징적인 공간 마스크(28)를 제공하고, 광학 네트워크내에서 많은 전송된 신호중에 전송 마스크의 공간 부호화 특성들을 수신기내에서 검출함으로써 수행된다. Kavehrad 문헌에 개시된 바와 같이, 전송기가 네트워크상에 여러 다른 가능한 수신기들로부터 선택될 수 있도록 마스크(28)가 다양한 것이 중요하다. 즉, 상기 전송기에 의해 특정 사용자는 전송기 마스크(28)가 고안된 수신기의 공간 부호화 특성들에 대응하도록 전송된 빔(40)의 주파수 부호화 및 마스크(28)의 공간 패턴을 변경시킴으로써 전송된 데이터 스트림을 수신하기 위해 특정 수신기 또는 사용자를 선택한다.

도 1에 도시된 수신기는 전송기 마스크(28)의 주파수 또는 파장 변조 특성을 검출하고, 다른 특징적인 주파수 변조 패턴을 갖는 신호를 거절함으로써 특정 전송기로부터 전송된 데이터를 검출한다. 광파이버 네트워크(42)로부터 수신된 광은 결합기(44)에 의해 2개의 다른 수신 채널로 결합된다. 제 1 수신기 채널은 공간 광 변조기(46)와 동일한 공간 광 변조기(46)를 포함하며, 제 2 수신기 채널은 전송기 마스크(28)의 "반대"인 마스크를 갖는 전송기의 공간 광 변조기(16)와 유사한 구조의 공간 광 변조기(48)를 포함한다. 각 공간 광 변조기(46, 48)는 수신된 광 신호상에서 여과기능을 수행하며, 각각은 조합된 광검출기(50, 52)로 여과된 광을 통과시킨다. 광검출기(50, 52)는 여과된 광신호를 검출하며, 차분 증폭기(54)로 출력신호를 제공한다. 차분 증폭기의 출력은 저역 통과필터(56)로 제공되며, 원래 전송된 데이터(58)가 복원된다.

도 2는 보다 상세한 수신기 회로를 도시한다. 상기 도면에서, 공간 광 변조기(46, 48)는 보통 도 1에 도시된 공간 광 변조기(16)와 유사하며, 시스템의 각 성분들은 따로 기술되어 있지 않다. 수신된 광(60)은 수신기로 출력되며, 결합기(62)를 사용하여 분리되어, 광의 일부는 공간 광 변조기(46)로 전송되고, 광의 다른 일부는 거울(64)을 사용하여 다른 공간 광 변조기(48)로 전송된다. 공간 광 변조기(46)는 전송기의 공간 광 변조기(16)에서 사용되는 것과 같은 공간(주파수, 파장)변조 기능을 사용하여 수신된 광(60)을 여과하고, 여과된 광을 광검출기(50)에 제공한다. 공간 광 변조기(48)는 보수성 공간 여과기능을 사용하여 수신된 광을 여과하고, 검출기(52)로 출력을 제공한다. 증폭기(54)는 2개의 광검출기로부터 출력신호를 공제한다. 전송기의 공간 광 변조기(16)과 같은 여과기능을 수행하기 위해, 공간 광 변조기(46)는 전송기 마스크(28)와 동일한 마스크(66)를 포함한다. 공간 광 변조기(48)는 공간 광 변조기(48)가 공간 광 변조기(16, 46)의 여과기능과 보수관계의 여과기능을 수행한다. Kavehrad 문헌에서, 상기 각 마스크(16, 66, 68)는 마스크가 전체적으로 프로그램가능하도록 하는 액체 결정소자이다.

마스크내에서 구체화된 특정 코드는 광학용도에 적당해야 한다. CDMA가 무선 주파수(RF) 영역 통신시스템에 널리 사용되었지만, 광학시스템에서 주파수(파장) 영역 부호화에 있어서의 그의 용도는 제한되어 있다. 이는 RF CDMA 시스템의 성공여부가 양호한 상호관계 특성을 갖는 양호하게 설계된 바이폴라 코드 시퀀스(즉, +1 및 -1값의 시퀀스)의 사용에 따라 다르다. 상기 코드는 M 시퀀스, 골드 시퀀스, 카사미(Kassami) 시퀀스 및 직교 왈쉬 코드를 포함한다. 전기 신호는 검출될 수 있는 위상 정보를 포함하기 때문에 바이폴라 코드가 RF 영역에 사용될 수 있다. 광학시스템은 위상 정보를 검출할 수 없기 때문에, RF CDMA 기술은 비간섭성 광원 및 직접적인 검출(즉, 광검출기를 사용한 강도의 제곱검파)이 사용되는 광학시스템에 쉽게 사용될 수 없다.

음부호값을 정의하는 코드시퀀스는 상기 광학시스템에서 사용될 수 없다. 결과적으로, 유니폴라 코드, 즉 0 및 1 값의 코드시퀀스만 직접 검출 광학시스템에서 CDMA에 대해 사용될 수 있다.

Kavehrad 문헌에는 유니폴라 형태의 하다마드(Hardamard) 코드 또는 유니폴라(0 및 1)의 M-시퀀스를 구비한 마스크를 포함하는 도 1 및 도 2에 도시된 시스템내 마스크에 대해 여러 바이폴라 코드가 적용됨이 제시되어 있다. 상기 종류의 바이폴라 코드에 대해, Kavehrad 문헌에는 길이(N)의 바이폴라 코드가 길이(2N)의 유니폴라 코드 시퀀스로 전한되어야 하고, 상기 코드를 포함하는 시스템은 모두 N-1 사용자를 지원할 수 있어야 한다고 나타나 있다. Kavehrad 문헌에는 CDMA 시스템의 이론적인 용도만 개시되어 있으며, 상기 시스템의 실시예는 거의 논의되어 있지 않다.

변환된 바이폴라 코드 시퀀스를 포함하는 광학 CDMA 시스템의 보다 실제적인 실시예에는 유니폴라 시스템에서 바이폴라 코드 시퀀스를 전송하고 검출하는 것에 대해 제시되어 있다. 상기 시스템은 "Optical CDMA with Spectral Encoding and Bipolar Codes", Proc. 29th Annual Conf. Information Sciences and Systems(Johns Hopkins University, March 22-24, 1995) 및 "All-Optical CDMAwith Bipolar Codes", Elec. Lett., 16th March 1995, Vol.3, No.6, pp.469-470을 포함하는 L. Nguyen, B. Aazhang and J.F. Young의 논문등에 기술되어 있다. 상기 작업은 또한, Young 외 다수의 미국특허 제5,760,941호에 요약되어 있으며, 이는 이후에 Young 특허로서 참고문헌에 통합된다. 도 3에 도시된 상기 시스템에서, 전송기(80)는 2개의 공간 광 변조기(90, 92)에 의해 처리되기 위해 빔 스플리터(84)에 의해 2개의 빔(86, 88)로 스플릿되는 광역 스펙트럼 광원(82)을 사용한다. 제 1 공간 광 변조기(90)는 광빔(86)을 공간 분산시키는 분산 격자(94) 및, 광빔의 스펙트럼 성분을 선택적으로 통과시키거나, 또는 차단하는 제 1 공간 부호화 마스크(98)로 분산광을 보내기 위한 렌즈(96)를 포함한다. 렌즈(100)는 공간변조된 광빔의 스펙트럼 성분을 수집하고, 재결합 격자(102)는 분산된 빔을 부호화된 빔(104)으로 재결합한다. 부호화 마스크의 "통과" 및 "차단" 상태는 0과 1의 시퀀스, 즉 2진 유니폴라 코드를 재현한다. 제 1 마스크(98)에 대한 코드(106)는 코드 UⓧU^*(여기에서, U는 길이(N)의 유니폴라 코드이며, U*는 그의 보수값이고, "ⓧ"는 두 코드의 연접을 의미함)를 가진다. 제 2 인코더(92)(상세히 도시되지 않음)는 그의 부호화 마스크가 코드 U^*ⓧU를 가진다는 것 외에는 제 1 인코더(90)의 구조와 유사하다. 기호 소스(108)는 제 1 온/오프 변조기(110)로, 인버터(112)를 통해 제 2 온/오프 변조기로 0 및 1을 재현하는 펄스 시퀀스를 출력한다. 2개의 변조기(110, 114)는 2개의 공간변조된 광빔을 변조하고, 2개의 빔은 빔 스플리터(116)를 사용하여 조합되어 2개의 부호화된 광빔(118, 120)을 조합시킨다.변조된 광빔은 소스로부터의 비트가 0 또는 1인 것에 따라 출력포트에 선택적으로 결합된다.

그후, 상기 시스템은 도 2의 수신기에 도시된 바와 같이, 2개의 보충채널을 차분 검출에 의해 수신기를 사용할 수 있다. 수신채널은 코드 U^*ⓧU 및 UⓧU^*각각을 양산하는 마스크를 구비하고 있으며, 0 및 1의 시퀀스는 채널이 채널의 마스크와 상관된 신호를 수신함에 따라 검출된다. Young 특허에 제안된 시스템은 광 CDMA 시스템에 사용되는 RF CDMA 기술을 위해 개발된 바이폴라 코드를 사용한다. 그러나, 코드 U 및 그의 보수 U^*는 마스크상에서 연접해야 하기 때문에, 길이(2N)의 마스크에 대해, N 코드만 정의될 수 있다.

그러므로, 여러 사용자가 지나치게 간섭을 일으키지 않고 최대화하는 상기 구성을 도입한 광통신시스템 및 주파수 영역 CDMA 부호화/복호화 구성을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 또다른 목적은 사용가능한 전체 스펙트럼을 효과적으로 사용하여 광을 부호화 및 복호화하기 위한 비교적 간단한 시스템을 제공하는 시스템을 제공하는 것이다.

광파이버 기반 통신시스템의 성능은 각 사용자들의 데이터속도와 사용자쌍의 개수의 곱으로 정의된다. 광파이버 통신시스템의 성능은 사용자의 광원 세기, 광원 대역폭, 사용자 데이터속도, 사용자의 수 및 소망하는 비트오류율(BER)의 함수이다. 많은 상기 시스템에서, 제한요소는 광원 세기와 무관한 사용자-사용자 간섭이다. 상기 간섭은 사용자가 정보를 전송하는 최대 데이터속도를 부과한다. 광역스펙트럼 CDMA 통신시스템의 시스템 성능을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명은 광통신시스템, 특히 광파이버상에서 데이터를 전송하는 광학 코드분할 다중접속 통신시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 광파이버 CDMA 통신시스템을 도시하는 도면,

도 2는 도 1의 시스템에 사용되는 수신기 구성의 상세도,

도 3은 광학 CDMA 시스템에서 바이폴라 코드를 사용하기 위한 인코더를 도시하는 도면,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 광파이버 네트워크의 구성을 도시하는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 인코더의 제 1 실시예의 블럭도,

도 7은 본 발명에 따른 디코더의 제 1 실시예의 블럭도,

도 8은 본 발명에 따른 디코더의 제 2 실시예의 블럭도,

도 9는 본 발명에 따른 인코더의 제 3 실시예에서 사용하기 위한 액정 마스크의 스케치도,

도 10A, 도 10B 및 도 10C는 도 9의 마스크에 대한 이산 투명도 함수의 연속도,

도 11은 파이버로부처 수신된 광의 푸리에 변환의 그래픽도,

도 12A 및 도 12B는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 인코더 및 디코더의 개략도,

도 13A, 도 13B 및 도 13C는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 마스크 및 마스크 함수의 그래픽도,

도 14는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 파이버를 통한 N 통신채널에 대한 광 빔을 생성하기에 충분한 강도를 갖는 N 확산 스펙트럼 광학 소스의 어레이를 생성하기 위한 장치의 개략도,

도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바이폴라 무감성 빔 세퍼레이터의 개략도,

도 16은 도 7에 도시된 광검출회로의 상세도,

도 17은 도 14의 소스 생성 메카니즘의 변형예를 도시하는 도면,

도 18은 본 발명의 관점에 따른 소스를 변조하기 위해 사용되는 데이터 스트림 세트(a)-(c)를 도시하는 도면 및

도 19는 도 18(a)에 도시된 것과 같은 데이터 스트림으로부터 도 18(b) 및 도 18(c)와 같은 위상 스트림을 생성하는데 사용되는 회로를 도시하는 도면이다.

관련 출원

이하의 출원은 본 출원에 관련되어 있으며, 각각 본 출원에 참조문헌으로 인용되었다.

1996년 11월 19일에 출원된 제08/752,211호의 "고용량 확산 스펙트럼 광통신 시스템"

1998년 7월 30일에 출원된 제09/126,310호의 "광학 CDMA 시스템" 및

1998년 7월 30일에 출원된 제09/126,217호의 "부대역 부호화을 사용하는 광학 CDMA 시스템"

상기 및 기타 목적들은 2진 또는 아날로그 부호화 및 복호화 수신기 또는 디코더와 함께 공간 인코더를 사용함으로써 얻어진다. 특히, 광역 스펙트럼 광원은 전송된 데이터에 의해 변조된다. 변조된 광빔은 그후 회절격자를 사용하여 공간분산되고, 공간 스펙트럼 부호화 마스크를 통해 통과된다. 공간 부호화 마스크는 균형있는 바이폴라 직교 코드로부터 유도되는 것이 바람직한 유니폴라 코드 세트에 속한 유니폴라 코드를 구체화한다. 부호화된 변조된 광빔의 분산된 주파수는 재결합되어 광파이버 또는 다른 광통신시스템으로 주사하기 위한 변조된 부호화된 분산 스펙트럼 광신호를 제공한다.

전송신호의 복원은 부호화 마스크 또는 코드에 정합된 특정 필터를 사용해서 이루어진다. 수신기에서는 빔 세퍼레이터(separator)가 파이버내 광의 스펙트럼을 공간적으로 분리하기 위해 회절격자를 통해 파이버내 빔의 일부분을 전환시키는데, 상기 빔 세퍼레이터는 일부 바람직한 구체예에서는 편광 무감성 스플리터이다. 많은 개별적인 확산 스펙트럼 광통신 채널들로 구성된 공간적으로 확산된 신호는 신호복원을 수행하는 수신기에 통과된다. 가장 바람직하게는, 광신호는 차분 검출에 의해 전기신호로 변환되고, 전기신호는 바람직하게는 저역 필터에 통과되고, 그후 특히 유리한 구체예에서는 전기신호가 전기신호의 네거티브 성분을 제거하는 제한소자에 제공된다. 수신기의 차분 검출은 많은 방법으로 구현될 수 있다.

한 구체예에서, 인코더 및 디코더에서의 마스크는 왈쉬 코드와 같은 0과 1들로 구성된 유니폴라 2진 코드를 포함한다. 공간적으로 확산된 광은 2개의 복호화 마스크를 통과할 것이다. 하나의 복호화 마스크는 인코더 마스크와 동일하지만, 다른 하나의 복호화 마스크는 인코더 마스크의 비트별 보수 혹은, 그렇지 않으면 예를 들어 코드가 아날로그이면 인코더 마스크의 보수가다. 공간적으로 확산된 복호화된 광신호는 조합되고, 광신호의 2개의 채널은 차분 검출에 의해 전기신호로 변환되는 것이 바람직하다. 상기 구체예에서, 총 L-1 사용자를 위한 L-1개의 통신채널을 정의하기 위해 L개의 위치의 마스크를 제공할 수 있다.

다른 구체예에서, 공간적으로 확산된 광은 배열검출기에 의해 검출될 수 있다. 배열내의 각 검출기는 해당 광학적으로 확산된 파장의 광 세기를 측정하고, 전기신호에 해당 전기신호의 배열을 출력한다. 그후, 전기신호의 배열은 디지털 신호처리기(DSP)에 의해 처리될 것이다. 디지털 신호 처리는 인코더 마스크 비트가 1(투명) 또는 0(불투명)인지에 따라 양 또는 음의 1을 배열의 각 검출기로부터의 신호에 곱하는 것을 포함한다. 그후, 결과적인 비트 곱은 데이터 복원을 위해 임계하기 전에 합산된다. 상기 디지털 처리는 배열의 각 검출기로부터의 신호를 하다마드 코드에서의 해당 비트를 곱하는 것에 해당하며, 상기 하다마드 코드는 왈쉬 인코더 코드의 바이폴라 변형이다.

많은 사용자 시스템을 제공하기 위해, 본 발명의 일부 구체예는 복수의 광대역 광원을 제공한다. 바람직한 스펙트럼 유사성을 갖는 다중 소스의 특히 바람직하고, 특히 경제적인 구현은 소스의 출력이 분산 및 증폭되는 파이버에 결합된 1개의 발원 광원을 제공하는데 있다. 분산 및 증폭된 소스들 각각은 다시 한번 분산및 증폭되며, 이 과정은 많은 사용자 시스템을 위한 충분한 개수의 소스를 제공하기 위하여 충분한 횟수만큼 반복된다. 특히 바람직한 구체예는, 시스템의 소스들과 해당 인코더들 사이의 광 경로에 따라 서로 다른 길이의 시간지연을 제공함으로써, 상기 방법 또는 다른 방법으로 발생되었는지에 관해 적어도 약간은 상관된 소스들을 제공하는 서로 다른 소스들의 상관관계를 없앤다. 이는 지연라인과 같은 서로 다른 길이의 광파이버를 통과한 다양한 광원의 출력을 결합함으로써 얻어진다.

간섭을 감소시키기 위한 다른 방법 및 특히 유효한 것으로 발견된 방법은 소스가 온 상태에서 유지되는 시간의 양을 제한하는 데이터 변조방식을 사용하는 것이다. 소스들은 직접 변조되거나, 또는 소스를 변조할 수 있는 소자를 통해 광원을 통과시킴으로써 변조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에서, 변조는 하나의 2진값이 전송될 때 미리 결정된 강도의 광 펄스가 광 시스템에 제공되고, 또다른 2진값이 전송될 때 광학시스템에 아무런 광 펄스가 제공되지 않게 함으로써 수행된다. 전형적으로, 데이터 전송을 위한 클럭주파수가 있고, 2진 전송은 전형적으로 듀티 사이클을 특징으로 한다. 본 발명의 특히 바람직한 구체예에서, 듀티 사이클이 작지만, 여전히 검출가능한 수준으로 감소되는 것이 바람직한데, 보통 50% 이하의 듀티 사이클을 사용한다.

본 발명은 바람직한 실시예는 확산 스펙트럼 코드분할 다중접속 기술을 이용하여 보다 나은 대역폭 이용을 달성하는 광파이버 통신시스템을 제공한다. 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 사용된 특정 코드는 노이즈 신호를 관련되지 않게 하거나 또는 서로 다른 사용자간의 간섭을 감소시키기 위한 1 이상의 기술을 이용한다. 서로 다른 기술은 서로 개별적으로 사용되거나 또는 서로 결합되어 사용될 수있다. 본 발명의 어떠한 특정 실시예에서는 어떤 기술이 부가적인 이익을 제공하도록 충분히 독립적이기 때문에 1 이상의 기술이 결합되어 사용된다. 본 발명의 이들 특정 실시예는 많은 수의 가상 사용자들이 소스의 효과적인 이용을 크게 증가시키는 단일 광파이버 링크에 접속하는 것을 허용한다.

후술하는 바와 같이, 본 발명의 다수의 관점에 있어서 다수의 매우 유사한 광학 소스를 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 그들의 범위 및 강도 분배에 있어서 본질적으로 동일한 128 광원을 제공하는 것이 바람직하다. 현실적으로 고려된 시스템은 많은 추가적인 소스를 요구한다. 바람직한 스펙트럼의 유사성을 갖는 다중 소스의 경제적인 실행은 소스의 출력을 분할하는, 예를 들면 스타 스플리터에 의해 4개의 성분으로 분할하는 파이버에 결합된 단일 배향 광원을 제공하는 것이 바람직하다. 분할된 각각의 성분은 적절한 레벨로 증폭되고, 각각의 분할되고 증폭된 성분은 분리된 성형 스플리터에 제공된다. 분할되고 증폭되는 각각의 연속적인 소스 채널을 갖는, 분할되고 증폭되는 원 소스의 계층 구조는 본질적으로 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 매우 많은 소스를 개발하는데 사용될 수 있다.

이 소스 방책을 구현할 때 본 발명자들에게 어려웠던 것은 서로 다른 소스 사이의 상관관계의 바람직하지 못한 레벨이 나타나는 것이었다. 상관관계의 이 레벨은 서로다른 소스와 결합된 서로다른 통신채널 사이의 상관관계의 바람직하지 못한 레벨로의 상승을 부여할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예는 서로다른 소스를 비상관시킨다. 이는 서로다른 소스 채널의 각각의 출력 경로를 따라 서로다른 광학 딜레이를 삽입하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 광학 딜레이는 광학 딜레이 라인으로 이루어질 수 있다. 각각의 소스가 파이버 딜레이의 서로다른 길이를 통과하도록 적절한 딜레이가 제공될 수 있다. 딜레이는 서로다른 광학 경로를 통한 자유 공간 증식을 사용하여 선택적으로 생성될 수 있다. 전체 광학 시스템이 본 발명의 이 관점을 구현하는 시스템에 대한 폭넓은 실행을 허용하도록 충분히 작은 공간으로 제공될 수 있도록 파이버 딜레이는 단지 최소의 공간만을 사용하여 구현될 수 있다.

간섭을 감소시키고 특정 효과를 얻기 위한 다른 방법은 소스가 정해진 상태내에서 유지되는 시간양을 제한하는 데이터 변조 체계를 사용하는 것이다. 시간 도메인 변조된 데이터는 소스를 변조하는 것에 의해 광통신 시스템에 제공된다. 소스는 직접 변조되거나 또는 소스를 변조할 수 있는 소자를 통하여 광원을 통과시키는 것에 의해 변조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 변조는 1의 2진수값이 전송될 때 소정 강도의 광 위상이 광학 시스템에 제공되고, 다른 2진수값이 전송될 때 광학 시스템에 제공되는 광이 없도록 달성된다. 전형적으로, 변조된 2진수 데이터의 클럭 비율과 이들 2진수 데이터 스트림은 전형적으로 의무 사이클로 특정된다. 종래, 각각의 클럭 사이클은 데이터 주기을 한정하며 데이트는 클럭 사이클의 일부 또는 전체로 가정될 수 있다. 클럭 사이클의 전체가 데이터로 가정되면 의무 사이클은 100%를 말한다. 데이터가 클럭 사이클의 절반이라고 가정하면 의무 사이클은 50%를 말한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 의무 사이클은 50% 미만의 의무 사이클을 일반적으로 사용하는 낮은 검출가능한 레벨로 감소되는 것이 바람직하다. 이는 시간의 어떠한 지점에서의 광파이버 시스템내에 존재하는 전체 광학 신호를 감소시키는 효과를 가진다. 달리 표현하면, 짧은 의무 사이클의 사용은 시스템내의 광의 양을 감소시키며, 이에 의해 노이즈 신호와 바람직한 신호에 의해 나타나는 간섭양을 감소시킨다. 회로는 고려가능한 의무 사이클을 감소시키기 위해 존재한다. 그러나, 의무 사이클의 감소는 광학 신호가 검출가능하게 유지되도록 그 범위는 제한되어야 한다.

또한, 디코더 또는 수신기의 신호 검출 회로내의 간섭의 감소를 달성하는 것도 가능하다. 수신기의 2개의 채널내의 신호는 서로 다른 패션, 예를 들면 후면-후면 구성내의 한쌍의 광다이오드 중의 서로 다른 하나에 각각의 채널로부터의 광을 결합시키는 것에 의해 검출된다. 포토다이오드로부터의 전기 출력은 2개의 채널에 수신된 신호의 서로다른 크기일 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 전기적 출력 신호는 저역 필터링되어 다이오드와 같은 전기적 제곱가 회로소자에 제공된다. 이 제곱가 소자 또는 리미터는 수신된 전기 신호의 음의 부분을 제거하며 또한 수신된 전기 신호의 양의 부분을 증폭하는데 사용된다. 전기 신호의 음의 부분은 즉시 노이즈로서 확인되며, 전체 시스템의 신호 대 잡음 비를 개선하도록 제거될 수 있다.

본 발명에 따른 CDMA 부호화/복호화 체계는 전화통신 시스템, 케이블TV 시스템, 근거리통신망(LAN)과 같은 광통신 시스템, 통신네트워크내의 파이버 백본 링크 및 다른 고 대역폭 적용에 적용될 수 있다. 도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 전형적인 광통신 시스템의 구조를 나타낸다. 다수 쌍의 사용자(S₁₁, S₁₂, S₂₁, S₂₂, ... S_N1, S_N2)는 광파이버 매체(130)에 접속되어 있다. 제 1 그룹의 사용자((S₁₁, S₂₁, ... S_N1)는 근접하여 위치되어 별형상 구조로 파이버(130)에 결합되며, 제 2 그룹의 사용자(S₁₂, S₂₂, ... S_N2)는 제 1 그룹으로부터 근접하여 떨어져 위치되어 별형상 구조로 파이버(130)에 결합된다. 선택적으로, 제 1 그룹 또는 제 2 그룹 또는 양쪽 사용자는 도 5에 도시된 바와 같이 분리되고 분산된 지점에서 파이버(130)에 결합될 수 있다. 도 4의 구조는 예를 들면 파이버 백본에 대해 가장 적합하며, 도 5의 구조는 전화 시스템에 가장 적합하다.

한쌍의 사용자(S_j1, s_j2)는 광파이버의 채널을 사용하여 서로 통신하며, 다른 쌍의 사용자는 동일한 광파이버를 통해 동시에 통신할 수 있다. 각각의 한쌍의 사용자(S_j1, s_j2)에는 2명의 사용자 사이에 데이터를 전송하고 수신하기 위한 코드(u_j)가 할당되며, 다른 쌍의 사용자에게는 다른 코드가 할당되는 것이 바람직하다. 전송 사용자(S_j1)는 사용자(S_j1, s_j2)로 할당된 코드(u_j)를 사용하여 광학신호를 부호화하며, 수신 사용자(S_j2)는 동일한 코드(u_j)를 사용하여 광학신호를 복호화한다. 이 구조는 예를 들면 통신네트워크의 광파이버 백본에 대해 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예는 이러한 네트워크 환경에 적용될 수 있으며; 본 발명의 다른 시스템 구조도 또한 적용가능하다.

도 6은 CDMA 변조기/인코더의 제 1 실시예(140)를 도시한다. 초발광 다이오드(SLD) 또는 에르븀 첨가 파이버 소스(EDFS)와 같은 광대역의 광원(142)이 광학 변조기(144)에 결합된다. 광학 변조기는 예를 들면 조율 또는 위상 코드 변조를 사용하여 테이터 소스(146)으로부터의 데이터 또는 다른 정보에 기초한 광학 소스(142)로부터의 광을 변조한다. 인코더(150)는 마스크와 부호화 체계를 제외하고는 도 1에 도시된 공간적 광 변조기(16)와 유사하며, 변조된 광역 스펙트럼 광 빔을 공간적으로 부호화한다. 인코더(150)는 축을 따라 변조된 광 빔의 스펙트럼을 공간적으로 확산시키는 회절격자(152)를 포함한다. 공간적으로 확산된 광 빔은 시준 렌즈(154)에 의해 시준되며, 시준된 빔은 부호화 마스크(156)을 통과한다. 공간적으로 부호화되고 변조된 광 빔은 시준 렌즈(158)에 의해 수집되고, 단일 모드 광파이버일 수 있는 파이버(162)내로의 주사에 대해 회절격자(160)에 의해 광역 스펙트럼 빔으로 결합된다. 스타 결합기, Y 결합기와 같은 광학 결합기(164)는 파이버(162)내로 부호화된 빔을 결합하는데 사용된다. 선택적으로, 광 빔은 인코더(150)로 첫번째로 부호화되어 변조기(144)에 의해 변조된다.

도 7은 2개의 채널(170, 172)을 가지는 양립식 디코더를 도시한다. 잠재적인 복수의 확산 스펙트럼 신호를 포함하는 광 신호는 광학 결합기(도시되지 않음)를 사용하여 파이버(162)로부터 전환되어 빔 스플리터(174)를 통하여 2개의 빔으로 분할된다. 빔 스플리터는 도 15에 도시된 편광 무감성 소자 등이 바람직하며 도면을 참조하여 후술한다. 하나의 입력 빔은 회절격자(176)에 의해 축을 따라 공간적으로 확산되어 검출 또는 복호화 마스크(184)를 통과하기 전에 시준 렌즈(180)에 의해 시준된다. 이 바람직한 실시예에 도시된 복호화 마스크(184)는 부호화 마스크(156)와 동일하다. 복호화 마스크(184)를 통과한 광은 시준 렌즈(188)을 통과하고, 회절격자(192)는 광역 스펙트럼 빔으로 공간적으로 확산된 광을 재결합한다. 다른 채널에 있어서, 분리된 제 2 성분의 수신 빔이 회절격자(178)에 의해 공간적으로 확산되며 제 2 복호화 마스크(186)를 통과하기 전에 시준 렌즈(182)에 의해 시준된다. 더욱 바람직하게는, 이 변환된 2진수 하다마드 코드, 디코더의 유니폴라 실시예에 있어서 이 제 2 복호화 마스크(188)는 인코더 마스크(184)의 비트형식 보수이다. 제 2 복호화 마스크(186)를 통과한 후의 빔은 공간적 확산을 제거하도록 시준 렌즈(190)와 회절격자(194)를 통과한다. 제 1 디코더 채널(170)의 출력은 전기적 신호로 광을 변환하도록 광검출기(196)에 공급될 수 있다. 유사하게, 디코더 채널(172)로부터의 출력은 전기적 신호로 광을 변환하도록 광검출기(198)에 공급될 수 있다. 2개의 전기적 신호는 데이터와 클럭 복구 하드웨어 및/또는 소프트웨어(200)에 공급되기 위해 2개의 검출기 다이오드(196, 198)의 백-투-백 배열에 의해 공제된다. 또한, 2개의 전기적 신호는 다른 계산을 실행하기 전에 2개의 검출기 채널(170, 172)에서 손실 차를 조정하도록 각각 2개의 이득 제어 회로에 의해 분리적으로 처리된다. 디지털 데이터 스트림에 대한 데이터 복구는 예를 들면 신호 차를 통합하여 검출하는 자승 회로를 포함할 수 있다. 본 발명의 아날로그 코드 마스크 실시예에 의해 제공된 아날로그 신호에 대한 데이터 복구는 예를 들면 신호차를 저역 필터링하는 것을 포함한다.

도 8은 디코더(210)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에 있어서, 파이버로부터 수신된 광의 빔은 2개의 마스크로 2개의 채널로 분산되는 것이 아니라 회절격자(212)에 의해 확산되며, 렌즈(214)에 의해 시준된다. 시준된 광은 검출기(216) 어레이에 의해 인터셉트된다. 어레이내의 검출기 수는 인코더 마스크내의 비트수와 동일하다. 각각의 검출기 위치는 인코더 마스크 비트 위치에 대응한다. 어레이내의 각 검출기로부터의 검출기 신호는 대응하는 인코더 마스크 비트가 "투명" 또는 "불투명"인가에 따라 "1" 또는 "-1"로 곱해진다. 모든 승산 출력의 결과는 합해진다. 그 후, 합은 데이터 복구를 위해 임계값(218)과 비교된다. 이 디지털 처리는 이산 논리 하드웨어 또는 소프트웨어를 사용하는 DSP(220)에서 실행될 수 있다. 아날로그 마스크가 부호화을 위해 사용되었다면, 검출기의 출력은 또한 "1" 또는 "-1" 이외의 다른 수로 곱해질 수 있다. 도 6 및 도 7의 양 실시예는 단지 하나의 인코더 마스크만이 데이터를 전송하기 위해 사용되었으며, 종래의 기술과는 대조적으로 연결 코드의 요구는 없다.

본 발명에 따른 바람직한 부호화 및 복호화 체계는 이하에서 설명한다. 이 명세서에서 사용된 바와 같이, "유니폴라 코드"는 2진수 코드의 경우에 있어서 1's와 0's를 포함하는 코드 시퀀스를 의미하거나 또는 아날로그 코드의 경우에 있어서 0과 1사이의 값을 갖는 코드 함수를 의미한다. "바이폴라 코드"는 2진수 코드의 경우에 있어서 -1's와 1's를 포함하는 코드 시퀀스를 의미하거나 또는 아날로그 코드의 경우에 있어서 -1과 1사이의 값을 갖는 코드 함수를 의미한다. 유니폴라 2진수 코드(u)의 보수는 (1-u), 즉 0's는 1's로 치환되며, 1's는 0's로 치환되는 그의 비트형식보수이다. 유니폴라 아날로그 코드(f)의 보수는 (1-f)이다. 유니폴라 2진수 코드는 이하의 설명에서 예로써 사용된다.

CDMA 시스템에 있어서, 스펙트럼 부호화/복호화 체계에 대한 기본 요구는 수신 사용자에서의 디코팅 장치가 대응하는 전송 사용자로부터의 데이터 신호를 복구할 수 있으며 다른 모든 사용자로부터의 신호에서의 간섭을 감소시키거나 또는 제거할 수 있는 것이 요구된다. 어떤 시스템에 대해, 수신 마스크는 동일한 채널의 데이터를 항상 수신하는 특정 수신기로서 고정될 것이다. 다른 시스템에 대해, 수신 마스크는 서로다른 신호 소스가 많은 가능한 소스으로부터 선택될 수 있도록 프로그래밍가능할 것이다. 이질의 광원을 사용하는 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에 있어서, 이질의 광학 시스템은 단지 포지티브 신호(광 강도)만을 전송하기 때문에 이용가능한 위상 정보는 없으며, 단지 유니폴라 코드만이 부호화에 사용될 수 있다. 유니폴라 2진수 코드는 u_i=110011110101011와 같은 2진수 숫자의 시퀀스로 표시되며, 여기에서 i는 i^th사용자 쌍(또는 채널)을 나타낸다. 시퀀스내의 숫자의 수(N)는 코드의 길이로 언급된다. 특히, 각각의 코드 값이 광의 공간적으로 변조된 광역 스펙트럼 빔에서의 고정된 주파수 또는 파장 간격에 차례로 대응하는 공간적으로 패턴된 마스크상의 투명 또는 불투명의 고정된 간격 슬롯에 대응하는 2진수 유니폴라 코드 마스크가 바람직하다.

단일 마스크가 부호화과 복호화을 위해 사용될 때, 코드는 직교하도록 선택되는 것이 바람직하며, 또는

여기에서 "·"는 2개의 코드의 비트형식 도트 생성물을 나타내며, M은 상수이다. 직교 코드가 사용되면, 각 전송 사용자는 신호 부호화 마스트를 사용하여 신호를 전송할 수 있으며, 대응하는 수신 사용자는 대응하는 전송 사용자로부터의 산호를 복구하도록 부호화 마스크와 동일한 단일 복호화 마스크를 사용하며, 다른 모든 사용자로부터의 신호 간섭을 거부한다. 이는 바람직한 결과이지만, 코드가 2진수 기초 벡터로서 선택될 때에만 발생한다.

u₁= 000 ...... 001

u₂= 000 ...... 010

u_N= 100 ...... 000

이 세트의 코드는 전체 코드의 단지 하나의 숫자만이 1이기 때문에 바람직하지 않으며, 마스크의 단지 하나의 주파수 빈만이 세기를 전달하는 반면에, 대부분의 빈은 차단된다. 이러한 시스템은 이질의 파장분할 다중접속(WDMA) 시스템에서 보여질 수 있다. 이러한 코드는 소스 세기의 약 1/N이 전송되고 나머지는 버려지기 때문에 바람직하지 않다.

단일 마스크가 부호화을 위해 사용되고, 2개의 마스크가 복호화을 위해 사용된 도 6 및 도 7에 도시된 부호화 및 복호화 시스템에 있어서, 유니폴라 코드의 세트는 비록 상기와 같이 설정된 직교의 정의에 따른 세트에서의 코드(u_i)가 세트에서의 다른 코드(u_j)에 직교하지 않더라도 사용될 수 있다. 또한, 코드(u_i)는 어떤 다른 코드(u_j)와 그의 보수 U_j ^*사이의 차에 직교하도록 선택된다.

여기에서, M'는 상수이다.

도 7 및 도 8의 실시예의 디코더는 수학식 2의 원리를 충족시킨다. 도 7의 실시예에 있어서, 사용자(j)에서 수신된 광 빔은 코드 u_i로 부호화된 모든 전송 사용자(i)로부터의 신호를 포함한다. 마스크(56)를 갖는 제 1 채널(170)은 u_i·u_j로 표현되는 광 빔을 생성하며, 보상 마스크(172)를 갖는 제 2 채널은 u_i·u_j ^*로 표현되는 광 빔을 생성하며, 다르게 배열된 검출기(62, 63)는 다른 신호 u_i·(u_j·u_j ^*)를 생성한다. 도 8의 실시예에 있어서, 검출기(73) 어레이는 u_i로 표현되는 신호를 출력하며, DSP(74)는 검출기 어레이(73)의 출력에 기초하여 u_i·(u_j·u_j ^*)를 계산한다. 수학식 2에 따라, 다른 신호 u_i·(u_j·u_j ^*)는 코드 u_i를 사용하는 사용자로부터의 신호에 대해 단지 0이 아니다. 따라서, 이러한 디코더는 전송 사용자 i로부터의 신호를 복구할 수 있으며 다른 모든 사용자로부터의 신호를 거부한다.

수학식 2를 만족하는 유니폴라 코드의 세트는 이하의 수학식 3과 4를 만족하는 평형 바이폴라 2진수 직교 코드(v_i)의 세트로부터 유도될 수 있다.

여기에서, "1"은 전체 숫자에서의 코드가 1인 것을 나타낸다. 유니폴라 코드 u_i는 0's를 갖는 v_i에서 -1's를 치환하는 것에 의해 바이폴라 코드(v_i)로부터 유도되거나 또는;

바이폴라 코드(v_i)는 그들이 동등한 수의 1's와 -1's(수학식 4)를 갖는 "평형"이다. 이들은 유니폴라 코드(u_i)가 바람직하며, 따라서 동등한 수의 1's와 0's를 갖는다. 그 결과, 광세기의 절반이 신호로서 전송될 수 있으며, 이에 의해 소스 세기의 이용효율을 촉진할 수 있다.

평형 바이폴라 직교 코드 세트의 예는 하다마드 행렬에 기초한 코드 세트이다. 하다마드 행렬은 자승 행렬로, 1's와 -1's는 모든 열이 서로 직교하며, 모든행이 서로 직교한다. 예를 들면, 4x4 하다마드 행렬은 다음과 같다.

하다마드 행렬의 제 1 행(또는 열) 이외의 행(또는 열) 벡터는 수학식 3과 4를 만족하는 평형 바이폴라 2진수 직교 코드의 세트를 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 단일-바이폴라 확산 스펙트럼 CDMA 시스템에 사용된 유니폴라 코드(u₁, u₂, ... , u_n)의 세트는 n+1 또는 그 이상의 하다마드 행렬을 첫번째로 구성하는 것에 의해 구성될 수 있다. 제 1 행(또는 열)을 제외하고는, 이 하다마드 행렬의 모든 행(또는 열)은 모든 -1's를 0's로 대체하는 것에 의해 유니폴라 코드(u_i)를 생성하는데 사용될 수 있다.

예를 들면, 3명의 사용자 시스템에 대해, 상기 4x4 하다마드 행렬은 이하의 코드를 생성하는데 사용될 수 있다.

u₁= [1 0 1 0]

u₂= [1 1 0 0]

u₃= [1 0 0 1]

임의의 크기의 일반적인 하다마드 행렬을 구성하기 위한 규칙이 존재하지 않더라도, 소정 크기의 하다마드 행렬을 구성하기 위한 방법은 공지되어 있다. 예를들면, 2의 제곱인 크기 N을 갖는 하다마드 행렬은 이하의 H₂로부터 구성될 수 있다.

귀납적인 규칙을 사용하여

4의 인자인 크기 N을 갖는 행렬을 구성하기 위한 규칙이 또한 공지되어 있다.

수학식 3과 4는 직교이며 평형인 유니폴라 코드를 생성하는 사용된 바이폴라 코드를 나타내지만, "직교에 근접" 또는 "평형에 근접"하는 코드 세트를 사용하는 것이 시도될 수 있다. 코드 세트는 예를 들면 u_i·u_j(i=j)가 실질적으로 u_i·u_j보다 작으면 직교에 가깝다. 코드는 예를 들면 u_i·1이 실질적으로 N보다 작으면 평형에 가깝다. 예를 들면, 코드의 길이 N이 길면, 세트에서의 어떤 코드의 소수를 변경하여 직교에 가깝거나 또는 평형에 가까운 코드 세트를 얻을 수 있다. 코드가 완전한 직교 또는 평형이 아니고 단지 직교에 가깝거나 또는 평형에 가까울 때, 다른 사용자로부터의 간섭은 증가될 수 있으며, 시스템 성능이 악화될 수 있지만, 이러한 악화는 전체 시스템의 성능의 견지에서는 시도가능하다. 따라서, 이러한 직교에 가까운 또는 평형에 가까운 코드는 본 발명의 목적에 대한 직교 또는 평형으로 고려될 수 있으며, 본 발명의 기술사상내에 있다.

도 6 및 도 7의 부호화 마스크(156, 184, 186)는 투과성 또는 반사성일 수있다. 그러나, 본 발명자들은 반사성 마스크는 제조하기 어려우며 바람직한 큰 흡광 비율을 통상적으로 가지지 않는다는 것을 발견하였다. 어떤 실시예에 있어서, 마스크는 도 9에 도시된 바와 같이 "L"을 통해 다수의 셀 "a"로 분할된 액정 재료로 제조되며, 여기에서 L은 임의의 정수이며 코드의 최대 허용 길이이다. 이러한 LCD 마스크는 상업적으로 이용가능하거나 또는 공지의 기술로 쉽게 제조될 수 있다. 공간적 스펙트럼 확산의 축(230)을 따라 배열된 1차원 어레이를 형성하는 셀은 회절격자(152)에 의해 발생된다. 일실시예에 있어서, 셀의 제어는 아날로그이며, 각 셀의 불투명도는 무한히 조정가능하거나 또는 적어도 3회 이상으로 분리하여 제어가능한 상태로 조정가능하다. 많은 수의 유한 단계가 바람직하며, 64 이상의 레벨의 불투명도가 사용되어야 한다. 다른 실시예에 있어서, 제어는 2진수이며, 왈시 코드(유니폴라 하다마드)가 사용된다. 이들 마스크는 LCD 화소 어레이 또는 고체상태 증폭기 어레이와 같은 포토닉 집적회로에 의해 실행될 수 있다. 선택적으로, 바람직한 시스템에 있어서 파이버상의 신호의 다중화가 가장 바람직하며, 마스크는 고정식으로 유리 블랭크상에 형성될 수 있다. 이러한 고정 마스크는 유니폴라 하다마드 코드를 채용하는 2진수 마스크가 가장 바람직하다. 반사성 마스크에 대해, 유리는 BK7 또는 석영일 수 있으며, 반사성 층은 금일 수 있다. 현재, 고정된 2진 투과성 마스크가 가장 바람직하며, 유리는 BK7 또는 석영일 수 있으며, 차단층은 크롬일 수 있다. 일반적으로, 마스크는 본 발명의 OC-12 적용에 대해 현재 의도된 128 광원, 동일 크기 및 마스크상의 연속 위치을 갖는 마스크를 형성하는데 용이하게 이용가능한 기술이 사용될 수 있도록 직경 1 내지 2인치를 갖는다. 256 또는 512 위치의 미세입자를 갖는 마스크는 이용가능한 기술을 사용하여 쉽게 형성된다.

유니폴라 웨이블릿 함수(f_i)의 세트를 이용하는 아날로그 부호화는 수학식 2 내지 4를 사용하여 평형 바이폴라 직교 웨이블릿 함수(g_i)로부터 유도되며, 2진수 코드의 전후관계, 아날로그 코드와 동등한 적용으로 도시된다. 달리 표현하면, 바이폴라 잔파장 함수가 수학식 3과 4를 만족하면, 유도된 유니폴라 잔파장 함수는 수학식 2를 만족한다. 일실시예에 있어서, 잔파장 함수는 도 5에 도시된 바와 같이 이산 고조파 공간적 사인 파장(연속 함수로서 도시하기 위해 표현됨)이다. 세로 축은 빔의 주파수가 확산되는 것을 나타내며, 가로 축은 셀을 통과하는 빔의 상대 투명도를 나타낸다. 특히, 도 10A에 도시된 제 1 인코더 마스크 투명도 함수는 1/L의 공간적 주파수를 가질 수 있으며, 여기에서 L은 셀의 수이다. 제 1 인코더의 마스크는 L의 주파수 스펙트럼에 걸쳐 하나의 사이클을 갖는 투명도로 이산(연속성에 상반됨) 코사인 파장이며, 부호화된 스펙트럼의 가장 낮고 가장 높은 주파수는 최대 강도를 가지며 중간 범위의 스펙트럼 주파수는 가장 낮은 강도를 가진다. 제 2 인코더 마스크는 예를 들면 도 10B에 도시된 인코더 L의 길이를 가로지른 최대 2 사이클로 제 1 인코더의 주파수에 2배의 공간적 주파수 강도를 가진다. 또한, 제 3 인코더는 도 10C에 도시된 바와 같이 제 1 인코더의 주파수에 3배의 주파수를 가질 수 있다. 바람직하게는 다른 고조파가 사용되며, 바람직하게는 전체에 걸쳐 시스템을 최소화할 수 있으며, 코드의 최대 수를 100 이상, 바람직하게는오랜 전통의 시스템에 대해 수백 이상으로 할 수 있다.

고조파 또는 왈시 코드 비트의 최대수(즉, 코드의 최대수)는 마스크내의 셀 수에 의해서만 제한된다. 아날로그 마스크에 있어서, 마스크내에 허용된 불투명도의 서로 다른 많은 레벨들은 인코더내의 양자화 잡음의 결과이다. 대안적으로, 코사인 파형을 사용하는 대신에 이들이 서로 직교할 때에는 체비셰프 다항식이 사용될 수 있다.

부호화 함수에 대하여 코사인 파형을 사용함으로써 보다 용이한 디코더 설계가 가능하다. 특히, 수신된 신호의 공간 퓨리에 변환을 취하는 경우에 수신된 신호는 바람직한 신호의 주파수에 대하여 공간 필터를 통해 분리되고, 복원될 수 있다. 간단한 예로서, 도 11은 개별적인 부호화된 신호가 1/L, 2/L 및 8/L을 포함하는 경우에 파이버로부터 수신된 신호의 퓨리에 변환을 나타낸다. 이들 신호들은 수신된 신호의 특정 공간주파수에 대하여 필터링함으로써 용이하게 얻어질 수 있다.

개시된 인코더의 바람직한 제 3 실시예에 있어서, 데이터를 펄스부호 변조하는 대신에 도 12A에 도시되어 있는 바와 같이 2개의 코드를 사용하여 신호를 변조하는 대안적인 방법이 사용될 수 있다. 이 실시예의 인코더(238)에서, 공간 확산된 광원(240)에 대한 광경로는 데이터 소스(248)로부터의 데이터에 응답하는 교환기(246)에 의해 제 1 마스크(242)와 이 제 1 마스크(242)에 상보적인 제 2 마스크(244) 사이에서 교환되며, 제 1 마스크는 디지털 "1" 신호를 제공하기 위해 광을 부호화하고, 제 2 마스크는 동일한 코드 채널에 대하여 디지털 "0" 신호를 제공하기 위해 광을 부호화한다. 변조기는 2진 마스크 수신기 실시예와 유사한 방식으로 하나의 액정을 사용하여 2개의 서로 다른 인코더 마스크 사이에서 광경로를 교환한다. 다음에 양쪽 마스크로부터의 광은 합산기(250)에 의해 더해지고, 광파이버(도시하지 않음)와 같은 광학 통신채널에 제공된다.

데이터를 수신하는 것은 도 12B에 도시된 것과는 반대로 진행한다. 디코더(260)는 통신채널로부터 광을 수신하고, 마스크(242) 및 마스크(244)와 각각 동일한 마스크(264, 266)를 통해 수신 입력 광학(262)에서 수신된 광의 공간 확산된 스펙트럼을 발생한다. 다음에 마스크(264, 266)로부터의 광은 2진 수신기 실시예에서 논의된 방식으로 차분 수신기(268)에 제공된다. 수신기(268)로부터의 신호는 데이터의 복원을 위해 디지털 신호 처리기(270)에 의해 처리될 수 있다.

도 13A는 2개의 서로 다른 마스크가 1 및 0을 전송하는데 사용되는 경우에 부호화에 적합한 마스크의 하나의 대안적인 실시예를 나타낸다. 제 1 변형에서, 액정 마스크(280)에서 L 셀로 형성된 마스크는 4개의 부분(282, 284, 286, 288)으로 분할된다. 부분(282, 284)은 특정 코드 채널에 대하여 "1"을 부호화하기 위해 제 1 행의 스펙트럼의 확산 축을 따라 배열된 제 1 선형 어레이를 따라 각각 L/2 셀을 포함하고, 제 2 열에서 셀(286, 288)은 동일한 채널에 대하여 "0"을 부호화하기 위해 동일한 축을 따라 배열된 L/2 셀을 포함한다. 부분(282, 284)에 대한 이산 가시성 함수는 도 13B에 도시된 것과 같이 서로 보수인 것이 바람직하고, 여기서 세로 좌표는 공간주파수를 나타내고, 가로 좌표는 세기를 나타낸다. 다른 가능성(즉, 0)을 전송하기 위하여 도 13C에 도시된 바와 같이 부분(286, 288)에 대한이산 세기 함수의 보수는 반대가 된다. 다시 말하면, 부분(282)에서 마스크의 일부분은 288에서 마스크의 일부분과 동일하고, 284에서 마스크의 일부분은 286에서 마스크의 일부분과 동일하다.

부호화가 상보적인 마스크를 갖는 것에 부가하여, 마스크의 제 1 부분(282)이 직교 파형함수이고, 제 2 이등분(284)은 "0"에 대하여 모두 불투명하고, 제 2 레벨에서 제 1 이등분(286)은 모두 불투명하고, 제 2 이등분은 "1"을 구성하기 위해 제 1 이등분(282)과 동일한 패턴인 경우에 부호화를 제공하는 것이 가능하다. 대안적으로, 제 1 이등분(282, 286)은 정현파와 같은 제 1 다항식이고, 제 2 이등분(284, 286)은 체비셰프 함수와 같은 제 2 다항식이다.

본 발명의 실시예에 따른 인코더 및 디코더의 특정 실시예가 개시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시예가 또한 가능하다. 예를 들어, 이산 웨이블릿 함수가 부호화를 위해 사용되는 동안에 부호화를 위해 연속하는 함수를 허용하는 마스크를 가질 수 있다. 예를 들어, 마스크는 사진에 의해 형성될 수 있다.

도 6의 인코더 및 도 7의 디코더에서 광학시스템(150, 170 및 172)은 일반적으로 광학 챔버로 인용될 수 있다. 이산 광학 또는 집적 광학장치 세트와 같은 광학 챔버는 "코드"에 따라 신호의 분광 성분을 선택적으로 감쇠함으로써 입력 광대역 광학신호를 분광상으로 부호화한다. 2진 또는 아날로그와 같은 코드는 입력 신호의 각각의 분광 성분의 감쇠 정도를 결정한다. 도시된 실시예에서, 광학 챔버는 회절 격자, 시준 렌즈 및 코드를 갖는 광학 마스크로 구현되어 있지만, 다른 구현이 또한 가능하다.

게다가, 인코더 및 디코더에 대해 개시된 실시예는 모두 광학신호의 아날로그 변조에도 적용될 수 있다.

유사하게, CDMA 기술만이 기재되어 있지만, 당업자는 시스템 파라미터에 따라 시스템이 파장(주파수)분할 다중화 및 시분할 다중화와 함께 사용될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어 파장분할 다중화가 사용될 수 있도록 광학 스펙트럼의 서로 다른 부분에 대해 서로 다른 부호화 체계가 사용될 수 있다. 부가적으로, 코드는 시분할 다중화를 제공하기 위해 시분할 단위로 분할될 수 있다. 또한, 광학 공간(주파수 영역) CDMA는 네트워크에서 코드 및 사용자의 수를 증가시키기 위해 시간 영역 광학 CDMA와 결합될 수 있다. 시간 영역 확산 스펙트럼 실시예에서, 수 명의 사용자는 데이터가 광학 인코더에 제공되기 전에 데이터를 부호화하기 위해 서로 다른 시간 영역 확산 스펙트럼 코드를 갖는다. 그러나, 이들 사용자는 상기한 동일한 파장 부호화 체계를 공유할 수 있다. 물론, 디코더에서 수신된 광학 정보가 다시 전기신호 영역으로 변환되면, 디지털 신호는 소망의 전송 정보를 복원하기 위해 시간 영역 확산 스펙트럼 코드에 따라 처리되어야 한다.

가능성이 있는 다중화 체계의 여러 가지 결합 형태에 부가하여, 다양한 네트워크 알고리즘이 또한 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 다중 사용자(s₁, s₂, ..., s_N)가 광파이버 매체(130)에 연결되고, 각각의 사용자(s_j)가 광파이버를 통해 다른 사용자(s_i)와 동신할 수 있는 도 5에 도시된 네트워크 환경과 같은 다양한 파이버 통신시스템 구조에 적용될 수 있다. 각각의 사용자 또는 노드(s_j)에는 다른 사용자들로부터 데이터를 수신하기 위한 코드(u_j)가 할당되어 있고, 서로 다른 사용자들에는 서로 다른 코드가 할당되어 있는 것이 바람직하다. 사용자(s_i)가 사용자(s_j)에게 데이터를 전송할 때, 송신하는 사용자(s_i)는 수신하는 사용자(s_j)에 할당된 코드를 사용하여 광학신호를 부호화하고, 수신하는 사용자는 할당된 코드를 사용하여 신호를 복호화한다. 이것은 송신하는 사용자가 의도한 수신 사용자의 코드에 따라 데이터를 전송하기 위해 사용하는 코드를 동적으로 변경 가능하다는 것을 전제로 한다. 어느 한 노드에 대한 코드는 네크워크 전체에 걸쳐 분포된 하나 이상의 마스터 노드로부터 할당 가능할 수 있다. 따라서, 네크워크의 한 노드가 라인상에 올 때, 그 노드는 통신을 위한 가능한 확산 스펙트럼 채널 중 하나를 선택하기 위한 부호화를 위해 코드 또는 코드들을 요청한다. 그 노드가 네트워크로부터 빠질 때, 그 특정 노드에 의해 사용되었던 코드는 네크워크의 다른 노드에 재할당될 수 있다. 이러한 요청을 이루기 위해 영구적으로 할당된 채널에서의 토큰 전송 또는 CSMA/CD 기술과 같은 여러 가지 체계가 사용될 수 있다. 대안적으로, 코드분할 채널 중 하나를 고정하기 위한 코드를 얻기 위해 토큰 전송 기술이 사용될 수 있다.

부가적으로, 개시된 실시예는 동시 사용자 수의 증가를 허용한다. 특히, 앞에서 논의된 것과 같은 종래의 체계에서, 동일한 코드 수에 대하여 허용되는 동시사용자의 최대수는 2^N/2이고, 여기서 N은 최대 코드 수이다. 그러나, 개시된 실시예에서, 일정하게 유지되는 최대 코드 수는 2^N이다. 따라서, 전체 시스템 처리능력은 최대 동시 사용자 수와 사용자 데이터속도에 의해 결정되기 때문에, 전체 시스템 처리능력은 크게 증가되고, 이에 의해 적어도 ½테라비트의 시스템 처리능력을 허용한다.

본 발명에 따른 전체 광파이버 통신시스템의 특히 바람직한 실시예를 이제 기술되고 도시된다. 이 전체 시스템은 확장된 파이버 광학 접속의 다중 사용자를 연결하는 광학 통신시스템의 용량을 부가, 즉 대역폭을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 도 14는 광학 통신시스템의 채널을 구동하기에 충분한 세기를 갖는 풍분한 소스 채널을 제공하기 위해 단일 에르븀 첨가 파이버 소스와 한 계층의 에르븀 첨가 파이버 증폭기를 사용하여 저가의 방식으로 복수의 광역 스펙트럼 소스를 발생하는 바람직한 장치를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 단일 에르븀 첨가 파이버 소스(300)는 수용 가능한 광역 스펙트럼을 갖는 광을 출력하고, 일반적으로 소스의 세기가 약 5㏈ 미만으로 변화하는 약 28㎚ 파장의 대역폭을 제공한다. 28㎚ 대역폭은 약 3.5㎔의 시스템 대역폭에 대응한다. 초발광 파이버 소스로도 알려져 있는 에르븀 첨가 파이버 소스의 출력은 입력 소스 신호를 분리하고, 4개의 파이버 증폭기(304)로 이루어진 어레이에 4개의 파이버를 통해 그 출력을 제공하는 성형 결합기(302)와 같은 스플리터에 파이버를 통해 제공된다.

파이버 소스(300)의 출력이 4개의 서로 다른 소스로 분리될 때, 세기는 예측된 방식으로 떨어진다. 따라서, 4개의 분리된 소스는 각각 최초 소스(300) 세기와 대략 동일한 세기를 갖는 것이 바람직한 4개의 광역 스펙트럼 광빔을 제공하기 위해 4개의 파이버 증폭기에 의해 증폭된다. 도시된 128 채널 시스템에 있어서, 이 처리는 몇개의 다른 계층적인 단계를 통해 반복된다. 따라서, 4개의 파이버 증폭기(304)로부터의 출력은 대응하는 4개의 스플리터(306) 세트에 파이버를 통해 제공되고, 이 세트는 성형 결합기일 수도 있다. 스플리터(306)는 파이버 증폭기로부터의 출력을 세기가 감소된 복수의 출력으로 분리한다. 스플리터(306)로부터의 분리된 출력은 다른 파이버 증폭기(308) 어레이에 제공되고, 이 증폭기들은 바람직하게 적당한 세기를 갖는 다음 소스 광빔(310) 세트를 제공하기 위해 광역 스펙트럼 광의 복수의 채널의 세기를 증폭한다. 이 처리는 적당한 세기를 갖는 충분한 수의 광역 스펙트럼 소스, 예를 들어 도시하는 128 채널 파이버 통신시스템에 대하여 128개의 독립된 소스가 발생될 때까지 반복된다. 이러한 계층적인 구성은 바람직한 광역 스펙트럼 광원 세트를 얻기 위해 단일 발신원과 많은 파이버 증폭기를 사용할 때 바람직하고, 파이버 소스에 비해 저가의 파이버 증폭기를 효율적으로 이용할 수 있다.

충분한 소스 광 채널이 발생된 후에 소스 광의 채널이 도 6에 도시된 것과 같은 공간 광변조기 또는 인코더 어레이에 제공된다. 128개의 서로 다른 인코더는 입력 광신호를 부호화하기 위해 128-빈(bin) 마스크를 사용하고, 128개의 마스크는 각각 상기한 방식으로 발생된 유니폴라 하다마드(Hadamard) 코드 벡터의 서로 다른 것을 나타낸다. 보다 바람직하게, 각각의 마스크는 전송 모드에서 사용하기 위한고정 마스크이고, 전체 128개의 동일한 크기의 빈을 가지며, 선형 마스크의 가용 폭에 미친다. 따라서, 128빈은 전체 약 3.5㎔(28㎚) 대역폭에 미치고, 각각의 인접하는 빈은 약 25㎓ 대역폭을 제공하는 연속하는 주파수 기간을 한정한다. 고정 마스크의 동일한 크기의 빈은 코드 벡터에 할당되어, 각각 2개의 2진값 중 어느 하나를 갖는다. 2개의 2진값 중 하나는 마스크의 유리기판상의 차단 크롬 스트라이프에 의해 식별되고, 다른 2진값은 유리기판상의 차단되지 않은 투명 스트라이프에 의해 식별된다. 다음에 통신시스템의 128개 채널 각각은 별개의 공간 부호화 함수에 의해 한정되고, 각각의 채널은 또한 시간영역 신호, 예를 들어 도 6에 도시된 것과 같은 변조기(144)를 사용하여 변조된다. 여러 채널이 공간적(동일한 의미로 주파수) 및 일시적으로 변조된 후에 128 채널은 파이버내에 결합 및 주입된다.

이러한 파이버 통신시스템에서 원거리 통신은 다른 종래의 통신시스템이 관리되는 방식과 유사한 방식으로 관리된다. 종래와 마찬가지로 단일 모드 파이버를 사용하는 것이 일반적이다. 부가적으로, 파이버상의 신호는 분산 및 손실을 겪는다. 파이버상의 신호는 일정한 간격, 예를 들어 40 내지 80㎞로 종래의 파이버 첨가 증폭기를 사용하여 증폭되는 것이 바람직하다.

통신 파이버의 타단에서, 결합된 광신호는 분리되고, 증폭되며, 각각이 파이버에 결합된 128 송신기에 의해 한정된 고정 마스크 채널 중 하나에 대응하는 128 수신기 어레이에 제공된다. 도시된 실시예의 기본 목적은 파이버의 용법 또는 로딩을 확장하는 것이며, 따라서 수신기는 또한 각각의 수신기가 128 채널 중 단 하나의 채널에 전용할 수 있도록 고정 마스크를 포함한다. 도 7에 도시된 구조를 가질 수 있는 수신기는 각각 송신기 마스크와 동일한 수신기 마스크와 송신기 마스크의 비트 형상 보수인 제 2 마스크내에 포함시킴으로써 특정 송신기에 의해 한정된 특정 채널에 전용된다. 상기한 바와 같이, 프로그램 가능 LCD 소자를 사용하는 것과 같은 가변 마스크를 갖는 수신기 또는 송신기를 제공하는 것이 가능하며, 다른 실시예에서도 바람직하다. 그러나, 도시된 실시예에서 통신시스템의 송신 및 수신 단에서의 고정 마스크의 사용은 고용량 파이버 링크에 대하여 충분히 개선된 대역폭을 개선하는 비용이 감소된 시스템을 제공한다.

상기한 바와 같이, 파이버 통신링크로부터 광학 신호의 복원은 광학시스템으로부터 수신된 광빔을 실질적으로 유사한 세기 레벨을 가져야 하는 2개의 성분으로 분리하는 수신기를 사용하여 달성된다. 본 발명의 특히 바람직한 태양은 수신기로의 입력에서 사용되는 것이 바람직한 빔 세퍼레이터를 나타내는 도 15에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 빔 세퍼레이터는 바람직한 사용자 채널을 효율적으로 검출하기 위해 광학 CDMA 수신기의 바람직한 차분 검출 체계를 허용하기 위해 수신된 광빔을 충분히 동일한 세기 레벨을 갖는 2개의 빔으로 분리할 수 있다.

편광 무감성 빔 세퍼레이터의 한 실시예는 수신된 광빔을 제 1 및 제 2 광 채널로 분할하는 제 1 편광 감성 소자로 구성될 수 있고, 각각의 채널은 2개의 직교 편광 중 서로 다른 하나를 갖는다. 예를 들어, 하나의 광 채널은 수신된 광빔의 수직으로 편광된 성분을 포함할 수 있고, 다른 채널은 수신된 광빔의 수평으로 편광된 성분을 포함할 수 있다. 다음에 한 채널의 편광은 다른 광빔의 편광으로 변환된다. 선형으로 편광된 광에서 이것은 광의 편광을 회전시키는 것으로 구성될수 있다. 결합된 빔의 편광은 양호하게 한정되고 예측 가능하기 때문에, 2개의 광 채널은 결합된 빔을 실질적으로 동일한 세기를 갖는 2개의 빔으로 정확히 분리하는 편광 감성 소자인 것이 일반적이다.

도 15를 참조하면, 광이 단일 모드 파이버(350)로부터 수신되는 특정 실시예가 도시되어 있다. 파이버(350)는 일반적으로 편광 보전성을 갖지 못하고, 파이버(350)내의 광은 임의 방향으로 선형 편광되기 쉽기 때문에, 빔 스플리터(352) 또는 평광 분석기와 같은 종래의 선형 편광기를 사용하는 것이 편리하다. 편광 감성 소자(352)는 입력 광빔을 2개의 직교 편광 성분으로 분리하고, 이들 2개의 성분을 2개의 서로 다른 광학 경로(354, 356)에 제공하는 것이 바람직하다. 도시된 광학 경로는 자유 공간을 통해 전하거나 편광 보전성 파이버를 통해 진행할 수 있다. 어느 경우에서도, 각각의 암(arm)내에서 광의 편광은 편광이 변경될 때까지 균일한 편광을 가질 것이다.

광학 경로(354)를 따라 광의 한 성분이 제공되어, 광학 경로(354)에 걸쳐서 수직 선형 편광(358)을 유지한다. 다른 광학 경로(356)를 따라 편광이 초기에는 수평(360)이고, 그 후에 제 2 광학 경로의 광의 편광은 도 15에서 364로 나타낸 바와 같이 선형 수직이 된다. 제 2 광학 경로(356)가 자유 공간을 통해 전할 때, 회전 소자는 웨이브플레이트(waveplate) 또는 적당한 패러데이 로테이터일 수 있다. 제 2 광학 경로가 편광 보전성 파이버를 통해 전할 때, 회전 소자(362)는 파이버의 기계적인 회전을 90°로 함으로써 실시되는 것이 가장 바람직하다. 보다 일반적으로, 파이버의 회전은 파이버의 길이를 통해 연속적으로 진행할 것이다. 물론, 제2 광학 경로의 파이버의 한 단부에 회전 소자를 삽입하는 것과 같은 다른 수단을 통해 회전을 실행하는 것이 가능하다.

2개의 광학 경로상의 2개의 빔이 적절히 지향된 자신들의 편광을 가졌으면, 2개의 빔은 재결합되고, 2개의 부가적인 광학 경로를 따라 전하기 위해 실질적으로 동일한 세기를 갖는 한 쌍의 빔으로 분리된다. 경로(354, 356)로부터의 빔이 결합된 후에, 빔을 실질적으로 동일한 세기를 갖는 빔으로 분할하기 위해 일반적인 편광 감성 빔 스플리터(366)를 사용하는 것이 가능하다. 도시된 실시예에서는 선형 편광을 갖는 단일 모드 광파이버를 통하는 광학 경로(368, 370)을 따라 2개의 바람직한 출력 빔이 제공된다. 도 7과 도 15를 비교하면, 도 15의 입력 파이버(350)는 도 7의 입력 파이버(162)에 대응할 수 있고, 광학 파이버 경로(368, 370)(도 15)를 따른 출력 빔은 도 7 실시예의 소자(174)로부터 전하는 도시된 2개의 광학 경로에 대응한다. 다음에 분리된 수신 빔은 2개의 채널이 도 7에 도시된 마스크를 통해 분석되는 도 7의 필터링 소자(170, 172)에 제공된다.

도시된 광학 CDMA 시스템에서, 보다 많은 수의 채널이 단일 파이버를 통해 제공될 수 있도록 사용자 또는 서로 다른 다중화 신호의 서로 다른 채널 사이에서 간섭을 감소시키는 것이 매우 바람직하다. 이러한 작업을 실시하기 위해 여러 가지 메커니즘이 확인되었고, 이들 메커니즘은 본 출원 및 참조상 여기에 포함된 다른 출원에 기술되어 있다. 본 발명이 간섭을 감소시키는 근본적인 방법은 단 하나의 2진 상태를 나타내기 위해서만 광학 통신시스템에 광을 주입하는 것이다. 소스는 소스가 하나의 논리적 2진 상태, 예를 들어 논리 1을 나타내기 위해 출력 세기를 발생하도록 변조된다. 논리 0을 나타내기 위해서 광이 제공되지 않는다. 이것은 시스템내의 전체 간섭을 감소시키는 효과를 갖는다. 물론, 보상 필터링 기능을 갖는 서로 다른 채널을 포함하는 특히 바람직한 부호화 체계는 간섭을 감소시키는 매우 유효하고 기본적인 메커니즘을 제공한다.

도 16에 개략적으로 도시된 바람직한 전기적 시스템은 또한 간섭을 감소시키기 위한 메커니즘을 제공한다. 도 16에 도시된 서브시스템은 도 7에 196, 198로 도시된 후면-후면(back-to-back) 다이오드 구성에 대한 보다 상세한 내용을 제공한다. 상보적으로 필터된 2개의 광학 신호는 제곱가 광학 검출과 차분 증폭 기능을 실시하는 후면-후면 다이오드(196, 198)에 제공된다. 광학 검출기, 차분 검출 및 전기적 증폭에 대한 다른 조합은 주지되어 있고, 당연히 이들 기능을 대체할 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 다이오드 쌍(196, 198)으로부터 전기적 출력신호(200)가 출력되고, 필터(380)에 의해 저역 통과 필터된다. 저역 통과 필터링은 고주파 노이즈 신호를 제거하기 위해 실시된다. 대략 622㎒의 데이터속도로 광학 통신시스템으로부터 복수의 채널 비디오 데이터 중 하나를 수신할 수 있는 도시된 시스템에서 필터링은 630-650㎒의 주파수를 통과할 수 있다. 다음에 필터된 전기신호는 다이오드와 같은 전기적 제곱가 회로소자(382)에 제공된다. 이 제곱가 소자 또는 리미터는 수신된 전기신호의 음으로 향하는 부분을 제거하는 것이 바람직하고, 또한 수신된 전기신호의 양으로 향하는 부분을 증폭하는데 사용될 수 있다. 전기신호의 음으로 향하는 부분은 노이즈로서 즉시 식별 가능하며, 따라서 전체 시스템의 신호 대 잡음 비를 제거하기 위해 제거될 수 있다. 다음에리미터(382)로부터의 전기신호 출력은 임계값 이상의 신호를 검출하기 위해 분석되어, 전송된 것으로 인식된다.

바람직한 분광 유사성을 갖는 특히 바람직하고, 특히 경제적인 다중 소스의 구현은 파이버에 결합되는 단일 발신 광원을 제공하는 것이고, 여기서 소스의 출력은 예를 들어 성형 스플리터에 의해 4개의 성분으로 분리된다. 다음에 각각의 분리된 성분은 적당한 레벨로 증폭되고, 이어서 분리되고 증폭된 신호는 개별적인 성형 스플리터에 제공된다. 분리되고 증폭되는 연속하는 소스 채널을 갖는 분리되고 증폭되는 최초 소스의 계층적인 구조는 필수적으로 동일한 분광 특성을 갖는 많은 소를 개발하는데 사용될 수 있다.

간섭을 감소시키는 다른 방법은 서로 다른 노이즈 신호 사이의 상관을 감소시키는 것이다. 도 14에 도시된 소스 전략을 구현할 때에 본 발명자에 의해 관측된 어려움은 서로 다른 소스 사이의 바람직하지 않은 일시적인 상관이다. 이러한 레벨의 상관은 바람직하지 않은 노이즈 신호의 상관 또는 서로 다른 소스와 연관된 서로 다른 통신채널 사이의 상관을 발생할 수 있다. 결과적으로, 바람직한 실시예는 서로 다른 소스를 관련되지 않게 한다. 이것은 서로 다른 소스 채널의 출력 경로 각각을 따라 서로 다른 광학 지연을 삽입함으로써 달성될 수 있다. 이것을 달성하는 한가지 간단한 메커니즘이 도 18에 도시되어 있다. 많은 수의 별개의 소스(400-403)는 예를 들어 도 14에 도시되고 앞에서 논의된 기술을 사용하여 정의되고, 그 결과로 소스는 유사한 분광 대역폭과 분광 세기 분포를 갖는 유사한 광학 출력을 제공한다. 4개의 소스가 도시되어 있지만, 이 시스템은 일반적으로 128개이상의 사용자에 대응하는 128개 이상의 소스를 포함한다.

소스(400-403)의 출력은 서로 다른 소스 사이의 일시적인 상관을 감소시키기 위해 지연을 통해 전송된다. 이러한 광학 지연은 광학 지연 라인 또는 확장된 광학 전송 경로로 구성된다. 각각의 소스가 서로 다른 길이를 갖는 지연 라인을 통과하도록 하는 것이 적당한 지연을 제공하는 가장 바람직한 메커니즘이다. 지연은 대안적으로 서로 다른 광학 경로를 통한 자유 공간 전송을 사용하여 발생될 수 있다. 파이버 지연은 최소한의 공간만을 사용하여 구현되기 때문에 바람직하며, 그 결과로 전체 광학시스템이 본 발명의 상기 태양을 구현하는 시스템에 대한 보다 광범위한 구현을 허용하기에 충분히 작은 공간에 제공될 수 있다. 다시 도 17을 참조하면, 서로 다른 길이를 갖는 단일 모드 파이버(404-407)를 통해 소스(400-403)의 출력을 전달함으로써 적당한 지연이 실시된다. 연속하는 소스에 대한 데이터 속도의 약 1배 및 약 2배 이상 사이의 지연을 제공하기 위해 서로 다른 길이를 갖는 파이버가 선택된다. 대략 622Mbt/sec의 데이터속도를 생각하면, 각각의 바람직한 지연에 대해 약 1½피트의 광파이버(~1.5㎓와 동일)를 추가함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 제 1 소스(400)에 대해서는 이것이 베이스라인을 나타내기 때문에 추가되는 파이버는 없다. 제 2 소스(401)에 대해서는 1.5피트의 추가 파이버(405)가 출력 경로에 포함되고, 제 3 소스(402)에 대해서는 베이스라인 길이의 파이버(404)를 넘어 3피트 길이의 파이버(406)가 제공된다. 유사하게, 소스(403)로부터의 출력은 파이버(404)보다 약 4.5피트(~4.5㎓) 긴 파이버(407)를 통해 결합된다. 전부 128 사용자 이상 또는 동일하게 전부 128 채널의 다중화된데이터일 수 있는 시스템내의 각각의 사용자는 중앙 소스로부터 발신하고, 다른 모든 소스와는 다른 양만큼 지연된 소스를 갖는다. 물론 광학 지연을 달성하는 여러 가지 메커니즘이 주지되어 있고, 유사한 결과를 달성하기 위해 실시될 수 있다고 평가된다.

특히 효율적이라고 관측되는, 간섭을 감소시키는 다른 방법은 소스가 온 상태로 유지되는 시간의 양을 제한하는 데이터 변조 체계의 사용이다. 시간영역 변조된 데이터는 소스를 변조하여 광학 통신시스템에 제공된다. 소스는 직접 변조되거나 소스를 변조할 수 있는 소자를 통해 소스 광을 전송함으로써 변조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 변조는 하나의 2진값이 전송될 때에 지정된 세기의 광펄스가 광학시스템에 제공되고, 다른 2진값이 전송될 때에 광학시스템에 광이 제공되지 않도록 이루어진다. 데이터 스트림을 갖는 소스 변조의 개략적인 예는 도 6에 도시되어 있다.

변조 데이터 스트림에는 일반적으로 변조된 2진 데이터에 대한 데이터속도를 정의하는 클럭이 존재하고, 이들 2진 데이터 스트림은 일반적으로 듀티 사이클로 특징지워진다. 이것은 도 18에 개략적으로 도시되어 있고, 수직 점선으로 나타낸 클럭 사이클 개시를 배경으로 여러 개의 데이터 스트림 (a)-(c)이 도시되어 있다. 통상적으로, 각각의 클럭 사이클은 데이터 주기를 정의하고, 데이터는 클럭 사이클의 일부 또는 전부를 소비할 수 있다. 모든 클럭 사이클이 데이터에 의해 소비되면, 듀티 사이클은 100%라고 일컬어진다. 만약 데이터가 클럭 사이클의 절반만을 소비하면, 듀티 사이클은 50%라고 일컬어진다. 이것은 도 18(a)에 도시되어 있고,시간의 절반이 "온"인 신호로 구성된다. 또한 시스템내의 여러 사용자 또는 채널 사이에 존재하는 간섭을 양을 더욱 감소시키기 위해 시스템내에 광이 주입되는 시간의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 그 자체로, 데이터 변조는 도 18(b)에 도시된 것과 같은 25%의 듀티 사이클 또는 12.5%의 듀티 사이클을 갖는 도 18(c)에 도시된 것과 같은 보다 짧은 듀티 사이클을 갖는 데이터 스트림을 사용하는 본 발명의 특히 바람직한 실시예로 실시된다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 듀티 사이클은 낮기는 하지만 계속 검출 가능한 레벨로 감소되는 것이 바람직하며, 일반적으로 50% 미만의 듀티 사이클을 사용한다. 이것은 어느 한 시점에 광파이버 시스템내에 존재하는 전체 광학 신호를 감소시키는 효과를 갖는다. 다시 말하면, 보다 짧은 듀티 사이클의 사용은 시스템내의 광의 양을 감소시키고, 이에 의해 바람직한 신호가 겪는 간섭의 양과 노이즈 신호가 감소한다. 회로는 듀티 사이클을 상당히 줄이기 위해 존재한다. 그러나, 실질적인 문제로서 듀티 사이클의 감소는 광학 신호가 검출 가능하게 유지되는 정도로 제한되어야 한다. 입력 소스의 증폭 또는 검출 체계의 증폭은 데이터 듀티 사이클의 감소에 비례하여 증가되어야 한다. 다음에 증폭기와 연관된 노이즈 플로어는 듀티 사이클이 얼마나 작게 감소될 수 있는지에 대한 제한을 설정한다. 듀티 사이클은 증폭기 노이즈가 신호를 좌우하게 되는 레벨로 감소될 수 없다.

데이터 소스(도 6에서 146)는 바람직한 듀티 사이클 특성을 갖는 데이터 스트림을 제공하도록 선택될 수 있다. 한편, 일반적으로 임의의 입력 데이터 스트림, 예를 들어 도 18(a)에 도시된 50% 듀티 사이클 스트림이 비교적 짧은 듀티 사이클 펄스로 변환될 수 있도록 보다 큰 융통성을 제공하는 것이 바람직하다. 도 19는 도 18(a)에 도시된 것과 같은 입력 데이터 스트림을 도 18(b) 또는 도 18(c)에 도시된 것과 같은 데이터 스트림으로 변환하는 장치를 개략적으로 나타낸다. 도 19의 회로는 도 6의 변조기(144)와 데이터 소스(146) 사이에 배치된다. 데이터 스트림은 데이터 소스(146)로부터 도 19에 도시된 펄스 변조기(420)로의 입력이다. 전기신호는 신호의 일부분이 지연소자(422)를 통과하도록 2개의 경로를 따라 이동한다. 지연소자(422)는 다른 경로의 지연되지 않은 신호에 대하여 지연을 형성한다. 2개의 신호는 지연되지 않은 신호와 지연된 신호가 모두 "1"인 경우에만 양의 펄스를 발생하는 방식으로 재결합기(424)에 의해 재결합된다. 지연회로(422)는 프로그램 가능한 지연일 수 있거나, 또는 일련의 인버터로 구성될 수 있다. 예를 들어 재결합기는 배타적 OR 게이트일 수 있다. 도 19의 회로를 사용하여, 임의의 선택된 듀티 사이클을 갖는 펄스가 제공될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 강조를 두고 기술되었지만, 본 발명은 여기에 기술된 특정 실시예에 한정되지 않는다. 당업자는 본 발명의 가르침을 유지하면서 본 발명의 특정 실시예에 대해 수정 및 변형이 이루어질 수 있다고 평가할 것이다. 예를 들어, 상기 실시예들은 파이버를 통해 중재되는 통신시스템의 관점에서 기술되었지만, 본 발명의 태양은 대기 광학시스템에서 즉시 사용된다. 그 자체로, 본 발명의 범위는 다음 청구의 범위에 의해 결정되는 것이다.

Claims (17)

1. 복수의 광원;

   복수의 데이터 스트림을 제공하는 복수의 데이터 소스;

   복수의 펄스 변형기;

   복수의 변조기; 및

   대응하는 광원으로부터 광학 출력을 수신하는 복수의 인코더를 포함하고,

   각각의 데이터 소스는 대응하는 펄스 변형기를 통해 대응하는 변조기에 결합되고, 상기 펄스 변형기는 상기 광원이 펄스 변조된 데이터 스트림으로 변조되도록 대응하는 데이터 스트림내의 펄스의 폭을 감소시키며,

   각각의 인코더는 적어도 2개의 값 중 하나를 갖는 N개의 숫자열인 제 1 코드를 구현하는 제 1 분광 필터링 조립체를 포함하고, 광학 챔버는 상기 코드의 한 숫자에 대응하는 N개의 분광 성분으로 광빔을 분리하고, 대응하는 코드 숫자의 값에 따라 각각의 분광 성분을 감쇠시키며, 출력 부호화된 광빔을 발생하기 위해 분광 성분을 재결합함으로써 상기 코드로 입력 광빔을 분광상으로 부호화하며, 상기 제 1 광학 챔버는 제 1 광빔을 분광상으로 부호화하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 코드는 유니폴라 코드 세트로부터 선택되고, 이 세트내의 각각의코드는 이 세트내의 다른 코드와 다른 코드의 보수 사이의 차분에 직교하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   광파이버로부터 신호를 수신하고, 상기 광파이버로부터 전송된 데이터를 복원하기 위해 결합된 복수의 디코더를 추가로 포함하고,

   상기 디코더는 각각 상기 광파이버를 통해 전달된 광신호의 일부분을 대략 동일한 세기의 성분으로 분리하는 위상 무감성 광세기 세퍼레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   각각의 디코더는

   수신된 광의 제 1 및 제 2 성분을 수신하기 위해 결합되고, 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터된 성분을 출력하는, 제 1 코드를 구현하는 제 2 분광 필터링 조립체 및 제 1 코드의 보수를 구현하는 제 3 분광 필터링 조립체; 및

   전기신호 출력을 제공하는, 상기 수신된 광의 상기 제 1 및 제 2 필터된 성분을 수신하기 위해 제공된 광검출기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전기신호 출력은 상기 수신된 광의 상기 제 1 및 제 2 필터된 성분 사이의 차분 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 전기신호 출력은 복원된 데이터와 정반대의 부호를 갖는 전기적 노이즈 신호를 제거하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 전기신호 출력은 전기적 제곱가 검출기를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 펄스 변형기는 지연되지 않은 데이터 경로와 평행하게 지연 경로를 갖는 회로를 포함하고, 상기 지연 경로와 상기 지연되지 않은 경로로부터의 신호는 단축된 펄스를 제공하기 위해 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 지연 경로와 상기 지연되지 않은 경로부터의 신호는 배타적 OR 게이트로 결합되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
10. 복수의 광원;

    상기 복수의 광원의 출력이 지연되고, 제 1 광원은 제 2 광원의 지연보다 크고, 제 3 광원의 지연보다 작은 제 1 양만큼 지연되는 복수의 광학 지연;

    복수의 데이터 스트림을 제공하는 복수의 데이터 소스;

    각각의 데이터 소스가 결합되는 복수의 변조기; 및

    대응하는 광원으로부터의 지연된 광학 출력을 수신하는 복수의 인코더를 포함하고,

    상기 인코더는 각각 적어도 2개의 값을 갖는 N개의 숫자열인 제 1 코드를 구현하는 제 1 분광 필터링 조립체를 포함하고, 광학 챔버는 광빔을 상기 코드의 한 숫자에 대응하는 N개의 분광 성분으로 분리하고, 대응하는 코드 숫자의 값에 따라 각각의 분광 성분을 감쇠시키며, 출력 부호화된 광빔을 발생하기 위해 상기 분광 성분을 재결합함으로써 상기 코드로 입력 광빔을 분광상으로 부호화하고, 제 1 광학 챔버는 제 1 광빔을 분광상으로 부호화하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    광파이버로부터 신호를 수신하고, 상기 광파이버로부터 전송된 데이터를 복원하기 위해 결합된 복수의 디코더를 추가로 포함하고,

    각각의 디코더는 상기 광파이버에 의해 전달된 광신호의 일부분을 대략 동일한 세기의 성분으로 분리하는 위상 무감성 광세기 세퍼레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
12. 제 2 항에 있어서,

    상기 위상 무감성 광세기 세퍼레이터는

    상기 광신호를 수신하고, 상기 광신호를 제 1 편광을 갖는 제 1 광성분과 제 1 편광 감성 소자로부터의 출력으로서 제 2 편광을 갖는 제 2 광성분으로 분리하기 위해 배치된 제 1 편광 감성 소자;

    상기 제 1 광성분이 이동하는 제 1 빔 경로 및 상기 제 2 광성분이 이동하는 제 2 빔 경로;

    상기 제 2 광성분의 편광을 상기 제 1 편광이 지배적인 것으로 변경하는, 상기 제 2 빔 경로를 따라 배치된 편광 변형기;

    상기 제 1 및 제 2 광성분을 수신하고, 상기 제 1 및 제 2 광성분을 제 3 및 제 4 광성분으로 분리하는 빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
13. 제 10 항에 있어서,

    복수의 펄스 변형기;

    복수의 변조기를 추가로 포함하고,

    각각의 데이터 소스는 대응하는 펄스 변형기를 통해 대응하는 변조기에 결합되고, 상기 펄스 변형기는 상기 광원이 상기 펄스 변형기는 펄스 변조된 데이터 스트림으로 변조되도록 대응하는 데이터 스트림내의 펄스의 폭을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    각각의 디코더는

    수신된 광의 제 1 및 제 2 성분을 수신하기 위해 결합되고, 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터된 성분을 출력하는, 제 1 코드를 구현하는 제 2 분광 필터링 조립체 및 제 1 코드의 보수를 구현하는 제 3 분광 필터링 조립체; 및

    전기신호 출력을 제공하는, 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터된 성분을 수신하기 위해 제공된 광검출기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 전기신호 출력은 상기 수신된 광의 제 1 및 제 2 필터된 성분 사이의 차분 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 전기신호 출력은 복원된 데이터와 정반대의 부호를 갖는 전기적 노이즈 신호를 제거하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 전기신호 출력은 전기적 제곱가 검출기를 포함하는 제한회로에 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 통신시스템.