KR20060122853A - 광자 밀도 파들을 이용한 공간-시간 코딩된 확산-ｉｒ네트워킹 - Google Patents

Abstract

네트워크 및 그 동작 방법과 아울러서, 다중경로 신호로 인해서 약해지는 단점을 감소시키기 위해서 IR 통신에 대해서 부가적인 물리적 층 개념을 갖는 네트워크 구성요소가 제공된다. 제 1 측면에서, 원래의 IR 신호에서 광자 밀도 파(PDW)가 사용된다. 제 2 측면에서, 분리되어 어드레스가능한 구성요소로 어레이 형태를 갖는 IR 소스들 및 검출기들이 사용된다. 제 3 측면에서, 다중경로를 이용하여 데이터 통신 속도를 증가시키기 위한 공간-시간 코딩이 사용된다. 제 4 측면에서, 공간-시간 코딩은 PDW 구성요소들의 스펙트럼 합성을 엔지니어링함으로써 주어진 실내 환경에 대해서 적응하여 최적화된다. 제 5 측면에서, 임의의 주어진 환경에 대해서 실내 채널 활용을 최적화시키기 위한 일련의 도구가 제공된다. 이러한 도구들은 IR 주파수로부터 PDW 변조로 주파수의 중앙 주파수가 이동하는 것을 이용한다. 제 6 측면에서 PDW 여기된 IR 어레이들은 공간-시간 코딩으로 수행된다.

네트워크, 다중경로 신호, 물리적 층, 광자 밀도 파, 스펙트럼 합성

Description

광자 밀도 파들을 이용한 공간-시간 코딩된 확산-ＩＲ 네트워킹{Space-time coded diffuse-IR networking with photon density waves}

본 발명은 무선 전자통신 시스템들 및 그 동작 방법들, 상세하게는, 무선 실내 전자통신 네트워크들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적외선 전자통신 네트워크, 특히 실내에서 사용하기 위한 적외선 전자통신 네트워크들에 관한 것이다. 본 발명은 특히 근거리 통신망(LAN)과 같은 공유 자원 네트워크들 및 그러한 네트워크들을 위한 네트워크 구성요소들에 관한 것이다. 본 발명은 또한 네트워크 요소들 및 장치들은 물론이고 유사-확산 멀티-스폿 무선 실내 네트워킹을 위한 적외선 통신 채널 최적화에 관한 것이다.

최근에는 무선 전자통신에 대한 관심이 증가하고 있는데, 예를 들면, 무선 또는 광 통신 방법이 있다(1997년 IEEE 의사록, 85권, No.2, 265면, J.M.Kahn, J.R.Barry의 "무선 적외선 통신", 1991년 광학 논문집, 제16권, 300면, M.Saffman, D.Z. Anderson의 "멀티모드 섬유상에서 통신 채널을 모드 멀티플렉싱 및 홀로그래픽 디멀티플렉싱"). 특히, 적외선(IR)광 무선 통신들이 관심사가 되었다. IR을 통신에 응용하는 것에 관한 일반적인 정보는 1994년, Kluwer Academic에서, J.R.Barry의 "무선 적외선 통신"에서 찾아 볼 수 있다. IR 무선은 많은 응용들에 대해서 실제적인 기반을 형성하며 유선 링크들 또는 무선 주파수(RF) 무선이 최상으로 실시되지 않는 환경에서 해결책을 제공한다. 넓은 응용성을 위해서, 무선 링크는 작고, 전력 소모가 적으며, 정렬이 용이해야 하며(또는 정렬할 필요가 없어야 하며), 심지어는 배경 잡음이나 다른 사용자로 부터의 간섭에 강해야 한다. 실내 무선 통신에 대한 전송 매체로서, 적외선은 무선에 비해서 여러가지 장점이 있는데, 예를 들면 높은 비트 레이트에 대해서 제한되지 않는 큰 대역폭 및 벽이나 불투명 격벽에 의해서 격리된 방에서 동작하는 링크들 사이에서 간섭이 없다는 것이다. 더욱이 적외선 소자는 가격이 저렴하고, 작으며, 소비 전력이 작다.

적외선(IR) 기반 무선 LAN(WLAN) 기술을 분류하는 한가지 방법은 통신 채널에서 그 전파 특성(propagation property)들을 고려하는 것이다. 종래 기술에 기술된 것으로서, 적외선(IR) WLAN 방법에 대한 적어도 세개의 기본 카테고리가 존재한다. 이들은 a) 시야 라인(Line-of-Sight), b)확산(Diffusion), c) 멀티-스폿(MS) 또는 유사-확산 멀티-스폿(QDMS) 구성이다.

LOS-IR-WLAN은 최상의 채널 대역폭(BW) 및 신호대 잡음비(SNR)를 제공한다. 그러므로 그것은 가장높은 데이터 레이트이다. 그러나, 이는 세심한 정렬 및 포커싱을 통해서 얻을 수 있다. 더욱이, 그것은 물체를 방해하는 것으로 인한 경로 손실에 대한 가장 높은 감도를 갖는다. 실내 환경에서 가구의 이동이나 일시적으로 벽을 설치하는 것은 필연적인 네트워크 다운 시간 및 비용과 함께 빔의 재-경로설정이 필요할 수 있다. 후자의 문제로 인해서, 이 방법은, 실내 응용과 같은, 저가 설치 및 번잡한 채널 트래픽 환경에서는 적합하지 않다. 또한 시력 보호도 보안상 의 문제가 될 수 있다.

최근에, 실내 물체로부터의 반사를 이용하는 확산 통신의 가능성으로 인해서 IR 기술이 더욱 각광받고있다. 이 방법에서, 시야 라인(LOS) 통신은 종래의 경우에서와는 달리 요구되지 않는다. 이로 인해서 많은 정렬 문제를 회피하게 되지만 더 낮은 데이터 속도를 지원할 수 있을 뿐이다. 확산 적외선을 이용하여, 검출기는 소스로부터의 다중경로 실내 전파 후에 IR 신호로 변조된 데이터 심볼을 수신한다. 이 다중경로가 데이터 심볼 시간 프레임에 대해서 검출기에서 파괴적인 간섭을 야기시키면, 이 데이터는 수신되지 않거나 또는 많은 에러를 갖는다. 이를 제거하기 위해서, 이미징 수신기가 사용될 수 있다. 이는 복잡하고 높은 용량을 사용하는데는 비싸다. D-IR-WLAN은 주변 물체로 부터의 많은 반사로부터 나오는 채널의 다중-경로 속성으로 인해서 최악의 BW를 제공한다. 그것은 또한 발산하는 방사선, 긴 경로 길이 및 반사 손실로 인해서 낮은 SNR을 갖는다. 그러므로 그것은 가장 낮은 데이터 속도를 갖는다. 그러나 그것은 어떤 설치상의 어려움을 갖지 않으며 그 링크는 물체를 이동시키는 어려움이 없이 매우 안정되어 있다. 그러므로 수십 Mbps의 낮은 데이터 속도 실내 응용들에 대해서 이러한 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

QDMS, 또는 소위 다중-스폿 확산 구성(MSDC)은 거의 시준된 빔을 방출하는 다중-빔 전송기 및 각각 좁은 필드-오브-뷰(FOV)를 갖는 검출기의 어레이를 이용하는 유사-확산 구성이다. 2001년 통신에 관한 IEEE 의사록 제2145면, S.Jivkova 및 M.Kavehrad의 "다중-스폿 하이-비트 레이트 무선 적외선 통신을 위한 수신기 설계 및 채널 특징" 참조하라. 어떤 경우에는, 검출기 어레이는 이미징 수신기로 형성된다. 1998년 IEEE 통신 잡지 제88면, J.M.Kahn, R. You의 "고속 적외선 무선 통신을 위한 이미징 다이버시티 수신기" 참조하라.

QDMS-IR-WLAN은, 다중 빔 및 그 정렬에 대한 어느 정도의 어려움으로, 데이터-속도 및 안정성에서 이득을 제공한다. 설치가 더 복잡할수록, 통신 링크 성능에서 이득이 더 커진다. 그 설치 어려움으로 인해서, 이 방법은 실내 통신에서와 같은 저가 마켓에는 이상적이지 못하다.

미래의 실내 네트워킹은 높은 속도 데이터 전달을 필요로 한다. 이것은 비디오 콘텐트 전달에 특히 요구된다. 적외선(IR) 물리 링크는 다음의 장점을 더 갖는다. 즉, (1) RF 링크와는 반대로 스펙트럼 활용에서 제한사항이 없으며, (2) IR 발광의 훨씬 더 높은 중간 주파수로 인해서 근본적으로 더 높은 주파수 데이터 변조가 가능하다.

개략적인 실내에 대한 IR 채널의 기하학적 구조가 도1a에 개략적으로 도시된다. 본 도면에는, 한쌍의 송신기(T) 및 검출기(D)가 제공되며 그 IR 빔은 천정(ceiling)을 통해서 기본적으로 결합되는데, 왜냐하면 이는 대부분의 실내에서 사용가능한 최상의 반사 표면이기 때문이다. 빔 및, 송신기 및 검출기의 뷰의 필드(FOV)는 일반화된 람베르트 패턴 또는 그 근사치를 갖을 수 있다. 이러한 패턴은 [(n+1)cosⁿ(a)]/2π로 정의될 수 있으며, 여기서 "a"는 송신기/검출기의 방향성 벡터로부터의 각이며 "n"은 빔/FOV의 협착성을 설정하기 위한 정수이다. 더 현실적 인 빔/FOV가 형성되며 반사도 기능은 데이터-속도 최적화가 관련되는 한 질적인 결과를 변경시키지 않는다.

도1의 소스 및 검출기의 장치는 한쌍의 송신기/수신기(Tx/Rx 각각) 사이에서 또는 도1b의 A 및 B로 표시된 송수신기들 사이에서 정의되는 IR 채널을 야기시킨다. 본 도면은 4 x 5 미터 실내의 수평 마루에서 이러한 송신기 및 수신기/검출기의 위치를 도시한다. 통신 및 채널 응답 모두는 세트 A 및 B의 TxRx 쌍들 사이에서 정의된다. 도2는, 세트 A가 두 개의 상이한 경우에 대해서 송신기로서 동작하고 있을 때, 수신기로서 동작하는 세트 B에 의해서 검출된 천정에서 IR 조사의 패턴을 도시한다. 송신기 및 수신기의 방향성 패턴은 도2a에 대해서 임의로 먼저 선택되며 이어서 도2b의 패턴에 대해서 최적화된다.

도2a의 패턴은 단지 검출된 IR 조사의 강도이다. 이 패턴내의 각 포인트는 그 소스로부터 검출기까지 그 광의 이동과 연관된 시간 지연을 갖는다. 도2a내의 IR 채널 예의 임펄스 응답은 도3a에 도시된다. 이 임펄스 응답은 소스/검출기 방향성 각의 임의의 선택으로 인한 다중-경로 동작을 도시함을 알 수 있다. 도3a의 임펄스 응답의 후리에 변환을 취하면 도3b에 도시된 바와같은 주파수 응답 및 채널 대역폭을 얻을 수 있다. 도3b의 +는 이 경우에 단지 10MHz인 3dB 대역폭에 대한 포인트를 표시한다.

도2b에 도시된 바와같이, 이전 예의 빔/FOV 패턴을 좁히고 또한 방향성 각을 변경시킴으로써, IR 채널의 임펄스 응답은 최적화될 수 있다. 이러한 최적화의 결과는 도4에 도시된다. 이러한 최적화된 IR 채널 예에 대한 임펄스 응답은 도4a에 도시된다. 이러한 임펄스 응답은 소스/검출기 방향성 각 및 폭의 특별한 선택으로 인해서 단일 피크를 나타냄을 알 수 있다. 주파수 응답 및 채널 대역폭은 도4b에 도시된다. 이경우에 3dB 대역폭은 약 80MHz이다.

도3 및 4에서 채널에 대한 데이터 속도는 그 3dB 포인트만을 고려함으로써 비교될 수 있다. 이러한 도면에 도시된 바와같이, 임의로 구성된 경우(도3)에 대한 3dB 대역폭은 약 10MHz에 놓이며 최적화된 구성(도4)에서는 약80MHz이다. 따라서 이러한 특정 예에 대해서 적외선 통신 대역폭은 인자 8 만큼 개선될 수 있다. 더욱이, 도4에서 더 높은 피크 신호 전력으로부터 거의 2인 또 다른 인자의 이득은 도3에 비교하드시 얻을 수 있다. 실제의 데이터 속도는 신호-대-잡음 비 및 변조 유형에 의존한다. 적당한 변조 및 신호-대-잡음(SNR) 비에서, 스팩트럼 활용의 효율이 수 비트/초/Hz에 이를 수 있으므로, 유사-확산 다중-스폿 IR 통신 채널은 데이터 속도가 Gbps 레벨의 상당한 부분에 도달할 것으로 예상될 수 있다.

그러나 이러한 공지된 시스템에서의 문제는 높은 데이터 속도를 획득하기 위해서는 소스 및 검출기의 주의깊은 정렬이 요구된다는 것이다. 공지된 네트워크의 문제중 일부는 다중경로 환경에서 나오는 데이터 신호 레벨로 파괴적인 간섭과 관련된 것이다.

본 발명은, 송신기들 또는 수신기들을 주의깊게 정렬할 필요없이 높은 데이터 속도를 갖는 광학 무선 네트워크 및 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 광자 밀도 파 신호를 생성하는 광자 밀도 파(PDW) 소스, 광자 밀도 파 신호를 반사하기 위한 반사기, 및 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함하는 광 통신 장치를 제공한다. 이 장치는 또한 디지털 신호들의 소스, 광자 밀도 파 신호를 발생하기 위한 디지털 신호로 광자 밀도 파 소스의 출력을 변조하기 위한 수단, 및 그것으로부터 디지털 신호들을 추출하기 위한 수신기를 제공할 수 있다.

광 통신 장치에서 광자 밀도 파 신호는 적외선 신호가 될 수 있다. 특히, 광자 밀도 파 신호의 주파수는 약 1GHz 내지 10GHz의 범위로서, 바람직하게는, 1GHz 내지 2.5GHz가 될 수 있다.

광 통신 장치에서 광자 밀도 파 소스는 소스들의 어레이가 될 수 있다. 이는 진보된 신호 처리 기술들이 데이터 용량 및/또는 수신된 신호 질을 개선하는데 사용될 수 있다는 장점을 제공한다. 또한, 광 통신 장치에서 수신기는 검출기들의 어레이를 포함할 수 있다. 다수의 검출기는 복수의 수신된 신호들을 제공한다. 적합한 결합기에서 이들 결과의 조합은 데이터 용량 및/또는 수신된 신호 질을 개선할 수 있다. 예를 들어, 광자 밀도 파 신호는 공간-시간으로 코딩될 수 있다.

반사기는 복수의 반사기를 포함하여 다수의 경로들을 제공할 수 있다.

장치는 근거리 통신망, 특히 실내 LAN과 같은 공유 자원망의 일부가 될 수 있다.

본 발명은 또한 광자 밀도 파 신호를 발생하기 위한 광자 밀도 파 소스, 및 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함하는 광 통신 망의 수신기를 제공한다. 이 수신기는 또한 디지털 신호들을 제공하기 위한 수단, 광자 밀도 파 신호를 발생하기 위해서 디지털 신호들과 함께 광자 밀도 파 소스의 출력을 변조하기 위한 수단, 및 그것으로부터 디지털 신호들을 추출하기 위해 적응되는 수신기를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 광자 밀도 파를 발생하고 광자 밀도 파 신호를 출력하는 단계, 광자 밀도 파 신호를 반사하는 단계, 및 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하는 단계를 포함하는 광 통신망의 동작 방법을 제공할 수 있다. 이 방법은 또한 디지털 신호를 발생하고, 광자 밀도 파 신호를 발생하기 위해서 디지털 신호들과 함께 광자 밀도 파를 변조하고, 반사된 광자 밀도 파 신호로부터 디지털 신호들을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 또한 데이터 용량을 증가시키기 위해서 PDW 주파수를 최적화시키는 단계를 더 포함한다. 최적화는 "r" 값을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 이에 더해서 이 방법은 하나의 PDW 주파수 이상의 용도를 포함할 수 있다.

본 발명은, 다중경로 신호들로 인해서 약해지는 단점을 감소시키기 위해서 IR 통신에 대해서 부가적인 물리적 층 개념을 갖는 네트워크 구성요소는 물론이고, 네트워크 및 그 동작 방법을 제공한다. 제 1 측면에서, 원래의 IR 신호에사 광자 밀도 파들(PDW)이 사용된다. 제 2 측면에서, 분리되어 어드레스가능한 구성요소로 어레이 형태를 갖는 IR 소스 및 검출기들이 사용된다. 제 3 측면에서, 다중경로를 이용하여 데이터 통신 속도를 증가시키기 위한 공간-시간 코딩이 사용된다. 제 4 측면에서, 공간-시간 코딩은 PDW 구성요소의 스펙트럼 합성을 엔지니어링함으로써 주어진 실내 환경에 대해서 적응하여 최적화된다. 제 5 측면에서, 임의의 주어진 환경에 대해서 실내 채널 활용을 최적화시키기 위한 일련의 도구가 제공된다. 이러한 도구는 IR 주파수로부터 PDW 주파수로 변조의 중앙 주파수가 이동하는 것을 이용한다. 제 6 측면에서, PDW 여기된 IR 어레이는 공간-시간 코딩으로 수행된다.

본 발명의 제 1 측면에 따라서, 광자 밀도 파가 이용된다. 검출기는 다중경로 실내 전파후에 PDW 변조된 IR 신호에서 변조된 데이터 심볼을 수신한다. PDW 및 심볼 속도의 주파수는 검출기에서 다중경로에 의해서 야기되는 파괴적인 간섭을 제거하도록 선택된다. 높은 데이터 속도에 도달하기 위해서 PDW 구성요소는 IR 신호에서 사용된다.

본 발명의 제 2 및 3 측면에 따라서, 광자 밀도 파는 소스-검출기 어레이 및 스펙트럼 공간-시간 코딩으로 사용된다.

도1a는 IR 통신 시스템을 갖는 방의 횡단면도를 도시한 도면으로, 송신기(T) 및 검출기들(D)은 천정만으로부터의 반사를 통해서 상호작용하고, 도1b는 4 x 5 미터 방의 바닥에서 두 개의 특정 세트(A 및 B) 송신기/검출기 쌍의 위치를 표시한(축은 dm이다) 도면.

도2는 또 다른 IR 통신 시스템을 도시한 도면으로, 도2b에서 시스템은 송신기/수신기 쌍 세트 A 및 B 사이에서 정의되고 도2a 및 도2b는, 세트 A가 임의의 그리고 최적화된 빔/FOV 각들 및 폭들에 대응하는 두 개의 경우에 전송되고 있을 때, 천정과 같은, 하나의 표면에서 나타나듯이 세트 B에 의해서 검출된 IR 광 패턴 을 표시한 도면.

도3a는 소스/검출기 방향성 각의 임의의 장치에 대응하는 도2a의 조사 패턴 예에 대응하는 채널의 임펄스 응답을 도시한 도면이고, 도3b는 도3a의 임펄스 응답에 대한 주파수 응답을 도시한 도면으로, 도3b의 +는 채널 응답의 3dB 포인트를 표시하고, 강도는 상대 유닛으로 나타내는 도면.

도4a는 소스/검출기 다이버시티 각의 최적화후에 채널의 임펄스 응답을 도시하며, 도4b는 주파수 응답을 도시하며 채널 대역폭(+부호)의 3dB을 표시한 도면.

도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 장치를 도시한 도면.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 또 다른 실내 장치를 도시한 도면.

도7은 본 발명에 사용될 수 있는 실내 장치를 도시한 도면.

도8은 PDW 신호가 산란될 수 있는 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 수신기 및 송신기 장치를 도시한 도면.

도10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실내 수신기 및 송신기 장치를 도시한 도면.

도11은 단지 비교를 위한 무선 RF 어레이와 함께 본 발명의 일 실시예에 따른 다중경로, 다중-소스 다중-검출기 장치를 개략적으로 도시한 도면.

도12는 본 발명에 사용될 수 있는 PDW 소스를 도시한 도면.

본 발명은 특정 실시예에 대해서 그리고 어떤 도면을 참조하여 설명되지만 본 발명은 이에 제한되지 않고 단지 청구범위에 의해서만 제한된다. 설명된 도면은 단지 개략적인 것이며 제한적인 것이 아니다. 도면에서, 일부 구성요소의 크기는 과장될 수 있으며 예시적인 목적으로 실척이 아닐 수 있다. "포함하는"이라는 용어가 본 상세한 설명 및 청구범위에서 사용될 때, 이는 다른 구성요소 또는 단계를 배제하는 것은 아니다.

더욱이, 상세한 설명 및 청구범위에서 제1, 제2, 제3 등과 같은 어떤 용어들은 유사한 구성요소들을 구분하기 위해서 사용되며 순서상 또는 시간적인 순서를 설명하는데 필요한 것은 아니다. 그처럼 사용되는 용어들은 적당한 경우에는 상호교환이 가능하며 본원에 설명된 발명의 실시예들은 본원에 설명 또는 예시된 것과는 다른 순서로 동작이 가능함을 알 수 있다.

또한, 상세한 설명 및 청구범위에서 톱, 바닥, 아래, 위에, 천정, 마루등의 용어들은 단지 설명을 목적으로 사용되는 것이지 반드시 상대적인 위치를 설명하기 위한 것은 아니다. 그처럼 사용되는 용어들은 적당한 경우에는 상호교환이 가능하며 본원에 설명되는 발명의 실시예는 본원에 설명 또는 예시된 것과는 다르게 동작할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명의 한가지 측면은, 단일 송수신기 쌍이 본 발명의 범위 내에 포함된다 할지라도 공유 자원 네트워크(Shared Resources Network(SRN)을 사용하는 것이다. SRN에서, 하드웨어 자원이 공유된다. 본 발명에 따른 SNR은 다소간에 LAN 또는 WAN과 유사하지만, SRM이라는 용어는 본 발명이 공지된 LAN의 특정한 특징, 예를 들면, 경쟁 방법 또는 이더넷, 토큰 링 또는 무선 LAN 여부에 제한되지 않는다 는 것을 표시하는데 사용된다. 또한 LAN 또는 WAN의 토폴로지는 본 발명에 제한이 되지 않는 것으로 생각되는데, 예를 들면 버스 물리, 스타 물리, 분산된 스타, 링 물리, 버스 논리, 링 논리가 모두 적당한 것으로 사용될 수 있다.

본 발명은 광학 통신망 및 그의 구성요소 그리고 이들을 동작시키는 방법에 관한 것이다. "광학"에 의해서라는 것은, 예를 들면, 가시, 적외선, 또는 자외선과 같은 통신을 목적으로 사용될 수 있는 적당한 광 파장 또는 광 파장들을 의미한다. 일반적으로, 적외선 광이 사용되며 파장에는 어떤 제한도 예상되지 않는다. 즉, 근적외선 또는 원적외선 파장이 적합하다. 파장 선택은 주로 네트워크에 대해서 구성요소의 상업적인 사용가능성에 의해서 결정될 수 있다. 파장은 600nm 내지 1500nm의 범위에서 선택될 수 있지만, 바람직하게는 저렴한 전자 소자의 사용가능성으로 인해서 약 800nm 내지 1300nm가 된다.

본 발명은 소스 및 검출기 어레이(SA 및 DA) 및/또는 공간-시간(ST) 코딩을 사용할 수 있다. SA/DA 및 특히 ST 기술은 방사선이 환경에서 여러 물체로 부터 산란된다는 사실에 의존하며 SA 또는 DA의 구성요소들 간에 부가적인 채널을 제공한다. 그러나, 이들 산란이 상호관련되면, 통신 채널 또한 상호관련되며 명백히 실제 부가적인 채널이 생성되지 않는다. 산란에서 파장은 SA 주변의 물체의 크기 및 거리에 비교되어야 한다. 이것은 가까운 공지 산란을 야기시키며 그것은 각 및 크기의 함수로서 풍부한 신호의 세트를 제공한다. 이것은 DA에 도달하는 채널을 상호관련 해제하도록 하며, 따라서 신호 처리를 증가시켜서 더 높은 데이터 속도를 획득하도록 한다. 식2에서 "r" 파라메터는 어느 정도의 상호관련(해제)로서 사용 될 수 있으며, 그 값은 0 내지 1이다. 한 방에서 하나의 산란 이벤트가 다른 산란 이벤트와 얼마나 다른지를 정의하는 파라메터이다. r의 값에 대한 적당한 범위는 0.0 내지 0.4 이다. 1에 근접한 값은 별로 바람직하지 않다.

본 발명의 한가지 측면에서, D-IR-WLAN은 SA/DA 및/또는 ST 방법을 이용하여 수정된다. 똑 바른 D-IR-WLAN이 갖는 문제는 반송파 주파수가 약 1 마이크로미터의 범위인 파장을 갖는 광학 스펙트럼에 있다는 것이다. 실제로, IR 방사선에 대한 소스 및 검출기 크기를 포함하여, 거리 및 물체 규격은 일 미크론보다 훨씬 더 크다. 그러므로, 이 광학적 범위에서, 임의의 미크론크기의 산란은 소스 및 검출기 어레이에는 영향을 주지 않는다. 그러한 상황에서 다중-경로 채널 특징은 매우 상호관련되어 있다.

본 발명은 특히 실내 용도로 무선 광 네트워크를 제공하는데, 이는 송신기, 수신기, 반사기 또는 확산기의 위치 및/또는 정렬에 대한 고가의 그리고 세심한 조정을 필요로하지 않고도 높은 데이터 속도를 갖는다. 한가지 측면에서, 본 발명은, IR 신호에서 다중-입력-다중-출력(MIMO) 기술의 잘 공지된 원리에 따라서 처리될 수 있는 다수의 비교적 상호관련되지 않은 신호를 생성함으로써 실내 환경에서 반사에 의해 야기되는 다중경로 간섭을 극복한다. 사실상 본 발명은 채널 용량을 증가시키기 위해서 실내 물체로부터의 다중 산란에 의해서 야기되는 다중 경로를 이용한다. 본 발명의 또 다른 특징에서, 하나의 네트워크는 특히 실내 용도로 제공되는데 이는 실내 환경, 특히 사무실내 또는 사업체 환경에서 찾을 수 있는 수 많은 종래 아이템중 임의의 것으로 부터 산란되는 IR 신호를 제공한다. 이는 광자 밀도 파로서 IR 신호를 전송함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 개선책은 공간-시간 코딩은 물론이고 복수의 수신기 및 송신기를 이용함으로써 수행될 수 있다. 이를 수행하기 위해서, 송신기는 복수의 공간적으로 배치되며 독립적으로 구동가능한 IR 소스, 특히 광자 밀도 파 IR 소스로 구성된다. 다수의 산란된 신호를 제공하기 위해서 송신기로 부터의 IR 신호는 다중 스폿 유사 확산 장치, 예를 들면 룸의 천정에 배치된 그러한 장치에 의해서 반사될 수 있다.

본 발명의 한가지 특징에 따라서, 물체 및 파장 크기에서 큰 차이를 갖는 문제는 광자 밀도 파(PDW) 기술을 이용함으로써 제거될 수 있다. PDW는 밀도 변조 전파 광파로서, 일반적으로는 RF 범위의 변조 주파수를 갖는 광파이다. 이것은 수백 MHz 내지 수십 GHz의 주파수를 커버할 수 있도록 되어 실내와 같은 환경에서 거의 모든 크기의 물체의 분산에 비해서 PDW 파장을 생성할 자유를 주게될 수 있다. 본 발명의 한가지 특징에서, 여러 주파수의 PDW가 동일 시스템에 사용되는데, 예를 들면, 하나의 옵션으로서 사용될 수 있다. PDW의 스케터링은 전형적인 실내 물체 크기와 비교되므로, 다중 경로 IR 채널은 예를 들어 PDW의 변조 주파수를 변경시킴으로써 상호관련되지 않을 수 있다. 본 발명의 다른 특징에서, IR-WLAN 데이터 속도는 어떤 주어진 특정 환경에서 PDW의 파장을 변경시킴으로써 최적화될 수 있다. 본 발명의 실시예는 D-IR-WLAN 및 SA/DA 및 ST 방법을 이용하는 그 네트워크 구성요소를 포함한다. PDW가 SA/DA/ST 방법으로부터 최적의 유익을 위해서 요구되는 바와같이 채널들 사이의 상호작용을 최소화하기 위해서 설계될 수 있으므로, 데이터 속도는 개선되어 간단한 D-IR-WLAN에 비교될 수 있는 한편, 링크의 안정성 및 신뢰성을 여전히 유지한다. 즉, 본 발명의 실시예에서, D-IR-WLAN에 대한 광 검출기 어레이(DA)는 물론이고 광원 어레이(SA)가 제공된다. 시스템 구성요소의 나머지는 대개 동일하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 이것은 RF 전단-후단 및 기저대역 신호 처리를 포함할 수 있다. 본 발명의 한가지 특징에 따라서, PDW 광 소스/발생기가 사용되는데 이는 SA를 위한 광 섬유 팁의 어레이 및 DA를 위한 실리콘 포토 다이오드에 결합되는 것을 포함한다.

본 발명의 일 실시예의 도5에 개략적으로 도시되드시, 검출기 D는 소스 S에서 변조되며 다중경로 실내 전파 후에 PDW 변조된 IR 신호상에서 전송된 데이터 심볼을 수신한다. PDW 주파수 및 심볼 속도는 검출기에서 다중경로에 의해서 야기되는 파괴적인 간섭을 제거하기 위해서 선택된다. 도5의 네트워크에서 IR 광의 파장은 실내 환경에서 평균 산란 길이보다 짧으며, 실제의 경우에 산란 길이 보다 훨씬 더 짧다. 그러나, 본 발명의 한가지 특징에 따라서 PDW의 파장은 산란 길이와 같은 크기의 차수가 될 수 있다. PDW의 주파수에 대한 바람직한 범위는 약 1GHz 내지 10GHz이지만, 바람직하게는 후자의 주파수에서 RF 전자장치의 존재로 인해서 약 1GHz 또는 2.4GHz이다. 이것의 효과는 실내의 정상 물체는 보통은 IR 신호를 산란하고 결과로서 나오는 대체로 상호작용하지 않은 신호는 수신기 R에서 개선된 수신을 가져온다는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서 도6에 개략적으로 도시된 바와같이, 검출기 어레이 D는 소스 어레이 S에서 변조되고 다중경로 실내 전파후에 다수의 PDW 변조된 IR 신호에서 전송된 데이터 심볼을 수신한다. 소스 어레이는 두 개 이상의 광 원을 포함한다. PDW 전송된 신호 및 심볼의 주파수 및 공간 장소는 검출기 어레이 구성요소 각각에서 다중경로가 야기된 파괴적인 간섭을 제거하도록 선택된다. 도5의 네트워크에서와 같이, IR 광의 파장은 실내 환경내의 평균 산란 길이보다 훨씬 짧으며 PDW는 산란 길이와 같은 크기의 차수로 된다. 이것의 효과는 실내의 정상 물체는 IR 신호를 산란하고 수신기에서 개선된 수신을 가져온다는 것이다. PDW의 파장의 바람직한 범위는 1GHz 내지 10GHz이지만, 바람직하게는 후자의 주파수에서 RF 전자제품의 존재로 인해서 약 1GHz 또는 2.4GHz이다. 다중경로의 조합, IR 소스의 공간 분리, 및 PDW 설계 파라메터로 부터 나오는 풍부한 수의 "자유도"로 인해서, 데이터 속도는 이전의 알려진 기술보다 더 높을 수 있다. 본 발명의 이 실시예에 따라서, 공간-시간 코딩 및 PDW IR 채널의 공간 구성요소는 높은 데이터 속도를 수행하기 위해서 주어진 실내 환경에 대해서 특별히 적응될 수 있다. 송신기내의 IR 광의 소스들 사이의 공간은 바람직하게는 수신기에서 수신된 신호들 사이의 상호관련이 최소로 감소되도록 선택되어야 한다. RF 경우의 기술과 유사하여, 이 공간은 바람직하게는 PDW의 파장의 약 반으로 선택될 수 있는데, 예를 들면, 40 내지 70%이고, 바람직하게는 PDW 파장의 50 내지 60%이다. 이론적인 고찰로 부터 이는 보통은 소스들 사이의 공간이 PDW의 파장의 반 보다 더 클때 수행될 수 있다. 실내 환경에서 이는 그것들을 그에 따라서 분리함으로써 쉽게 수행될 수 있다.

도5 또는 6에서와 같은 실내 환경에 대해서 추정된 스펙트럼 공간-시간에서 코딩된 다중모드 전자통신 채널의 데이터 반송 용량은 당업자라면 결정이 가능하다. 예를 들어, 그러한 시스템의 채널 용량은 이론적으로, 전자 논문 제36권 제7 호, 제660면, Sergey Loyka의 "Channel capacity of n-Antenna BLAST Architecture"에서 연구되었으며, 또한 2001년 LEOS Benelux 의사록 제129면, A.Alonso, S.B.Colak를 참조해 볼 수 있는데, 이 둘은 모두 본원에 참조되어 있다. 당업자라면 이 논문에서 안테나를 참조하는 것이, 본 발명에서, 방사 소자를 일컬으며 본 발명에서는 IR 소스 또는 검출기임을 알 수 있다. 따라서, 수신된 신호 벡터, y는 다음에 의해서 신된 신호 벡터, x로 부터 얻을 수 있다. 즉,

여기서 H는 실내 환경의 정규화된 통신 채널 매트릭스이다. 용량, 다중-채널의 C[(비트/s/Hz]는 다음과 같이 주어진다. 즉,

여기서, I는 아이덴티티 매트릭스이며, S/N은 신호대 잡음비(dB)이며, n은 송신기/수신기의 수이다. 용량은 채널 매트릭스, H의 랭크에 의해서 결정된다. 또한 정확한 이득은 매트릭스 구성요소의 함수로서, 이는 또한 매체의 상이한 채널 사이의 상호관련, r(w)에 종속된다. 입력 벡터는, 공간-시간 도메인의 톱에서, 상이한 파장으로, 스펙트럼 도메인에서 부가적인 자유도를 갖는다. 이것은 매트릭스의 랭크를 증가시킴으로써 용량을 강화한다. 본 발명의 일 실시예에 따라서, 신호는 인접 채널들 사이의 상호관련을 최소화하는 IR 신호에서 공간 구성요소를 선택함으로써 맞춤형이 된다. 이들 두 개의 코딩 구성요소는 인터-채널 및 인트라-채널 분산에 대해서 실내 통신을 최적화시키기 위해서 설계 파라메터를 제공한다.

개략적인 QDMS 또는 MSDC IR-LAN은 도7에 도시된다. 이는 예를 들어 마루 근방에 배치된 하나 이상의 송신기 T, 천정에 배치 및 분산되는 복수의 확산 스폿 및 일부 위치, 예를 들면 책상위에 배치되는 하나 이상의 수신기 R을 포함한다. QDMS 또는 MSDC-IR LAN에서, 하나 이상의 송신기 T는 두수의 좁은 빔응로 실내 표면을 조사한다. 이러한 빔의 반사는 하나 이상의 수신기 R에 이미지된다. 송신기 T에서 IR 광원은 예를 들면, 람베르트 형상으로 이러한 빔을 반사할 수 있다. 수신기 R의 검출기는 예를 들면 콘 형상 또는 람베르트 형상으로 주어진 시야로 감도를 갖도록 선택될 수 있다. 소스/검출기 쌍을 임의로 배치하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따라서 높은 데이터 속도를 얻기 위해서 공간-시간 코딩(ST)을 갖는 다중입력 다중 출력(MIMO)기술이 사용된다. 이러한 MIMO-ST 실시예는 QDMS 단독에 대해서 요구되는 기계적인 정렬 최적화보다 훨씬더 실용적이며 저렴한 전자/알고리즘 해법을 소개한다. MIMO-ST에서, 채널 영역내의 상당수의 독립적인 산란기가 제공된다. 실내의 물체로 부터의 산란기가 사용되면, 산란기의 규격은 일반적으로 적합하지 않다. 그러한 경우에, 도9 및 10에 도시된 바와같이 실내로 부가적인 산란 물체를 포함시키는 것이 유리하다. 공간-시간 코딩은 신호의 공간 다이버시티를 이용한다. 이러한 공간 다이버시티는 다중경로 왜곡을 직면하는 IR 통신 시스템의 용량에서 상당한 증가를 허용한다. 송신기 T는 어레이 또는 적외선 소스로부터 형성될 수 있으며, 이들 각각은 개별적으로 어드레스가 가능하다. 각각의 소스는 코딩된다. 예를 들어 솔로몬 코딩과 같은 더 간단한 방법에 더해서 종래의 코딩 기술이 사용된다. 전형적인 특정 예는 통신 링크의 양 단부에서 수행될 수 있는 비터비(디)코딩이다. 이에 더해서, 수신기 R은 최대 가능성(ML) 디코더를 사용할 수 있다.

MIMO 동작 및 ST 코딩을 IR 무선 LAN 통신에 적용하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는 광자 밀도 파(PDW)를 사용한다. 천정을 반사기로 사용할 때 규격은 미터가 되고, 따라서 반사기 표면에서 PDW의 산란 규격은 미터의 일부이다. 이것은 수십 센티미터의 규격을 갖는 실내의 임의의 물체가 IR-무선 LAN의 ST 코딩에 대해서 사용될 수 있는 산란을 제공하게 됨을 의미한다. 따라서, 전술된 바와같이, 본 발명의 이 특징에서 PDW의 파장은 실내의 정상 물체가 산란을 야기시키도록 선택된다.

광자 밀도 파는 두 개의 파장 레이저에 의해서 또는 단일 레이저상에서 광 변조 방법에 의해서 생성될 수 있거나 또는 광원으로부터의 광자가 광자의 평균 자유 행정의 약 10배 정도 초과되는 두께로 혼탁 매체를 투과하고 그 안에서 배수로 산란될 때 획득될수 있다. 확산 광자 밀도 파에서 매체를 통해서 전파되는 광자는 확산 및 흡수되어 광자의 개별 파장에서 임의의 코히어런스가 손실되게 된다. 그러나, 광자 밀도 파(즉, 광자의 밀도를 표시하는 매체를 통해서 전파되는 파장)는 코히어런트 파 전면을 갖는 매체를 통해서 이동한다. 확산파에서 사용가능한 정보의 량은 이미징 IR 방사선 소스의 강도(즉, 진폭) 변조 및 위상 변조를 사용하므로 증가될 수 있다. IR 방사선은 레이저 또는 IR 방사선의 임의의 다른 적당한 형태에의해서 발생될 수 있다. 강도 변조 광자 밀도 파의 파장 및 감쇄는 변조-주파수 및 흡수의 복잡한 함수이다. 주어진 변조 주파수에서, 광자 밀도 파는 균질 물질에서 일정한 위상 속도로 이동하는데, 이는 그 위상 전면이 코히어런트로 유지됨을 의미한다. 확산 광자 밀도 파의 파장은 흡수가 증가함에 따라서 증가하는데, 이는 긴 광자 경로가 적을 것 같기 때문이다. 확산 광자 밀도 파의 감쇄는 혼탁 매체를 통해서 전파됨에 따라서 지수적이 된다. PDW는 그 파장과 유사한 규격을 갖는 물체 주변에서 굴절될 때 산란된다(그 개략적인 표시는 도8 참조).

도9는 도5에 도시된 유형의 유사-확산 다중 스폿 네트워크(100)의 개략적인 블록도로서, 바람직하게는 실내에서, 즉, 마루, 벽 및 천정을 갖는 실내에서 사용하기 위한 네트워크를 도시한다. 이는 데이터(2)의 소스, 하나 이상의 선택적인 소스 코딩 유닛(4), 하나 이상의 선택적인 채널 코딩 유닛(6) 및, PDW(16)을 발생하기 위한 하나 이상의 IR 소스(12)를 구동하기 위한 하나 이상의 구동기(8)를 포함하는 하나 이상의 송신기(10)를 포함한다. PDW는, 데이터(2)의 소스 및 선택적으로는 소스 코딩 유닛(4) 및 채널 코딩 유닛(6)을 포함하는 전송 채인에 의해서 발생된 디지털 신호로 구동기(8)에 의해서 변조된다. 본 발명에서, PDW는 확산되거나 적어도 "다수의 산란된" 특징을 갖는다. 소스(2)는 디지털 신호의 소스, 예를 들면, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 팜톱 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA), 프린터, 팩스 장치, 네트워크 카드 등이 될 수 있다. 소스 코딩 유닛(4)은 종래의 디지털 신호의 소스 코딩, 예를 들면, 압축, 암호화 등을 수행할 수 있다. 채널 코딩 유닛(6)은 변조, 인터리빙, 터보코딩, 블록 및 트렐리스 코딩, 에러 수정 코딩 등을 포함하는 종래의 채널 코딩을 수행할 수 있다. 복수의 반사 스폿(18)은 공간 어레이로 배치되는데, 바람직하게는, PDW 신호(16)를 반사하기 위한 룸의 천정에 배치된다. 이러한 어레이는 본 도면에서는 과장되어 있다. 그것은 천정의 자연적인 표면 너머로 너무 연장될 필요가 없으며 규칙적인 어레이가 될 필요도 없다. 일부 작은, 일부 천정에서 거의 "자연적인" 불규칙성은 "r" 파라메터에서 충분한 상호관계 해제(de-correlation)를 제공한다. 한편, 필요하면 룸의 다른 표면에서 산란 물체를 사용할 수 있다. 하나 이상의 수신기(20)가 제공되는데 이는 하나 이상의 IR 검출기(14), 하나 이상의 IR 검출기에 대한 하나 이상의 구동기(22), 하나 이상의 선택적인 복조기(24), 하나 이상의 선택적인 채널 디코더(26), 출력 디지털 신호(30)를 발생하기 위한 하나 이상의 선택적인 소스 디코더(28)를 포함한다. 디코더들은 코더들의 역기능을 수행한다. RAKE 결합기와 같은 결합기가 사용될 수 있다. 이는 하드 와이어드 필터이거나 또는 디지털 신호 처리 전자장치에 의해서 수행될 수 있다. 그 일례로는 천정 반사기의 반대편 모퉁이에서 사용되는 한쌍의 소스/검출기가 될 수 있다. 송신기(10)내의 IR 광 원은 예를 들면, 람베르트 형태로 IR 빔을 방출할 수 있다. 또한 확산 스폿(10)의 반사기는 예를 들면, 람베르트 형태로 이러한 빔을 반사할 수 있다. 수신기(20)의 검출기(14)는, 예를 들면, 샤프-콘 또는 람베르트 형태로 주어진 시야를 갖는 감도를 갖도록 선택될 수 있다.

도9에서 분리된 송신기 및 수신기가 명확히 하기 위해서 도시되지만 일반적 으로 네트워크 구성요소는 양방향 통신을 위한 송수신기로서 제공된다는 것을 알 수 있다. 더욱이 송수신기는 LAN과 같은 공유 자원 네트워크의 일부가 될 수 있고 이더넷 등과 같은 LAN 프로토콜을 동작시킬 수 있다. 특히 전술된 바와같은 송신기 및 수신기의 조합은 LAN과 같은 공유 자원 네트워크의 한 노드에 놓일 수 있다.

도10은, 바람직하게는 실내에서, 즉, 마루, 벽 및 천정을 갖는 실내에서 사용하기 위해서 도6에 도시된 유형의 다중-스폿 유사-확산 네트워크(200)의 개략적인 블록도를 도시한다. 이는 데이터(42)의 소스 어레이, 하나 이상의 선택적인 소스 코딩 유닛(44), 하나 이상의 채널 코딩 유닛(46) 및 IR 소스(52)의 하나 이상의 어레이(50)를 구동하기 위한 하나 이상의 구동기(48)를 포함하는 하나 이상의 송신기(40)를 포함한다. PDW는, 데이터(42)의 소스와 선택적으로는 소스 코딩 유닛(44) 및 채널 코딩 유닛(46)을 포함할 수 있는 송신 체인에 의해서 발생된 디지털 신호로 드라이버(48)에 의해서 변조된다. 소스(52)는 PDW(56)를 발생한다. 소스(42)는 디지털 신호의 소스, 예를 들면, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 팜톱 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA), 프린터, 팩스 장치, 네트워크 카드 등이 될 수 있다. 소스 코딩 유닛(44)은 종래의 디지털 신호의 소스 코딩, 예를 들면, 압축, 암호화 등을 수행할 수 있다. 채널 코딩 유닛(46)은, 변조, 인터리빙, 터보코딩, 블록 또는 트렐리스 코딩, 에러 수정 코딩 등을 포함하는 종래의 채널 코딩을 수행할 수 있다. 특히 이는 IR 소스(52)로 통과하는 신호의 공간-시간 코딩을 위한 코딩을 수행한다. 복수의 반사 스폿(58)이 공간 어레이로 배치되는데, 바람직하게는 PDW 신호(56)를 반사하기 위한 룸의 천정에 배치된다. 하나 이상의 수신기(60)의 어레 이가 제공되는데 이는 하나 이상의 IR 검출기(63)의 어레이, 하나 이상의 선택적인 복조기(64), 하나 이상의 결합기를 포함하는 하나 이상의 채널 디코더(66), 출력 디지털 신호(70)를 발생하기 위한 하나 이상의 선택적인 소스 디코더(68)를 포함한다. 디코더는 코더의 역기능을 수행한다.

송신기(40)내의 IR 광원(52)은 예를 들면, 람베르트 형태로 IR 빔을 방출할 수 있다. 또한 확산 스폿(58)의 반사기는 예를 들어, 람베르트 형태로 이들 빔을 반사할 수 있다. 수신기(60)의 검출기(61)는 예를 들면, 샤프-코어 또는 람베르트 형태로 주어진 시야로 감도를 갖도록 선택될 수 있다.

도10에서, 별도의 송신기 및 수신기가 명확히 하기 위해서 도시되지만 일반적으로 네트워크 구성요소는 양방향 통신을 위한 송수신기로서 제공된다는 것을 알 수 있다. 더욱이 송수신기는 LAN과 같은 공유 자원 네트워크의 일부가 될 수 있고 이더넷 등과 같은 LAN 프로토콜을 동작시킬 수 있다. 특히 전술된 바와같은 송신기 및 수신기의 조합은 LAN과 같은 공유 자원 네트워크의 한 노드에 놓일 수 있다.

도11을 참조하면, 송신기 측에 놓인 SA 및 수신기 측에 놓인 DA는 비교를 위해 RF 무선 안테나 어레이와 함께 "다이오드" 구성요소로서 도시된다. 특히, 좌측에는 PDW를 주는 IR 소스 어레이가 존재하며 우측에는 IR 검출기 어레이가 존재한다. 예를 들면, SA는 송신기 Tx에서 RF 전자장치에 의해서 변조되는 일련의 반도체 레이저 다이오드가 될 수 있다. 송신기의 출력 임피던스는 바람직하게는 다이오드 레이저에 정합된다. 레이저 다이오드 출력 및 그 각각의 위상 사이의 분리에 의존하여, 강도가 변조된 파, 즉 PDW가 발생된다. DA는, 검출기 다이오드 부하에 정합되는 수신기 Rx 임피던스의 RF 전자장치에 결합되는 일련의 실리콘 IR 포토다이오드 검출기가 될 수 있다.

SA 어레이는 예를 들면, 1GHz에서 변조되며, SA 어레이로부터의 저항성 PDW 파는 RF 채널에서 전파된다. PDW가 이러한 채널에서 전파된 후에, DA 어레이에 충돌하는데 이는 DC(연속 파) 및 AC(1GHz에서 RF 부분) 성분을 생성한다. 하나의 소스로부터 검출기로의 각각의 PDW 경로에서 산란의 히스토리에 의존하여, DC에서 AC로의 비율은 다르게 된다. 이러한 차이는 PDW의 길이축에서 요동하는데, 즉, 예를 들면, 1GHz에 대해서 약 30cm로 요동치게 된다.

전술된 바와같은 레이저 다이오드의 직접적인 변조와는 별도로, PDW는 단일 듀얼 파장 레이저를 이용하여 발생될 수 있으며 이어서 (위상 변화를 제공하기 위한) 상이한 길이 및 (PDW를 이용하여 데이터 신호를 갖는) 상이한 시간 의존 크기를 갖는 일련의 광 섬유를 통해서 그 출력을 제공하게 된다. 도12에는 적당한 장치가 도시된다. 이것은 듀얼 파장 레이저 소스(72)를 포함하는데, 예를 들면, 출력이 분리기(74)에 공급되는 219MHz의 레이저 주파수가 분리되며 여기서 빔은 둘로 분리되어 상이한 길이의 두 개의 광 섬유(76,78)을 따라서 전송된다. 이러한 섬유(76a)중 적어도 하나에서 빔중 하나의 변조를 위해서 광 출력 제어 유닛(80)이 제공되는데, 예를 들면, 빔의 크기를 변조하기 위한 변조기-감쇄기가 있다. 섬유의 길이가 선택되어 두 개의 코히어런트 레이저 빔들 사이의 위상차가 존재하는데, 예를 들면, 변조된 파에 대해서 위상차가 존재한다. 따라서, 이러한 위상 분리는 변조 파장의 일부이다.

PDW를 발생하는 두 개의 방법이 개시되지만, 본 발명은 이 두 방법에 제한되지 않고 임의의 적당한 방법을 포함한다.

수신된 PDW에 대한 결정 방법에 대해서 바람직하고 경제적인 방법은 광 섬유의 팁에서 수신된 광 신호를 반사하고 이러한 신호를 단일 칩 검출기 어레이, 예를 들면, 실리콘 CMOS 화상 검출기 또는 CCD 어레이와 같은 광 검출기의 어레이로 전달하는 것이다. 각각의 검출기는 하나의 섬유로 부터 신호를 수신하고 PDW의 DC 및 AC 부분을 검출한다. AC 부분은 적당한 분리 수단, 예를 들면, 캐패시터 또는 캐패시터 어레이와 같은 하이패스 필터에 의해서 분리된다. 분리된 신호는 RF 전자 회로로 전달된다. 전술된 바에 의해서 알 수 있드시 본 발명은, 예를 들면, 높게 상관된 채널 매트릭스 소자를 야기하는 DC 조사의 경우와 비교할 때 비상관된 PDW 산란을 이용함으로써, 적어도 2x2 소스/검출기 어레이 경우에 대한 2의 인수에 의해서 채널 용량을 개선한다. 더 큰 수의 소스/검출기를 포함하는 어레이로 더 양호한 용량의 개선이 가능하다. PDW 비상관 채널의 파 속성으로 인해서 비상관된 채널이 획득되며 채널 효율을 증가시키기 위한 SA/DA 및 ST 코딩 기술로 부터 또 다른 유익을 얻을 수 있다. 검출된 PDW 요동은, 물체의 표면의 반사도 및 흡수 차로 인해서 양적으로 변화되는 것을 제외하고는 다중-경로 효과와 질적으로 같다. 이러한 요동은 PDW 보조 D-IR-WLAN에 대해서 새로운 SA/DA 채널 및 ST 코딩을 정의하는데 사용된다.

본원에는 본 발명에 따른 장치에 대해서 바람직한 실시예, 특정 구조 및 구성이 논의되었지만, 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않는 한 형태 및 세부점 에 있어서 여러 변경 또는 수정이 가능함을 알 수 있다.

Claims (22)

1. 광 통신 장치(100, 200)에 있어서,

   디지털 신호들의 소스(2; 42);

   광자 밀도 파 소스(12; 50, 52);

   광자 밀도 파 신호(16; 56)를 발생하기 위해서 상기 디지털 신호들과 함께 상기 광자 밀도 파 소스(12; 50, 52)의 출력을 변조하기 위한 수단(8; 48);

   상기 광자 밀도 파 신호를 반사하기 위한 반사기(18; 58); 및

   상기 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하고 그것으로부터 디지털 신호들(30; 70)을 추출하기 위한 수신기(20; 60)를 포함하는, 광 통신 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광자 밀도 파 신호는 적외선 신호인, 광 통신 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 광자 밀도 파 신호의 주파수는 약 1 GHz 내지 10 GHz의 범위이며, 바람직하게는, 1 GHz 내지 2.5 GHz 범위인, 광 통신 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 광자 밀도 파 소스(50, 52)는 소스들(52)의 어레이인, 광 통신 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 광자 밀도 파 신호는 공간-시간으로 코딩되는, 광 통신 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 수신기(60)는 검출기들(61)의 어레이를 포함하는, 광 통신 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 반사기(18)는 복수의 반사기들을 포함하는, 광 통신 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 광 통신 장치는 공유된 자원 네트워크의 일부를 포함하는, 광 통신 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 광 통신 장치는 실내에 위치하는, 광 통신 장치.
10. 광 통신 네트워크를 위한 송수신기에 있어서,

    디지털 신호들을 제공하기 위한 수단(2; 42);

    광자 밀도 파 소스(12; 50, 52);

    광자 밀도 파 신호(16; 56)를 발생하기 위해서 상기 디지털 신호들과 함께 상기 광자 밀도 파 소스(12; 50, 52)의 출력을 변조하기 위한 수단(8; 48); 및

    반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하고 그것으로부터 디지털 신호들을 추출하기 위한 수신기(20, 60)를 포함하는, 송수신기.
11. 제10항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 신호는 적외선 신호인, 송수신기.
12. 제10항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 소스는 소스들(52)의 어레이인, 송수신기.
13. 제12항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 신호는 공간-시간으로 코딩되는, 송수신기.
14. 제10항에 있어서,

    상기 수신기는 검출기들(61)의 어레이를 포함하는, 송수신기.
15. 제10항에 있어서,

    상기 송수신기는 공유된 자원 네트워크의 노드인, 송수신기.
16. 광 통신 네트워크를 동작하는 방법에 있어서,

    디지털 신호들을 발생하는 단계;

    광자 밀도 파를 발생하는 단계;

    광자 밀도 파 신호를 발생하기 위해서 상기 디지털 신호들과 함께 상기 광자 밀도 파를 변조하는 단계;

    상기 광자 밀도 파 신호를 반사하는 단계; 및

    상기 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하고 상기 반사된 광자 밀도 파 신호로부터 상기 디지털 신호들을 추출하는 단계를 포함하는, 광 통신 네트워크 동작 방법.
17. 제16항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 신호는 적외선 신호인, 광 통신 네트워크 동작 방법.
18. 제16항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 신호는 소스들의 어레이로부터 발생되는, 광 통신 네트워크 동작 방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 광자 밀도 파 신호를 공간-시간으로 코딩하는 단계를 더 포함하는, 광 통신 네트워크 동작 방법.
20. 제16항에 있어서,

    상기 반사된 광자 밀도 파 신호를 수신하는 단계는 검출기들의 어레이에서 상기 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 광 통신 네트워크 동작 방법.
21. 제16항에 있어서,

    데이터 용량을 증가시키기 위해서 상기 광자 밀도 파 신호를 최적화시키는 단계를 더 포함하는, 광 통신 네트워크 동작 방법.
22. 제16항에 있어서,

    하나 이상의 광자 밀도 파 신호를 이용하는 단계를 더 포함하는, 광 통신 네트워크 동작 방법.

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