KR20020042322A - Method and Apparatus for Removing Non-Linear Distortion in a Optic Transmitter - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus and method for removing a nonlinear distortion in an optical transmitter is provided to generate a signal in which a level is same and a phase is opposite with a nonlinear distortion signal and transmit only a main signal in which the nonlinear distortion signal is removed by using a pre-distortion type together with a feed-forward type. CONSTITUTION: An input matching unit(215) adjusts an input resistance of a transmitting main signal. A variable signal generating unit(210) generates a signal having a level and a phase corresponding to a uniform rate of the main signal which branches by the first coupling unit(205). An emitting unit(225) converts the main signal into an optical signal and emits an optical energy. An optical detecting unit(230) optically connects to the emitting unit(225) and couples the optical signal emitted from the emitting unit(225) and a signal including a nonlinear distortion component. A temperature sensing unit(235) optically connects to the emitting unit(225) and measures a peripheral temperature of the emitting unit(225). A microprocessor(240) receives a temperature value measured in the temperature sensing unit(235), reads level and phase change data corresponding to the measured temperature value from a memory unit, and corrects a coupling signal outputted from the optical detecting unit(230). The first gain adjusting unit(250) receives the coupling signal outputted from the optical detecting unit(230) and the level and phase change data provided from the microprocessor(240), amplifies the coupling signal to adjust a gain as a signal with a uniform amplitude, and inverts a phase of the adjusted signal at 180 degrees. The third coupling unit(255) combines the signal outputted from the variable signal generating unit(210) with the signal outputted from the first gain adjusting unit(250). The second gain adjusting unit(260) minutely adjusts the signal outputted from the third coupling unit(255) and adjusts a level and a phase for having a uniform amplitude. The second coupling unit(220) combines the signal matched in the input matching unit(215) with the signal outputted from the second gain adjusting unit(260) and provides the combined signal to the emitting unit(225).

Description

광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법{Method and Apparatus for Removing Non-Linear Distortion in a Optic Transmitter}Nonlinear Distortion Removal Apparatus and Method for Optical Transmitter {Method and Apparatus for Removing Non-Linear Distortion in a Optic Transmitter}

본 발명은 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프리디스토션(pre-distortion)과 피드포워드(feed-forward) 방식을 혼용하여 비선형 특성으로 인한 왜곡 성분을 제거하고 레이저 다이오드를 통해 원하는 정보만을 전송하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for removing a nonlinear distortion of an optical transmitter, and more particularly, to remove a distortion component due to a nonlinear characteristic by using a pre-distortion and a feed-forward method, and a laser diode. The present invention relates to a non-linear distortion elimination apparatus and method for transmitting only desired information through an optical transmitter.

일반적으로, 광통신은 신호, 메시지 또는 다른 형태의 정보를 전기적으로 전달하는 전자파와는 달리 레이저광 등의 광영역 전자파를 이용하여 정보를 전송하는 것을 말한다. 음성 및 영상정보가 전기적인 신호로 전환되어 송신기에 전달되면 송신기에서는 이를 빛의 형태로 전환하여 광섬유로 전송한다. 이때, 전기 신호를 빛의 형태로 전환하는 장치는 레이저 또는 발광 다이오드를 사용한다. 광섬유로 전달된 빛은 1초에 수억 내지 수십억 회나 점멸하면서 빛의 속도로 이동하며, 빛의 세기가 약해지는 것을 방지하기 위해 광 신호를 증폭시키는 중계기를 130~140km마다 설치하여 광 신호를 일정하게 유지시킨다. 이와 같이 전달된 광 신호는 다시 수신기를 통해 빛의 형태에서 전기적인 신호로 전환되어 원래의 음성 또는 영상정보가 수신된다. 이러한 광통신은 선명한 음성과 영상을 고속 및 다량으로 전달할 수 있다는 장점이 있고, 구리회선 또는 전파를 이용하는 통신은 속도 및 질적인 면에서 광통신에 비해 현저히 낮은 수준이다.In general, optical communication refers to the transmission of information by using an optical field electromagnetic wave such as a laser beam, unlike an electromagnetic wave that electrically transmits a signal, a message, or another type of information. When the voice and video information is converted into an electrical signal and transmitted to the transmitter, the transmitter converts it into a form of light and transmits it to the optical fiber. In this case, a device for converting the electrical signal into the form of light uses a laser or a light emitting diode. The light transmitted to the optical fiber moves at the speed of light while flickering hundreds of millions to billions of times per second, and the optical signal is kept constant by installing a repeater every 130 to 140 km that amplifies the optical signal to prevent the light intensity from decreasing. Keep it. The optical signal thus transmitted is converted into an electrical signal from the form of light through the receiver to receive the original audio or video information. Such optical communication has an advantage of delivering a high speed and a large amount of clear voice and video, and communication using copper lines or radio waves is significantly lower than optical communication in terms of speed and quality.

일반적인 무선이동통신에 있어서, 광중계기 시스템의 상호변조(IM: Inter Modulation) 및 다이나믹 레이지(dynamic rage)는 광송신기에 의해 많은 제한을 받는다. 이는 전광변환을 하기 위한 주요 소자인 레이저 다이오드가 일반 무선 주파수의 단일칩 고주파 집적회로(MMIC: Monolithic Microwave Integrated Circuit) 또는 증폭기류보다 IM 특성이 나쁘기 때문이다. 이를 위해 고효율 및 고출력의 레이저 다이오드를 사용하여 IM 특성을 개선할 수는 있지만 성능에 비해 고가이기 때문에 효율성이 없으며 고효율 및 고출력 레이저 다이오드의 제작에도 한계에 도달하고 있다. 특히, 최근 들어 서비스 사업자간 통합으로 사용 밴드가 늘어나고 고출력으로 보다 멀리 정보를 전송해야 하기 때문에 그 한계에 대한 해결책이 요구되고 있다. 더욱이 이동통신 가입자가 증가하면서 중계기 사용 FA(Frequency Allocation) 수가 더불어 증가하기 때문에 종래에 레이저 다이오드의 입력에 더 큰 전력의 입력이 요구된다. 대부분의 고효율 및 고출력 레이저 다이오드의 IIP3(Input 3 oder Intercepter Point)이 28dB로 되어 있어 입력이 커질수록 IM은 현저히 나빠지게 되며 이것이 시스템 전체에 영향을 미치게 된다. 따라서, 현재는 레이저 다이오드의 효율(예컨대, 전광변환효율)이 좋은 것을 사용하고 레이저 다이오드 입력 정합을 저항 정합으로 하지 않고 LC 정합을 사용하여 효율을 높이거나 고출력의 레이저 다이오드를 사용하고 있지만, IS-95C 및 IMT-2000에서는 이러한 방법도 한계에 도달하였다고 인식하고 있다.In general wireless mobile communication, intermodulation (IM) and dynamic rage (IM) of an optical repeater system are severely limited by an optical transmitter. This is because the laser diode, which is the main device for all-optical conversion, has a worse IM characteristic than a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) or amplifiers of general radio frequency. For this purpose, IM characteristics can be improved by using high-efficiency and high-power laser diodes, but they are inefficient because they are expensive compared to their performance, and the production of high-efficiency and high-power laser diodes is reaching its limits. In particular, in recent years, there is a need for a solution to the limitations due to the increase in use bands due to the integration between service providers and the transmission of information at a higher power. Moreover, as the number of repeater use FAs increases as the number of mobile subscribers increases, conventionally, a larger power input is required for the input of the laser diode. Most high-efficiency and high-power laser diodes have an input 3-order intercepter point (IIP3) of 28dB, which means that the IM gets significantly worse as the input gets larger, which affects the entire system. Therefore, although the current efficiency of the laser diode (e.g. all-optical conversion efficiency) is used and the laser diode input matching is not used as the resistance matching, the LC matching is used to increase the efficiency or the high power laser diode is used. The 95C and IMT-2000 recognize that this approach has reached its limit.

종래의 광통신 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 송신부(10), 전송부(20) 및수신부(30)로 이루어져 있다. 송신부(10)는 전송하고자 하는 전기 신호(RFin)를 광 신호로 전환하기 위한 수단으로서, 광통신 장치에서 사용되고 있는 발광소자로는 발광 다이오드(LED)와 레이저 다이오드(LD)가 있다. LED는 위상이 무질서한 인코히어런트(incoherence) 광을 이용하여 자연 방출을 하는 것으로, 저속 전송(예컨대, 100Mbps 이하)에 사용되고, 값이 싸고 넓은 온도 범위에서 동작하며 수명도 길다는 장점이 있다. LD는 반도체의 유도 방출을 이용한 코히어런트(coherence) 광을 이용한 것으로, LED보다 구조가 복잡하지만 고속 데이터 전송(예컨대, Gbps)에 사용될 수 있다는 장점이 있다. 전송부(20)는 송신부(10)에서 방출된 광 신호를 광섬유 케이블을 이용하여 전송하기 위한 수단으로, 전송 선로의 재료를 광섬유(optical fiber)로 구축하고 도파 원리를 이용하여 전송하는 광대역 전송로이다. 전송부(20)는 전반사 원리를 이용한 광섬유를 사용하기 때문에 광 신호의 손실 없이 원하는 목적지까지 전송할 수 있다. 수신부(30)는 전송부(20)에서 인가되는 광 신호를 원래의 전기 신호로 전환하기 위한 수단으로, 광통신 장치에서 사용되고 있는 수광소자로는 PN 포토 다이오드, PIN 포토 다이오드, 애버랜치(Avalanche) 포토다이오드, 포토 트랜지스터 등이 있다.As shown in FIG. 1, a conventional optical communication device includes a transmitter 10, a transmitter 20, and a receiver 30. The transmitter 10 is a means for converting an electrical signal RF in to be transmitted into an optical signal. Light emitting devices used in an optical communication device include a light emitting diode (LED) and a laser diode (LD). LEDs emit natural light by using disordered incoherence light in phases, and are used for low-speed transmission (eg, 100Mbps or less), and are inexpensive, operate over a wide temperature range, and have long lifespan. LD is a coherent light using the induced emission of the semiconductor, the structure is more complex than the LED, but has the advantage that it can be used for high-speed data transmission (for example, Gbps). The transmission unit 20 is a means for transmitting the optical signal emitted from the transmission unit 10 using an optical fiber cable, a broadband transmission path for constructing the optical fiber material of the transmission line and transmitting using the waveguide principle to be. Since the transmitter 20 uses the optical fiber using the total reflection principle, the transmitter 20 may transmit to a desired destination without losing an optical signal. The receiver 30 is a means for converting an optical signal applied from the transmitter 20 into an original electrical signal. As a light receiving element used in an optical communication device, a PN photodiode, a PIN photodiode, and an avalanche photo Diodes, phototransistors and the like.

그러나, 이와 같은 종래의 광통신 장치는 비선용 왜곡 성분이 포함된 신호가 전송부(20)를 통해 그대로 수신부(30)로 전달되기 때문에 정보의 정확성을 요구하는 대부분의 광통신 네트워크에는 적합하지 않다. 이를 해결하기 위해, 메인 신호에 포함된 왜곡신호와 크기는 같고 위상이 반대인 신호를 생성하여 왜곡신호를 제거하는 프리 디스토션 방식과 피드 포워드 방식을 이용하고 있다. 프리 디스토션 방식과 피드 포워드 방식은 비선형 왜곡을 줄이는 증폭기 설계 방식을 말하는 것으로, 일반적인 프리 디스토션 방식의 일 실시예는 도 1a에 도시되어 있고, 일반적인 피드 포워드 방식의 일 실시예는 도 1b에 도시되어 있다. 전술한 프리 디스토션 방식과 피드 포워드 방식은 본 기술분야의 통상의 당업자에게 널리 공지된 기술이므로 여기에서는 상세하게 설명하지 않는다. 도 1, 도1a 및 도 1b에 표시된 fa및 fb는 메인 신호를 나타내고, C, D, E, F는 왜곡신호를 나타낸다.However, such a conventional optical communication device is not suitable for most optical communication networks requiring information accuracy because a signal containing a non-linear distortion component is transmitted to the reception unit 30 as it is through the transmission unit 20. In order to solve this problem, a predistortion method and a feedforward method of generating a signal having the same magnitude and opposite phase as the distortion signal included in the main signal and removing the distortion signal are used. The pre-distortion scheme and the feed-forward scheme refer to an amplifier design scheme that reduces nonlinear distortion. An embodiment of the general predistortion scheme is illustrated in FIG. 1A, and an embodiment of the general feed forward scheme is illustrated in FIG. 1B. . The above-mentioned predistortion scheme and feed forward scheme are well known to those skilled in the art and will not be described in detail herein. F a and f b shown in Figs. 1, 1A and 1B represent main signals, and C, D, E, and F represent distortion signals.

그러나, 이와 같은 종래의 광통신 장치는 여러 가지 문제점을 내포하고 있다. 첫째, 광통신 장치는 전기 신호를 광 신호로 변환하여 수십 Km를 전송한 뒤 다시 광 신호를 전기 신호로 변환하여야 하기 때문에 폐쇄 루프를 형성하는 피드 포워드 방식을 적용할 수 없다는 문제가 있다. 둘째, 프리 디스토션 방식은 메인 신호에서 발생할 왜곡을 예측 및 실측하여 임의로 고주파를 발생시키지만 2차 이상의 고주파는 메인 신호와 동일하게 제어할 방법이 없다는 문제가 있다.However, such a conventional optical communication device has various problems. First, the optical communication device has a problem in that it is not possible to apply a feedforward method that forms a closed loop because the optical signal needs to be converted to an optical signal to transmit tens of Km and then converted to an optical signal. Second, the predistortion method generates a high frequency randomly by predicting and measuring a distortion to be generated in the main signal, but there is a problem in that there is no method of controlling the high frequency of the second order or the same as the main signal.

그러므로, 광송신기의 비선형 왜곡 신호를 효과적으로 제거시킬 수 있는 새로운 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for a new technology that can effectively remove the nonlinear distortion signal of the optical transmitter.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 프리 디스토션 방식과 피드 포워드 방식을 혼용함으로써, 비선형 왜곡 신호와 크기는 같고 위상이 반대인 신호를 생성하여 비선형 왜곡 신호를 제거한 메인 신호만을 전송할 수 있는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the first object of the present invention is to use a predistortion method and a feedforward method, so that the nonlinear distortion signal has the same magnitude and opposite phase. Disclosed is an apparatus and method for removing a nonlinear distortion of an optical transmitter capable of generating a signal and transmitting only a main signal from which a nonlinear distortion signal is removed.

본 발명의 제2 목적은 마이크로프로세서를 이용하여 온도 변화에 의한 크기와 위상 변화 데이터를 메모리에 저장하여 온도 변화에 따라 신호의 크기와 위상을 미세 조정함으로써, 온도 변화에 따른 신호 왜곡을 보다 안정적인 제거할 수 있는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The second object of the present invention is to store the size and phase change data due to temperature change in a memory using a microprocessor to finely adjust the size and phase of the signal according to the temperature change, thereby more stably removing signal distortion due to temperature change. The present invention provides a nonlinear distortion elimination apparatus and method for an optical transmitter.

도 1은 종래의 광통신 장치의 구성을 보여주는 회로도이고,1 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional optical communication device,

도 1a는 일반적인 프리 디스토션 방식의 일 실시예를 도시한 회로도이고,Figure 1a is a circuit diagram showing an embodiment of a general pre-distortion scheme,

도 1b는 일반적인 피드 포워드 방식의 일 실시예를 도시한 회로도이고,Figure 1b is a circuit diagram showing an embodiment of a general feed forward method,

도 2는 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치의 구성을 보여주는 블록도이고,2 is a block diagram showing the configuration of a nonlinear distortion elimination apparatus for an optical transmitter according to the present invention;

도 3은 도 2의 일 실시예를 나타내는 회로도이고,3 is a circuit diagram illustrating an embodiment of FIG. 2;

도 4는 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating the operation of the nonlinear distortion elimination apparatus of the optical transmitter according to the present invention.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣♣ Explanation of symbols for the main parts of the drawing ♣

205: 제1 커플링부210: 가변 신호생성부205: first coupling unit 210: variable signal generation unit

215: 입력 정합부220: 제2 커플링부215: input matching unit 220: second coupling unit

225: 발광부230: 광 검출부225: light emitting unit 230: light detector

235: 온도 감지부240: 마이크로프로세서235: temperature sensing unit 240: microprocessor

245: 메모리부250: 제1 이득 조정부245: memory unit 250: first gain adjusting unit

255: 제3 커플링부260: 제2 이득 조정부255: third coupling unit 260: second gain adjustment unit

265: 전송부270: 수광부265: transmission unit 270: light receiving unit

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치에 있어서, 전송하고자 하는 메인 신호의 입력 저항을 조절하는 입력 정합부와; 제1 커플링부에 의해 분기된 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상을 가진 신호를 생성하는 가변 신호생성부와; 메인 신호를 광 신호로 전환하여 광에너지를 방출하는 발광부와; 발광부와 광학적으로 연결되어 있으며, 발광부에서 방출된 광신호와 비선형 왜곡 성분이 포함된 신호를 커플링하는 광 검출부와; 발광부와 광학적으로 연결되어 있으며, 발광부의 주변 온도를 측정하는 온도 감지부와; 온도 감지부에 연결되어 있으며, 온도 감지부에서 측정한 온도값을 수신하여 측정한 온도값에 해당하는 크기와 위상 변화 데이터를 메모리부로부터 추출하여 광 검출부에서 출력된 커플링 신호를 보정하도록 제어하는 마이크로프로세서와; 광 검출부 및 마이크로프로세서에 연결되어 있으며, 광 검출부에서 커플링된 신호와 마이크로프로세서로부터 인가되는 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 수신하고, 커플링된 신호를 증폭하여 일정한 진폭의 신호로 이득 조정함과 동시에 이득 조정된 신호의 위상을 180도 반전시키는 제1 이득 조정부와; 가변 신호생성부와 제1 이득 조정부에 연결되어 있으며, 가변 신호생성부에서 출력된 신호와 제1 이득 조정부에서 출력된 신호를 결합하는 제3 커플링부와; 제3 커플링부에 연결되어 있으며, 제3 커플링부에서 출력된 신호를 미세 조정하여 일정한 진폭을 갖도록 크기와 위상을 조절하는 제2 이득 조정부; 및 입력 정합부 및 제2 이득 조정부에 연결되어 있으며, 입력 정합부에서 정합된 신호와 제2 이득 조정부에서 출력된 신호를 결합하여 발광부로 인가하는 제2 커플링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a nonlinear distortion elimination apparatus for an optical transmitter, comprising: an input matching unit for adjusting an input resistance of a main signal to be transmitted; A variable signal generation unit generating a signal having a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio of the main signal branched by the first coupling unit; A light emitting unit which converts the main signal into an optical signal to emit optical energy; An optical detection unit optically connected to the light emitting unit and coupling an optical signal emitted from the light emitting unit and a signal including a nonlinear distortion component; A temperature sensing unit optically connected to the light emitting unit and measuring an ambient temperature of the light emitting unit; It is connected to the temperature sensing unit, and receives the temperature value measured by the temperature sensing unit and controls to correct the coupling signal output from the optical detector by extracting the magnitude and phase change data corresponding to the measured temperature value from the memory unit. A microprocessor; It is connected to the optical detector and the microprocessor, and receives the magnitude and phase change data according to the temperature signal applied from the microprocessor and the signal coupled from the optical detector, and amplifies the coupled signal to adjust the gain with a constant amplitude signal. A first gain adjuster which inverts the phase of the gain-adjusted signal by 180 degrees; A third coupling unit connected to the variable signal generation unit and the first gain adjustment unit and coupling the signal output from the variable signal generation unit and the signal output from the first gain adjustment unit; A second gain adjustment unit connected to the third coupling unit and configured to finely adjust the signal output from the third coupling unit to adjust a magnitude and a phase to have a constant amplitude; And a second coupling part connected to the input matching part and the second gain adjusting part, for coupling the signal matched by the input matching part and the signal output from the second gain adjusting part to be applied to the light emitting part.

또한, 본 발명은 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법에 있어서, (a) 전송하고자 하는 메인 신호의 입력 저항을 정합하는 단계와; (b) 전송하고자 하는 메인 신호를 분기하여 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상을 가진 신호를 생성하는 단계와; (c) 발광부를 통해 인가되는 메인 신호에 발생할 왜곡 신호를 커플링하는 단계와; (d) 발광부의 주변 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 단계와; (e) (d)단계에서 측정된 온도값에 해당하는 크기와 위상 변화 데이터를 추출하는 단계와; (f) (c)단계에서 커플링된 신호와 (d)단계에서 인가되는 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 수신하고, 커플링된 신호를 증폭하여 일정한 진폭의 신호로 이득 조정함과 동시에 이득 조정된 신호의 위상을 180도 반전시키는 단계; 및 (g) (b)단계에서 생성된 신호와 (f)단계에서 생성된 신호를 결합하여 위상 및 크기를 미세 조정하고, (a)단계에서 정합된 신호와 결합하여 발광부로 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention provides a nonlinear distortion elimination method of an optical transmitter, comprising the steps of: (a) matching the input resistance of the main signal to be transmitted; (b) generating a signal having a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio of the main signal by branching the main signal to be transmitted; (c) coupling a distortion signal to be generated in the main signal applied through the light emitting unit; (d) measuring the ambient temperature of the light emitting unit and converting the digital signal into a digital signal; (e) extracting magnitude and phase change data corresponding to the temperature value measured in step (d); (f) receiving the magnitude and phase change data according to the temperature change applied in step (c) and the temperature signal applied in step (d), amplifying the coupled signal and adjusting the gain to a signal having a constant amplitude. Inverting the phase of the gain adjusted signal by 180 degrees; And (g) finely adjusting phase and magnitude by combining the signal generated in step (b) and the signal generated in step (f), and applying the combined signal to the light emitting unit by combining with the matched signal in step (a). Characterized in that.

본 발명은 전기 신호를 광 신호로 변환하여 전송하고 광 신호를 다시 전기신호로 변환하는 광통신 장치에서 유용하게 적용할 수 있다. 일반적으로 전광 및 광전변환방식에서 사용하는 직접변조방식은 LD에 전기 신호를 인가함으로써 변조되고 광섬유를 통해 전송된 신호는 PD에 의하여 다시 광전 변환되는데 이때 LD의 비선형 특성에 의하여 원하지 않는 신호인 상호변조(IM)가 발생한다. 현재 사용되는 모든 아날로그 직접 변조방식은 이러한 비선형 왜곡에 의한 LD의 특성에 따라 시스템 전체의 IM을 결정한다. 현재 상용화되어 사용되고 있는 무선 통신에서의 광중계기 역시 이러한 제한을 갖고 있으며, 이동전화 가입자의 증가와 이동 전화기 서비스업체의 증가로 인해 서비스해야 할 밴드(Band)와 총 입력 전력이 증가되고 있는데 현재의 LD의 특성으로는 이를 만족할 수 없다. 따라서, IS-95C 및 IMT-2000에 사용될 수 있는 광통신 장치는 LD의 한계와 무관한 특성을 요구하게 되었고, 이를 해결하기 위해 본 발명은 우선 LD에 입력되는 전력의 일부를 커플링한 후, LD 내부에 커플링 PD를 통하여 비선형 왜곡 성분이 포함된 신호를 커플링 한다. 왜곡 성분이 포함된 커플링 신호를 180도 위상 변화시키고 크기를 원래의 메인 신호에서 커플링한 신호와 같게한 뒤 결합하면 위상이 반전된 왜곡 신호만 남고 입력된 신호는 제거된다. 이 위상이 반전된 왜곡 신호를 크기와 위상을 조절하여 왜곡 신호와 크기는 같고 위상이 반대되도록 인가함으로써, 광송신기에서는 비선형 왜곡을 제거할 수 있다. 여기에서 사용된 크기와 위상은 온도와의 함수이기 때문에 소형 마이크로 프로세서를 이용하여 온도 변화에 의한 크기와 위상 변화 데이터를 메모리에 저장한 후 온도 변화에 따라 크기와 위상을 미세 조정해 줌으로써 온도 또는 주위환경 변화에 따른 안정성을 확보할 수 있다.The present invention can be usefully applied to an optical communication device that converts and transmits an electrical signal into an optical signal and converts the optical signal back into an electrical signal. In general, the direct modulation method used in the all-optical and photoelectric conversion methods is modulated by applying an electrical signal to the LD, and the signal transmitted through the optical fiber is photoelectrically converted by the PD again. (IM) occurs. All analog direct modulation schemes currently used determine the system-wide IM based on the characteristics of the LD caused by such nonlinear distortion. Optical repeaters in wireless communications, which are currently commercially available, also have these limitations, and the number of bands and total input power to be serviced is increasing due to the increase in mobile subscribers and mobile phone service providers. This characteristic cannot be satisfied. Therefore, the optical communication device that can be used for IS-95C and IMT-2000 requires a characteristic that is not related to the limitation of LD. To solve this problem, the present invention first couples a part of power input to LD, and then LD. Coupling the signal containing the nonlinear distortion component through the coupling PD inside. When the coupling signal including the distortion component is phase shifted by 180 degrees, the magnitude is equal to the signal coupled from the original main signal, and combined, only the distortion signal in which the phase is reversed remains and the input signal is removed. The non-linear distortion can be eliminated in the optical transmitter by applying the distortion signal in which the phase is inverted is adjusted in magnitude and phase so that the magnitude is the same as the distortion signal and the phase is reversed. Since the magnitude and phase used here is a function of temperature, a small microprocessor is used to store magnitude and phase change data due to temperature changes in memory, and then finely adjust the magnitude and phase according to the temperature change, Stability due to environmental changes can be secured.

이하, 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus and method for removing a nonlinear distortion of an optical transmitter according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치의 구성을 보여주는 블록도로서, 본 발명은 제1 커플링부(205), 가변 신호 생성부(210), 입력 정합부(215), 제2 커플링부(220), 발광부(225), 광 검출부(230), 온도 감지부(235), 마이크로프로세서(240), 메모리부(245), 제1 이득 조정부(250), 제3 커플링부(255), 제2 이득 조정부(260), 전송부(265) 및 수광부(270)로 이루어져 있다.2 is a block diagram showing a configuration of a nonlinear distortion elimination apparatus of an optical transmitter according to the present invention. The present invention provides a first coupling unit 205, a variable signal generator 210, an input matching unit 215, and a second unit. Coupling unit 220, light emitting unit 225, light detector 230, temperature sensor 235, microprocessor 240, memory unit 245, first gain adjusting unit 250, third coupling unit ( 255, a second gain adjuster 260, a transmitter 265, and a light receiver 270.

본 발명에서 사용되는 커플링부(205, 220, 255)는 전기 신호를 분기하거나 결합하는 수동소자로서, 제1 커플링부(205)는 분기 커플러 수단으로 구성하고, 제2 및 제3 커플링부(220, 255)는 결합 커플러 수단으로 구성한다. 제1 커플링부(205)는 메인 신호를 두 개의 신호로 분기하는 역할을 수행하고, 가변 신호 생성부(210)는 제1 커플링부(205)에 연결되어 있고 추후의 광 검출부(230)에서 검출된 메인 신호를 상쇄시키기 위해 일정비(예컨대, -20dB)만큼의 크기와 위상을 가진 신호(예컨대, M2, P2 신호)를 생성하는 역할을 수행한다. 본 발명에서는 가변 신호 생성부(210)를 가변 코일로 구성하여 M2, P2 신호를 주위 환경에 따라 자유롭게 가변할 수 있도록 한다. 입력 정합부(215)는 제1 커플링부(205)에 연결되어 있으며, 입력 저항(예컨대, 50 Ω)을 후술하는 LD의 정격 저항(예컨대, 5내지 8 Ω)에 맞추기 위해 입력 저항을 조절하는 정합 수단으로서, 50 Ω의 LC 정합을 사용한다. 제2 커플링부(220)는 입력 정합부(215) 및 제2 이득 조정부(260)에 연결되어 있으며,입력 정합부(215)를 통과한 메인 신호와 제2 이득 조정부(260)에서 조절된 추후의 왜곡 신호와 크기는 같고 위상이 반대인 신호를 결합하는 역할을 수행한다.Coupling units 205, 220, and 255 used in the present invention are passive elements for branching or combining electrical signals, and the first coupling unit 205 is composed of branch coupler means, and the second and third coupling units 220. 255 constitutes a coupling coupler means. The first coupling unit 205 serves to branch the main signal into two signals, and the variable signal generation unit 210 is connected to the first coupling unit 205 and later detected by the photo detector 230. In order to cancel the main signal, a signal having a magnitude and a phase (eg, M2 and P2 signals) by a certain ratio (eg, -20 dB) is generated. In the present invention, the variable signal generator 210 is configured as a variable coil so that the M2 and P2 signals can be freely changed according to the surrounding environment. The input matching unit 215 is connected to the first coupling unit 205 and adjusts the input resistance to match the input resistance (for example, 50 Ω) to the rated resistance (for example, 5 to 8 Ω) of the LD described later. As a matching means, LC matching of 50 ohms is used. The second coupling unit 220 is connected to the input matching unit 215 and the second gain adjusting unit 260, and is further controlled by the second signal adjusting unit 260 and the main signal passing through the input matching unit 215. It combines signals with the same magnitude and opposite phase as the distortion signal of.

발광부(225)는 제2 커플링부(220)에 연결되어 있으며, 전송하고자 하는 전기 신호(RFin)를 광 신호로 전환하고 발생할 왜곡 신호를 보정하기 위해 피드백 되어 제2 커플링부(220)에 의해 결합된 보정 왜곡 신호를 부가하여 원래의 메인 신호에 근접하는 광 신호를 방출하는 역할을 수행한다. 광통신 장치에 사용되는 발광부(225)에는 발광 다이오드(LED)와 레이저 다이오드(LD)가 있으며, 각 소자의 특징은 아래와 같다.The light emitting unit 225 is connected to the second coupling unit 220, and is fed back to the second coupling unit 220 to convert an electrical signal RF in to be transmitted into an optical signal and correct a distortion signal to be generated. By adding the corrected distortion signal combined to emit an optical signal close to the original main signal. The light emitting unit 225 used in the optical communication device includes a light emitting diode (LED) and a laser diode (LD), and the characteristics of each device are as follows.

LDLD LEDLED 결 합 손 실Bonding loss 3~5[dB]3 ~ 5 [dB] 1~15[dB]1 to 15 [dB] 광 출 력Light output 1~수[mW]1 to [mW] 수 10~수 100[㎼]Number 10-number 100 [㎼] 스 펙 트 럼 폭Spectrum Width 수[nm]Number [nm] 수 100[nm]Number 100 [nm] 광 입 력 레 벨Optical input level -3[dBm]-3 [dBm] -15[dBm]-15 [dBm] 변 조 속 도Modulation Speed 수[Gbps]Number [Gbps] 수 10[Mbps]10 Mbps 유 효 수 명Effective lifespan 1만 시간10,000 hours 100만 시간1 million hours 광섬유와 결합효율Fiber and Coupling Efficiency 양호Good 불량Bad 발 광 원 리Luminescence principle 유도방출Induction 자연방출Natural emission 직 진 성Straight castle 불량Bad 양호Good 가 격price 고가high price 저렴cheap 용 도Usage 고속전송, 장거리통신High speed transmission, long distance communication 저속전송, 단거리통신Low speed transmission, short range communication

본 발명에서는 정보를 고속으로 전송하고 장거리 통신에 적합한 LD를 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to transmit information at high speed and use LD suitable for long distance communication.

광 검출부(230)는 발광부(225)와 광학적으로 연결되어 있으며, 발광부(225) 에서 방출된 광신호와 비선형 왜곡 성분이 포함된 신호를 커플링하는 역할을 수행하는 것으로, 본 발명에서는 일반적으로 포토 다이오드를 사용한다. 포토 다이오드에는 역방향 바이어스 모드에서 동작하는 PN 포토 다이오드와 인위적으로 공핍층을 증대시켜 광신호를 수신하는 PIN 포토 다이오드와 감도가 우수하고 광자에 의해 생성된 전자를 애벌런치 효과에 의해 새로운 전자를 형성하여 방식을 이용하는 애벌런치 포토 다이오드 등이 있으며, 본 발명에서는 전술한 포토 다이오드 중에서 설계 사양에 적합한 임의의 하나를 선택하여 사용할 수 있다.The light detector 230 is optically connected to the light emitter 225 and serves to couple an optical signal emitted from the light emitter 225 and a signal including a nonlinear distortion component. The photodiode is used. In the photodiode, the PN photodiode operating in the reverse bias mode artificially increases the depletion layer and the PIN photodiode receiving the optical signal, and the electrons generated by the photon with high sensitivity and avalanche effect to form new electrons. There is an avalanche photodiode using a method, and in the present invention, any one suitable for a design specification can be selected from the above-described photodiodes.

온도 감지부(235)는 발광부(225)와 연결되어 있으며, 발광부(225)의 온도를 검출하여 온도 변화에 대한 검출값을 측정하기 위한 수단으로서, 본 발명에서는 서미스터(thermister)를 사용한다. 발광부(225)에서 방출하는 광 신호는 온도와의 함수이기 때문에 온도 변화에 아주 민감하다. 따라서, 온도 변화에 따라 보정할 왜곡 신호를 가변시킬 필요가 있다. 서미스터는 발광부(225)의 온도 변화에 대응하여 저항율이 변화는 성질을 이용한 것으로, 자체적으로 분압 저항과 직렬로 연결되어 서미스터의 저항 변화값과 분압 저항의 분압에 의해 온도 전압을 산출한다. 또한, 온도 감지부(235)는 아날로그 온도 센서 또는 디지털 온도 센서를 모두 사용할 수 있으며, 아날로그 온도 센서(예컨대, 서미스터)를 사용하는 경우에는 아날로그/디지털 변환기(A/D 변환기)를 연결하여 아날로그 측정값을 디지털 값으로 변환하는 과정을 수행하여야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 서미스터를 사용하기 때문에 A/D 변환기가 필요하다.The temperature detector 235 is connected to the light emitter 225, and is a means for measuring the temperature of the light emitter 225 and measuring a detection value for the temperature change. In the present invention, a thermistor is used. . The light signal emitted by the light emitter 225 is very sensitive to temperature changes because it is a function of temperature. Therefore, it is necessary to vary the distortion signal to be corrected according to the temperature change. The thermistor uses a property in which the resistivity changes in response to the temperature change of the light emitting unit 225. The thermistor is connected in series with a voltage divider to calculate a temperature voltage based on the resistance change value of the thermistor and the voltage dividing of the voltage divider. In addition, the temperature detector 235 may use both an analog temperature sensor or a digital temperature sensor. When using an analog temperature sensor (eg, thermistor), the temperature sensor 235 may be connected to an analog / digital converter (A / D converter) to measure analog. The process of converting the value to a digital value should be performed. Therefore, in the embodiment of the present invention, an A / D converter is required because the thermistor is used.

마이크로프로세서(240)는 온도 감지부(235)에 연결되어 있으며, 온도 감지부(235)에서 측정한 온도값을 수신하여 측정한 온도값에 해당하는 크기와 위상 변화 데이터를 메모리부(245)로부터 추출하여 광 검출부(230)에서 출력된 커플링 신호를 보정하도록 제어하는 역할을 수행한다. 메모리부(245)는 전술한 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 저장하기 위한 수단으로, ROM(Read OnlyMemory) 또는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM) 등을 사용할 수 있다.The microprocessor 240 is connected to the temperature detector 235, and receives the temperature value measured by the temperature detector 235 and outputs magnitude and phase change data corresponding to the measured temperature value from the memory unit 245. It extracts and serves to control to correct the coupling signal output from the light detector 230. The memory unit 245 may use a read only memory (ROM) or an electrically erasable and programmable ROM (EEPROM) or the like as a means for storing the size and phase change data according to the temperature change described above.

제1 이득 조정부(250)는 광 검출부(230) 및 마이크로프로세서(240)에 연결되어 있으며, 광 검출부(230)에서 수신된 신호와 마이크로프로세서(240)로부터 인가되는 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 수신하고, 수신된 신호를 증폭하여 일정한 진폭의 신호로 이득 조정함과 동시에 이득 조정된 신호의 위상을 180도 쉬프트하는 역할을 수행한다. 제1 이득 조정부(250)는 신호의 이득을 조절하기 위한 증폭기와 위상을 쉬프트하기 위한 지연소자로 구성되어 있다. 광 검출부(230)로부터 인가되는 신호 파형의 변조를 방지하기 위해서는 증폭기를 이용하여 오프셋(offset) 전압 및 이득계수를 조절하여야 하는데, 같은 오프셋의 크기로 진폭이 다른 신호의 온/오프를 결정하면 듀티(duty) 비율이 바뀌게 되어 파형이 변조될 수 있으므로 오프셋 전압 및 이득계수를 조절할 필요가 있다. 오프셋 전압 및 이득계수를 조절하는 방법에는 증폭기에서 출력되는 신호 진폭의 크기가 변하는 것을 측정하여 오프셋 전압 또는 이득계수를 조절하는 피드백을 이용한 방법과 피드백 시간으로 인한 증폭기의 작동 속도 제한을 보안하기 위하여 제안된 방법으로 전치 증폭기(preamplifier)에서 출력되는 신호의 진폭을 측정하여 증폭기의 오프셋 전압을 조절하는 전방궤환(feedforward)을 이용한 방법 등이 있다. 본 발명에서는 후자의 방법(즉, 전방궤환을 이용한 방법)을 이용하여 증폭기의 오프셋 전압 또는 이득계수를 조절한다.The first gain adjuster 250 is connected to the light detector 230 and the microprocessor 240, and has a magnitude and phase change depending on a signal received from the light detector 230 and a temperature change applied from the microprocessor 240. It receives data, amplifies the received signal to gain adjustment to a signal of constant amplitude, and simultaneously shifts the phase of the gain-adjusted signal by 180 degrees. The first gain adjusting unit 250 includes an amplifier for adjusting the gain of the signal and a delay element for shifting the phase. In order to prevent the modulation of the signal waveform applied from the light detector 230, an offset voltage and a gain coefficient should be adjusted by using an amplifier. Because the duty ratio can change and the waveform can be modulated, it is necessary to adjust the offset voltage and gain factor. The method of adjusting the offset voltage and gain coefficient is proposed to measure the variation in the amplitude of the signal output from the amplifier, and to use the feedback to adjust the offset voltage or gain coefficient, and to secure the operating speed limit of the amplifier due to the feedback time. In this method, there is a method using a feedforward for adjusting the offset voltage of the amplifier by measuring the amplitude of the signal output from the preamplifier. In the present invention, the latter method (that is, the method using the forward feedback) is used to adjust the offset voltage or gain coefficient of the amplifier.

제3 커플링부(255)는 가변 신호생성부(210) 및 제1 이득 조정부(250)에 연결되어 있으며, 가변 신호생성부(210)에서 생성된 신호와 제1 이득 조정부에서 이득 조절 및 위상 변화된 신호를 결합하여 광 검출부(230)에서 생성된 왜곡 신호와 크기는 같고 위상이 반대인 신호를 생성하는 역할을 수행한다. 제2 이득 조정부(260)는 제3 커플링부(255)에 연결되어 있으며, 제3 커플링부(255)에서 출력된 신호를 일정한 진폭을 갖도록 크기와 위상을 조절하여 제2 커플링부(220)로 인가하는 역할을 수행한다. 제2 이득 조정부(260)는 전술한 제1 이득 조정부와 동일하게 신호의 이득을 조절하기 위한 증폭기와 위상을 쉬프트하기 위한 지연소자로 구성되어 있다.The third coupling unit 255 is connected to the variable signal generation unit 210 and the first gain adjustment unit 250, and the gain generated from the signal generated by the variable signal generation unit 210 and the first gain adjustment unit are changed in phase. The signals are combined to generate a signal having the same magnitude and opposite phase as the distortion signal generated by the photo detector 230. The second gain adjusting unit 260 is connected to the third coupling unit 255 and adjusts the magnitude and phase of the signal output from the third coupling unit 255 to have a constant amplitude to the second coupling unit 220. It performs the role of authorizing. The second gain adjusting unit 260 is composed of an amplifier for adjusting the gain of the signal and a delay element for shifting the phase, similar to the first gain adjusting unit described above.

전송부(265)는 발광부(225)와 광학적으로 연결되어 있으며, 발광부(225)에서 방출된 광 신호를 광섬유 케이블을 이용하여 원하는 목적지까지 전송하는 역할을 수행한다. 광섬유 케이블은 빛의 전송을 목적으로 투명도가 매우 좋은 석영(이산화규소)으로 만들어진 머리카락보다 가는 유리로 되어 있으며, 중심부에 가느다란 (굴절률이 큰) 유리로 된 코어(core)와 이것을 둘러싸고 있는 (굴절률이 작은) 클래딩(cladding) 및 이들을 피복하고 있는 자켓(jacket)으로 이루어져 있다. 코어의 지름은 1/1000mm 정도이며, 광섬유의 한쪽 끝 속으로 레이저광을 보내면 코어와 클래딩의 경계면에서 전반사를 계속하면서 빛이 외부로 도출되지 않고 진행할 수 있다. 광섬유의 전송 특성 중 문제가 되는 것이 분산 특성으로서, 분산 특성은 전송 신호의 대역폭을 제한하여 파형의 퍼짐 현상을 초래하여 정보 전송 용량을 제한하는 특성이다. 분산 특성에는 색 분산과 모드 분산이 있으며, 색 분산은 광섬유의 재료인 유리의 굴절률이 전파하는 빛의 파장에 의해 변화되어 일어나는 파형의 벌어짐 현상이고, 모드 분산은 광섬유 내를 전파하는 여러 모드간의 속도차에 의한 모드간의 간섭에 의한 파형의 벌어짐 현상이다. 모드 분산은 다중 모드에서 크게 문제가 되지만, 언덕형 광섬유를 사용하면 분산을 최소화 할 수 있다.The transmitter 265 is optically connected to the light emitter 225, and transmits an optical signal emitted from the light emitter 225 to a desired destination using an optical fiber cable. Fiber optic cables are made of thinner glass than hair made of quartz (silicon dioxide), which is very transparent for the purpose of transmitting light, and has a thin core at the center and a surrounding (refractive index) It consists of a small cladding and a jacket covering them. The diameter of the core is about 1 / 1000mm, and by sending a laser beam into one end of the optical fiber, it is possible to continue the total reflection at the interface between the core and the cladding, and the light can proceed without leading to the outside. A problem among the transmission characteristics of optical fibers is dispersion characteristic, which is a characteristic of limiting the information transmission capacity by limiting the bandwidth of the transmission signal to cause the spread of the waveform. Dispersion characteristics include color dispersion and mode dispersion, and color dispersion is a phenomenon of wave formation caused by the change of the wavelength of light propagating in the refractive index of glass, which is the material of optical fiber, and mode dispersion is the velocity between various modes propagating in the optical fiber. This is a phenomenon of waveform spreading due to interference between modes due to differences. Mode dispersion is a major problem in multimode, but using a hill-shaped fiber can minimize dispersion.

수광부(270)는 전송부(265)와 광학적으로 연결되어 있으며, 전송부(265)에서 인가되는 광 신호를 원래의 전기 신호로 전환하여 원래의 메인 신호와 동일한 출력 신호(RFout)를 획득하는 역할을 수행한다. 도 1에 설명한 바와 같이, 수광부(270)에 사용할 수 있는 수광소자에는 PN 포토 다이오드, PIN 포토 다이오드, 애버랜치(Avalanche) 포토다이오드, 포토 트랜지스터 등이 있지만, 본 발명에서는 일반적인 PN 포토 다이오드를 사용한다.The light receiver 270 is optically connected to the transmitter 265, and converts an optical signal applied from the transmitter 265 into an original electrical signal to obtain an output signal RF out identical to the original main signal. Play a role. As illustrated in FIG. 1, a light receiving element that can be used for the light receiving unit 270 includes a PN photodiode, a PIN photodiode, an avalanche photodiode, a phototransistor, and the like. In the present invention, a general PN photodiode is used. .

이하에서는, 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법에 대한 동작 관계를 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation relationship of the nonlinear distortion elimination apparatus and method of the optical transmitter according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 도 2의 일 실시예를 나타내는 회로도이고, 도 4는 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치의 동작을 설명하는 흐름도이다. 도 3의 ⓐ내지 ⓗ는 본 발명을 구성하는 주요 소자를 통과한 후의 출력 신호를 나타내는 기호이며, 도 2와 동일한 구성요소는 동일 참조 부호로 표시하였다. 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치의 일 실시예에 대한 설명은 도 3에 도시한 것으로 충분하기 때문에 여기에서는 설명하지 않고, 본 발명의 동작을 설명하는 도 4에 도 3의 구성 소자를 인용하는 형식을 취한다.3 is a circuit diagram illustrating an embodiment of FIG. 2, and FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of a nonlinear distortion elimination apparatus of an optical transmitter according to the present invention. 3 to 3 are symbols representing output signals after passing through the main elements constituting the present invention, and the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. Since the description of one embodiment of the nonlinear distortion elimination apparatus of the optical transmitter according to the present invention is sufficient as shown in FIG. 3, the description of the component of FIG. Take the form of a citation.

먼저, 커플러(CP1)는 전송하고자 하는 메인 신호(ⓐ)를 분기하여 입력 정합부(예컨대, LC 정합회로)와 지연소자(D1)로 인가한다. 지연소자(D1)는 인가된 메인 신호(ⓐ)를 수신하여 메인 신호(ⓐ)의 일정비(-20dB)에 해당하는 크기와 위상을 가진 신호(ⓑ)를 생성한다(S405). 이 신호(ⓑ)는 추후에 보정할 신호 중에 왜곡 성분만을 남기고 신호(fa, fb)를 제거하기 위해 사용된다. 포토 다이오드(PD1)는 LD에 인가된 메인 신호(fa, fb)에 왜곡 성분(C, D)이 포함된 신호(ⓒ)를 생성한다(S410). 여기에서, 왜곡 성분 C=2fa-fb이고, D=2fb-fa인 크기와 위상을 갖는다. 포토 다이오드(PD1)에 의해 생성된 신호(ⓒ)는 증폭기(AMP1)에 의해 오프셋(offset) 전압 및 이득계수가 조절된다(S415).First, the coupler CP1 branches the main signal ⓐ to be transmitted and applies it to an input matching unit (eg, an LC matching circuit) and a delay element D1. The delay element D1 receives the applied main signal ⓐ and generates a signal ⓑ having a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio (-20 dB) of the main signal ⓐ (S405). This signal ⓑ is used to remove the signals f a and f b leaving only the distortion component in the signal to be corrected later. The photodiode PD1 generates a signal ⓒ including the distortion components C and D in the main signals f a and f b applied to the LD (S410). Here, the distortion components C = 2f a -f b and D = 2f b -f a have a magnitude and phase. The signal ⓒ generated by the photodiode PD1 is adjusted by the amplifier AMP1 to offset voltage and gain coefficient (S415).

동시에, 서미스터(Th)는 LD의 주변 온도를 측정한다(S420). 서미스터(Th)에는 분압 저항(R)과 직렬로 연결되어 있기 때문에 서미스터(Th)의 저항 변화값과 분압 저항(R)의 분압에 의해 온도 전압을 산출한다. 산출된 온도 전압은 A/D 변환부(237)에 의해 디지털 신호로 변환(S425)되어 마이크로프로세서(240)에 인가된다. 마이크로프로세서(240)는 측정된 온도에 해당하는 크기 및 위상 변화 데이터를 메모리부(245)에서 추출(S430)하여 D/A 변환부(239)를 통해 지연소자(D2)로 해당 데이터를 인가한다(S435).At the same time, the thermistor Th measures the ambient temperature of the LD (S420). Since the thermistor Th is connected in series with the voltage dividing resistor R, the temperature voltage is calculated by the resistance change value of the thermistor Th and the partial pressure of the voltage dividing resistor R. The calculated temperature voltage is converted into a digital signal by the A / D converter 237 (S425) and applied to the microprocessor 240. The microprocessor 240 extracts the magnitude and phase change data corresponding to the measured temperature from the memory unit 245 (S430) and applies the corresponding data to the delay element D2 through the D / A converter 239. (S435).

지연소자(D2)는 D/A 변환부(239)를 통해 입력되는 크기 및 위상 변화 데이터를 기초로 하여 증폭기(AMP1)에 의해 이득 조정된 신호를 180도 반전시킨 신호(ⓓ)를 생성한다(S440). 여기에서, 원하지 않은 왜곡 성분인 C, D가 포함된 신호(ⓓ)는 메인 신호에서 분기되어 지연소자(D1)에 의해 생성된 신호(ⓑ)와 크기는 같고 위상이 반대가 되도록 조정하여야 한다. 커플러(CP3)는 신호(ⓑ)와 신호(ⓓ)를 결합하여 신호(ⓔ)를 생성하여 증폭기(AMP2) 및 지연소자(D3)에 의해 위상 및 크기를 미세 조정한다(S445). 즉, 신호(ⓓ)의 fa, fb성분은 신호(ⓑ)의 fa, fb성분과 크기는 같고 위상이 반대이기 때문에 두 신호(ⓑ, ⓓ)를 결합하게 되면 신호(ⓓ)의 C, D 성분만 남게 된다. 또한, 신호(ⓔ)는 증폭기(AMP2) 및 지연소자(D3)에 의해 위상 및 크기를 미세 조정되어 신호(ⓕ)로 변환된다. 신호(ⓔ)를 신호(ⓕ)로 변환하는 이유는 보다 정확하고 안정되게 왜곡 성분을 제거하기 위함이다. 미세 조정된 신호(ⓕ)는 커플러(CP2)에 의해 정합된 메인 신호(ⓐ)와 결합되어 신호(ⓖ)가 최종적으로 생성된다. 신호(ⓖ) 중 C, D 성분은 LD에서 발생하는 왜곡 성분과 크기가 같고 위상이 반대이므로 이 신호(ⓖ)를 LD에 인가하면 왜곡 성분이 제거되고 전송하고자 하는 메인 신호(fa, fb)만 남게 된다. LD는 보정된 신호를 광 신호로 변환하여 광섬유 케이블을 통해 외부로 전송한다(S450). 광섬유 케이블에 의해 전송된 광 신호는 포토 다이오드(PD2)에 의해 전기 신호로 변환되어 최초의 메인 신호(ⓐ)와 동일한 출력 신호(ⓗ)가 추출된다(S455).The delay element D2 generates a signal ⓓ in which the gain adjusted by the amplifier AMP1 is inverted by 180 degrees based on the magnitude and phase change data input through the D / A converter 239 ( S440). Herein, the signal ⓓ including the unwanted distortion components C and D is branched from the main signal to be the same as the signal ⓑ generated by the delay element D1 and the phase is adjusted to be reversed. The coupler CP3 combines the signal ⓑ and the signal ⓓ to generate a signal ⓔ to finely adjust the phase and magnitude by the amplifier AMP2 and the delay element D3 (S445). That is, since the f a and f b components of the signal ⓓ are the same in magnitude and opposite in phase with the f a and f b components of the signal ⓑ, when the two signals ⓑ and ⓓ are combined, Only the C and D components remain. Further, the signal ⓔ is finely adjusted in phase and magnitude by the amplifier AMP2 and the delay element D3 and converted into a signal ⓕ. The reason for converting the signal ⓔ to the signal ⓕ is to remove the distortion component more accurately and stably. The finely adjusted signal ⓕ is combined with the main signal ⓐ matched by the coupler CP2 to finally generate the signal ⓖ. Since the C and D components of the signal ⓖ are the same in magnitude and opposite in phase to the distortion components generated from LD, applying this signal to LD removes the distortion components and transmits the main signals f a and f b. ) Will remain. The LD converts the corrected signal into an optical signal and transmits it to the outside through an optical fiber cable (S450). The optical signal transmitted by the optical fiber cable is converted into an electrical signal by the photodiode PD2 to extract the same output signal ⓗ as the first main signal ⓐ (S455).

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부한 특허청구범위 내에서 다양하게 변경 가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있을 것이다.The above description is only for explaining one embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be variously changed within the scope of the appended claims. For example, the shape and structure of each component specifically shown in the embodiment of the present invention may be modified.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치 및 방법에 의하면, 온도 변화 및 주위환경에 따른 왜곡 성분을 효과적으로 제거함으로써, 고효율, 고출력의 레이저 다이오드가 필요한 광송신기에 적용하여 넓은 동적 레이지 및 양호한 상호변조 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the non-linear distortion elimination apparatus and method of the optical transmitter according to the present invention, by effectively removing the distortion component according to the temperature change and the surrounding environment, it is applied to the optical transmitter that requires a high efficiency, high power laser diode, a wide dynamic Lazy and good intermodulation characteristics are obtained.

또한, 본 발명은 넓은 밴드로 인한 총 전력의 증가로 서비스의 한계를 갖고 있는 IS-95, 통합형 광중계기 및 IMT-2000용 광송신기에 유용하게 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be usefully applied to IS-95, integrated optical repeater and IMT-2000 optical transmitter having a service limit due to the increase of the total power due to the wide band.

Claims (13)

광송신기의 비선형 왜곡 제거장치에 있어서,In the nonlinear distortion elimination device of the optical transmitter, 전송하고자 하는 메인 신호의 입력 저항을 조절하는 입력 정합부;An input matching unit adjusting an input resistance of a main signal to be transmitted; 제1 커플링부에 의해 분기된 상기 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상을 가진 신호를 생성하는 가변 신호생성부;A variable signal generation unit generating a signal having a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio of the main signal branched by a first coupling unit; 상기 메인 신호를 광 신호로 전환하여 광에너지를 방출하는 발광부;A light emitting unit which converts the main signal into an optical signal to emit optical energy; 상기 발광부와 광학적으로 연결되어 있으며, 상기 발광부에서 방출된 광신호와 비선형 왜곡 성분이 포함된 신호를 커플링하는 광 검출부;An optical detection unit optically connected to the light emitting unit and coupling an optical signal emitted from the light emitting unit and a signal including a nonlinear distortion component; 상기 발광부와 광학적으로 연결되어 있으며, 상기 발광부의 주변 온도를 측정하는 온도 감지부;A temperature sensing unit optically connected to the light emitting unit and measuring an ambient temperature of the light emitting unit; 상기 온도 감지부에 연결되어 있으며, 상기 온도 감지부에서 측정한 온도값을 수신하여 측정한 상기 온도값에 해당하는 크기와 위상 변화 데이터를 메모리부로부터 추출하여 상기 광 검출부에서 출력된 커플링 신호를 보정하도록 제어하는 마이크로프로세서;A coupling signal output from the light detector by extracting magnitude and phase change data corresponding to the temperature value measured by the temperature detector and receiving the temperature value measured by the temperature detector. A microprocessor controlling to calibrate; 상기 광 검출부 및 상기 마이크로프로세서에 연결되어 있으며, 상기 광 검출부에서 커플링된 신호와 상기 마이크로프로세서로부터 인가되는 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 수신하고, 상기 커플링된 신호를 증폭하여 일정한 진폭의 신호로 이득 조정함과 동시에 이득 조정된 신호의 위상을 180도 반전시키는 제1 이득 조정부;It is connected to the optical detector and the microprocessor, and receives a signal coupled from the optical detector and magnitude and phase change data according to a temperature change applied from the microprocessor, and amplifies the coupled signal to a constant amplitude. A first gain adjusting unit which adjusts the gain of the signal and simultaneously inverts the phase of the gain-adjusted signal by 180 degrees; 상기 가변 신호생성부와 상기 제1 이득 조정부에 연결되어 있으며, 상기 가변 신호생성부에서 출력된 신호와 상기 제1 이득 조정부에서 출력된 신호를 결합하는 제3 커플링부;A third coupling unit connected to the variable signal generation unit and the first gain adjustment unit and coupling a signal output from the variable signal generation unit and a signal output from the first gain adjustment unit; 상기 제3 커플링부에 연결되어 있으며, 상기 제3 커플링부에서 출력된 신호를 미세 조정하여 일정한 진폭을 갖도록 크기와 위상을 조절하는 제2 이득 조정부; 및A second gain adjustment unit connected to the third coupling unit and configured to finely adjust the signal output from the third coupling unit to adjust size and phase to have a constant amplitude; And 상기 입력 정합부 및 상기 제2 이득 조정부에 연결되어 있으며, 상기 입력 정합부에서 정합된 신호와 상기 제2 이득 조정부에서 출력된 신호를 결합하여 상기 발광부로 인가하는 제2 커플링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.A second coupling part connected to the input matching part and the second gain adjusting part, for coupling the signal matched by the input matching part and the signal output from the second gain adjusting part to be applied to the light emitting part; Nonlinear distortion elimination device for optical transmitter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 발광부와 광학적으로 연결되어 있으며, 상기 발광부에서 방출된 광 신호를 광섬유 케이블을 이용하여 원하는 목적지까지 전송하는 전송부; 및A transmission unit optically connected to the light emitting unit and transmitting an optical signal emitted from the light emitting unit to a desired destination using an optical fiber cable; And 상기 전송부와 광학적으로 연결되어 있으며, 상기 전송부로부터 전달되는 광 신호를 전기 신호로 변환하는 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.And a light receiving unit optically connected to the transmitting unit and converting an optical signal transmitted from the transmitting unit into an electrical signal. 제1항에 있어서, 상기 입력 정합부는 LC 정합회로를 사용하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the input matching unit uses an LC matching circuit. 제1항에 있어서, 상기 발광부는 레이저 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the light emitting unit uses a laser diode. 제1항에 있어서, 상기 온도 감지부는 서미스터를 사용하며, 상기 서미스터에서 측정한 아날로그 온도값을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the temperature sensing unit uses a thermistor and includes an analog / digital converter for converting the analog temperature value measured by the thermistor into a digital signal. 제1항에 있어서, 상기 제1 이득 조정부 및 상기 제2 이득 조정부는 입력된 신호의 이득을 조절하기 위한 증폭기와 위상을 쉬프트하기 위한 지연소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the first gain adjusting unit and the second gain adjusting unit comprise an amplifier for adjusting the gain of the input signal and a delay element for shifting the phase. 제1항에 있어서, 상기 가변 신호생성부에서 생성하는 상기 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상은 상기 메인 신호의 -20dB인 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio of the main signal generated by the variable signal generator are -20 dB of the main signal. 제1항에 있어서, 상기 광 검출부는 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 1, wherein the photo detector uses a photodiode. 제2항에 있어서, 상기 수광부는 포토 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거장치.The apparatus of claim 2, wherein the light receiving unit uses a photodiode. 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법에 있어서,In the non-linear distortion removal method of the optical transmitter, (a) 전송하고자 하는 메인 신호의 입력 저항을 정합하는 단계;(a) matching an input resistance of a main signal to be transmitted; (b) 전송하고자 하는 메인 신호를 분기하여 상기 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상을 가진 신호를 생성하는 단계;(b) branching a main signal to be transmitted to generate a signal having a magnitude and a phase corresponding to a predetermined ratio of the main signal; (c) 발광부를 통해 인가되는 상기 메인 신호에 발생할 왜곡 신호를 커플링하는 단계;(c) coupling a distortion signal to be generated in the main signal applied through the light emitting unit; (d) 상기 발광부의 주변 온도를 측정하여 디지털 신호로 변환하는 단계;(d) measuring the ambient temperature of the light emitting unit and converting the digital signal into a digital signal; (e) 상기 (d)단계에서 측정된 온도값에 해당하는 크기와 위상 변화 데이터를 추출하는 단계;(e) extracting magnitude and phase change data corresponding to the temperature value measured in step (d); (f) 상기 (c)단계에서 커플링된 신호와 상기 (d)단계에서 인가되는 온도 변화에 따른 크기와 위상 변화 데이터를 수신하고, 상기 커플링된 신호를 증폭하여 일정한 진폭의 신호로 이득 조정함과 동시에 이득 조정된 신호의 위상을 180도 반전시키는 단계; 및(f) receiving the signal coupled in step (c) and the magnitude and phase change data according to the temperature change applied in step (d), amplifying the coupled signal, and adjusting the gain to a signal having a constant amplitude. Simultaneously inverting the phase of the gain adjusted signal by 180 degrees; And (g) 상기 (b)단계에서 생성된 신호와 상기 (f)단계에서 생성된 신호를 결합하여 위상 및 크기를 미세 조정하고, 상기 (a)단계에서 정합된 신호와 결합하여 상기 발광부로 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법.(g) finely adjusting phase and magnitude by combining the signal generated in step (b) and the signal generated in step (f), and applying the combined signal to the light emitting unit in combination with the matched signal in step (a). Nonlinear distortion elimination method of the optical transmitter comprising a step. 제10항에 있어서,The method of claim 10, (h) 상기 발광부에서 방출되는 광 신호를 광섬유 케이블을 이용하여 원하는 목적지까지 전송하는 단계; 및(h) transmitting the optical signal emitted from the light emitting unit to a desired destination using an optical fiber cable; And (i) 상기 (h)단계에서 전송되는 광 신호를 전기 신호로 변환하여 출력 신호를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법.and (i) converting the optical signal transmitted in step (h) into an electrical signal and extracting an output signal. 제10항에 있어서, 상기 (b)단계에서 생성하는 상기 메인 신호의 일정비에 해당하는 크기와 위상은 상기 메인 신호의 -20dB인 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법.12. The method of claim 10, wherein the magnitude and phase of the main signal generated in step (b) correspond to -20 dB of the main signal. 상기 (b)단계에서 생성된 신호와 상기 (f)단계에서 생성된 상기 왜곡 신호를 제외한 신호는 크기는 같고 위상이 반대인 것을 특징으로 하는 광송신기의 비선형 왜곡 제거방법.And a signal excluding the signal generated in the step (b) and the distortion signal generated in the step (f) are equal in magnitude and opposite in phase.
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