KR910003417B1 - 분주 멀티플렉싱 광파 통신 시스템용 송수신기 및 그의 신호 전송 방법 - Google Patents

분주 멀티플렉싱 광파 통신 시스템용 송수신기 및 그의 신호 전송 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

분주 멀티플렉싱 광파 통신 시스템용 송수신기 및 그의 신호 전송 방법
제 1 도는 본 발명을 실시하는 통상적인 광 통신 시스템의 블록도.
제 2 도는 본 발명에 따라 발생된 동일하게 공간을 형성한 반송파를 나타낸 주파수 스펙트럼 다이아그램.
제 3 도는 본 발명을 실시하지 않은 제1도의 시스템의 수신에서 나타난 동일하지 않게 공간을 형성한 반송파를 나타낸 일례의 주파수 스펙트럼 다이아그램.
제 4 도는 본 발명에 따른 디더링(dithering) 처리를 위한 키 주파수를 나타낸 주파수 스펙트럼 다이아그램.
제 5 도는 본 발명에 따른 디더링 순차의 싸이클의 구성을 나타낸 다이아그램.
제 6 도는 제 5 도에 도시된 디더링 순차에 대한 수신기 마이크로 프로세서 논리의 플로우 다이아그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 광 네트워크 30 : 전송부
31 : 레이저 32 : 주파수 제어 장치
40 : 수신부 41 : 수신기
42 : 마이크로 프로세서
본 발명은 상호 간섭을 최소화하도록 광 통신 시스템내의 반송파의 분주 멀티플렉싱(FDM)을 용이하게 하는 기술에 관한 것이다.
통신 시스템의 목적은 당일 계층 광 유니트상의 다수의 고속 사용자를 지지하는 실제적인 방식을 고안하는 것이다. 이용된 한 기술은 예를들어 1970년 10월호, IEEE의 회보, 볼륨 58, 넘버 10, 페이지(1666 내지 1682)에서 티.에스.킨셀에 의한 논문 "광 대역 광 통신 시스템 파트 Ⅰ-시간 분배 멀티플렉싱"에 기술된 바와 같은 시간 분배 멀티플렉싱(TDM)이다. 다른 기술은 예를들어 1980년 11월 4일자로 이.에이취.하라 등에 의한 미합중국 특허 제 4,232,385호와, 1986년 7월 5일자로 알.더블유.에이.스카등에 의한 미합중국 특허 제 4,601,027호에 기술된 바와같은 분주 멀티플렉싱(FDM)이다.
광 FDMA 시스템은 변조된 광 반송파, 즉 공칭적으로 분리된 주파수가 스펙트럼상으로 분산되지 않게 하는 레이즈 위상 노이즈로 손상된다. 특히, 간섭성 광학을 이용한 국부 광 통신 시스템은 종종 위상 노이즈로 손상된다. 이런 통신 손상은 더욱더 적소 반송파의 어려움으로 악화된다. 종래 기술의 문제점은 인접한 광 채널로부터의 간섭을 최대로 감소시키도록 FDM 광 통신 시스템의 공간 형성 반송파를 같거나 최대로 설정하는 간단한 기술을 제공한다.
종래 기술의 상기 문제점은 분주 멀티플렉싱(FDM) 광파 통신 시스템의 반송파를 반발시키거나 동일하게 공간을 형성하는 기술에 관한 본 발명에 따라 해소되었다. 특히, 본 기술의 광 반송파는 서로 얼마간 선형 트랙으로 한정된 동일 전하의 방식으로 반발될 수 있다. 동작법에 있어서, 정보를 전송할 시에, 국부 송수신기에서의 전송부는 (비트율과 비교되는) 광 주파수 전송을 서서히 랜덤하게 디더(dither)한다. 랜덤 정도에 있어서, 바람직한 원격 송수신기에서의 수신부는 제각기 전송의 전류 공정 주파수의 좌우측으로 향한 제1 및 2근접 주파수에서의 다수 심벌을 통해 샘플을 성취한다. 수신부는 그때 제1 및 2근접 주파수에서의 각각의 두 샘플링 주기 코스동안에 제공된 간섭량을 측정하여, 정보를 국부 전송기 후방으로 릴레이시킨다. 국부 전송기는 원격 수신부로부터의 피드백 신호에 의해 표시된 바와같이 간섭이 적은 방향으로 서서히 이동시킨다. 이런 처리는 연속적으로 반복되어, 통신 시스템의 주파수 스펙트럼을 통해 최대로 공간을 형성한 반송파를 실현시킴으로써, 인접한 FDM 채널로부터의 간섭을 최소화한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본원 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다.
광파 네트워크를 통해 수천의 동시성 고속 사용자를 지지하기 위하여, 분주 멀티플렉싱(FDM) 기술이 이용되는데, 여기서 각 채널이 서로 다른 광 반송파로 전송한다. 그러나, 이러한 (FDM) 기술은 레이저 위상 노이즈의 키 손상을 갖는다. 각 채널에 대한 로렌쯔 위상 노이즈 모델에 따라, 각각의 다른 채널로부터의 간섭 신호의 전력은 위상 노이즈의 대역폭에 비례하여 변하고, 반송파 분리의 제곱에 반비례하여 변한다. 그래서, 제 2 도에 도시된 동일하게 공간을 형성한 반송파는 이상적인 기술에 이용된다. 그러나, 동일하게 공간을 형성한 반송파의 이상적인 상태를 설정하기 위한 간단한 방법을 알기가 어렵다. 변조된 반송파가 적절한 크기의 시스템내의 FDM 기술내에서 동일하게 공간을 형성할 경우, 반송파-노이즈율(CNR)은 최소 간섭을 갖도록 바람직한 수행 임계치 이상이다.
FDM 광파 네트워크에 있어서, 레이즈 드리프트는 제 2 도에 도시된 바와같이 공칭 스팩트럼 위치로부터 반송파(10 및 11)에 대해 제 3 도에 도시된 위치로 반송파가 벗어나게 한다. 본 발명은 FDM 광파 시스템내의 반송파를 반발시키는 기술을 제공하여, 제 2 도에 도시된 바와같이 동일하게 공간을 형성한 반송파를 갖게 한다. 본 기술에 따르면, 시스템의 각 전송기는 전송된 채널의 FDM 신호를 서서히 디더하는 반면에, 각 수신기는 채널의 어느 한 측면상의 채널에 의해 간섭 레벨을 모니터하고 측정하여, 바람직한 신호를 전송하는 전송기로 상기 정보를 피드백시킨다. 상기 전송기는 상기 간섭을 최소화하도록 자체 광파 반송파 주파수를 이동할 정보를 이용한다. 반발하는 반송파 기술은 위상 노이즈가 무시될 수 있을 시에도 조차 인접한 채널 간섭을 완화시킨다. 특정 테일(tail)의 역제곱 법칙 문자는 반드시 필요치않다. 요구된 모든 것은 공칭 대역 외부의 (대략) 감소하는 스펙트럼이다.
제 1 도는 다수의 N 송수신기(201내지 20N)와, N 송수신기를 상호 접속하는 광 네트워크(21)를 포함하는 본 발명을 실시하기 위한 일례의 광파 시스템의 블록도이다. 설명을 위하여, 광 네트워크(21)는 선형 버스, 루프, 스타 등과 같은 소정의 광 국부 영역 네트워크로 구성되지만, 양호한 네트워크는 제 1 도에 도시된 바와같은 스타 구성이다. 제 1 도에서, 송수신(201)는 시스템의 다른 송수신기(202내지 20N)내의 일례의 구성에 대응하는 일례의 확장된 블록도에서 도시된다.
각 송수신기(201)는 전송부(30) 및 수신부(40)를 구비한다. 일례의 전송부(30)는 그로부터 정보 신호를 전송하는 소정의 반송파를 발생시키기 위한 레이저(31), 레이저를 동조할 적당한 바이어스를 제공하고, 레이저(31)에 의해 발생된 반송파 주파수(파장)를 서서히 디더링하기 위한 주파수 제어 장치(32), 송수신기와 결합된 사용자로부터 수신된 정보 신호를 가진 레이저(31)로부터 반송파 신호를 변조하기 위한 전기 광학 변조기(33) 및 정보 신호를 가진 원격 수신기 후방으로 전송하는 피드백 제어 신호를 발생시키기 위한 제어 신호 발생 장치(34)를 포함한다. 일례의 수신부(40)는 광 네트워크로부터 정보 신호를 수신하여, 아래에 더욱 상세히 기술되는 바와같이 소정의 단부 사용자 및 마이크로 프로세서(42)에 소정의 채널 신호로 전송하기 위해 수신된 정보 신호를 적당히 처리하는 수신기(41)를 포함한다.
제 1 도를 이용한 본 발명의 동작에 있어서, 송수신기(201)의 사용자는 제 2 도에 도시된 반송파(10)를 이용하여 광 네트워크(21)를 통해 송수신기(20N)의 사용자와 통신한다. 설명을 위하여, 송수신기(20N)의 사용자는 송수신기(201)의 사용자와 통신하는 두가지 방식을 갖도록 제 2 도에 도시된 반송파(11)를 이용한다. 송수신기(201)에서, 레이저(31)는 주파수 제어 장치(32)에 의해 상기 송수신기의 출력에서 반송파(10)를 발생시키도록 동조된다. 송수신기(20N)에서, 결합된 주파수 제어 장치(32)에 의해 상기 송수신기의 출력에서 반송파(11)를 발생시키도록 동조된다. 어느 수신부(40)에 나타나지 않을 경우, 송수신기(201및 20N)의 각 주파수 제어 장치(32)는 또한 제 4 도에 도시된 바와같이 제각기 반송파(10 및 11)의 주파수를 반송파(10 및 11)의 전류 공칭 주파수의 좌측으로 향한 제1근접 주파수(50)로 서서히 디더하여, 상기 공칭 주파수의 우측으로 향한 제2근접 주파수(51)로 서서히 디더한다. 송수신기(201)에서, 레이저(31)로부터 서서히 디더한 반송파(10)는 관련된 사용자(1)로부터 수신된 정보 신호와 (전기 광학 변조기(EOM)(33)을 통해)변조된다. 송수신기(201)의 전송부(30)으로부터 서서히 디더한 변조된 출력 신호는 광 가이드(221)를 통해 광 네트워크(21)로 전송되어(여기서, 모든 수신부(40)로 분배됨), 광 가이드(23N)를 통해 송수신기(20N)의 수신부(40)로 전송된다.
전술된 바와같이, 어느 전송부(30)에서의 반송파 주파수는 (a) 랜덤 순위내에서 디더되어, 어느 수신부로 동기되지 않으며, (b) 수신부(40)에 의해 디더된 반송파의 정상 트래킹을 허용하도록 전송된 사용자의 정보 신호의 고 심벌율에 대해 충분히 디더된다. 예를들어 공지된 주파수 트래킹 루프를 이용하여 송수신기(201)로부터 서서히 디더하여 수신된 신호를 쉽게 트래킹할 시에, 송수신기(20N)의 수신부(40)내의 수신기(41)는 수신된 광파 신호를 사용자 N로 전송하기 위한 대응 전기 신호로 변환시킨다. 수신기(41)는 또한 사용자 N로 전송하기 전에 수신된 정보 신호를 샘플하여, 관련된 마이크로 프로세서(42)내에서 결정되도록 수신된 신호 샘플의 평균 제곱 에러(MSE)를 측정하기 위해 각 샘플의 진폭을 측정한다. 각각의 좌우 위치(50 및 51)에 대해 계산된 MSE 측정은 각 위치에 대한 배경 간섭 레벨의 표시기 역할을 한다.
특히, 송수신기(20N)의 수신부(40)내의 수신기(41)는 각 수신된 샘플의 진폭을 측정하여, 수신기(41)와 결합된 마이크로 프로세서(42)로 상기 레벨을 표시한다. 마이크로 프로세서(42)는 수신기(41)로부터의 각 진폭 표시를 기억하여, 제 4 도에 도시된 두 근접 주파수(50 및 51)로 수신된 신호를 디더링할 시에 MSE 측정치를 계산한다. MSE 측정치는, 각 위치(50 및 51) 동안에 수신기(41)에 의해 제공된 에러 진폭을 측정하고, 상기 레벨값을 제곱하여, 각 위치(50 및 51) 에 대한 MSE 측정치를 제공하도록 시간 구간이나 예정된 길이를 통해 제곱값을 조합함으로써 계산된다. 마이크로 프로세서(42)는 그때 상기 MSE 측정치를 나타내는 제어 신호를 송수신기(20)의 제어 신호 발생기(34)로 운반한다. 적당한 시기에, 제어 신호 발생기(34)는 마이크로 프로세서(42)로부터의 제어 신호를, 예를들어 송수신기(20)로의 두 방식 통신을 완료하도록 EOM(30)으로 전송된 다음 정보 신호 세그멘트의 프리앰블로 가산한다. 복귀 정보 및 제어 신호는 광 가이드(20), 광 네트워크(21) 및 광 가이드(23)를 통해 송수신기(20)의 수신기(41)로 반송파(11)상에서 전송된다. MSE 측정치에 대해 수신된 정보로부터, 주파수 위치(50 또는 51)가 양호한가를 송수신기(201)의 마이크로 프로세서(42)는 결정한다. 왜냐하면, 상기 위치는 최소 측정 MSE를 제공하기 때문이다. 선택적으로, 더욱 미세 반발 기구는 주파수 정정치를 계산할 측정된 MSE 기울기를 이용함으로써 설정된다.
송수신기(201)의 수신기(41) 및 마이크로 프로세서(42)는 송수신기(20N)의 대응 회로에 대해 전술된 바와같이 동작하여, 양호한 주파수 위치(50 또는 51)를 나타내는 제어 신호를 주파수 제어 장치(32)로 운반한다. 레이저(31)가 양호한 주파수 위치(50 또는 51)에서 이미 위치하지 않을 경우, 송수신기(201)의 주파수 제어 장치(32)는 레이저(31)에 의해 발생된 반송파(10)를 양호한 위치로 서서히 이동시킨다. 양호한 위치로의 이동에서, 순환은 다시 시작되고, 제 5 도는 각 송수신기(201)에서의 각 싸이클의 검사 및 주파수 이동 모드의 순차를 나타낸 것이다. 송수신기(20N)로 부터의 서서히 디더된 반송파(11)로부터 송수신기(201)에서 결정된 MSE 측정치는 양호한 위치가 송수신기(201)의 제어 신호 발생기(34) 및 EOM(33)을 통해 송수신기(20N) 후방으로 전송되는 반송파(11)와 결합된 양호한 주파수 위치(50 또는 51)를 결정하는 데에 이용됨으로써, 반송파(11)를 양호한 위치로 이동시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 전술된 순차는 두 송수신기 사이의 두 방식 통신 시기 동안에 계속한다.
전술된 바로부터, 반송파(10 및 11)가 제3도에 도시된 위치로 드리프트될 경우, 반송파(10)에 대해 양호한 위치는, 더욱 가까운 반송파(13)와 관련된 신호에서 보다 더욱 떨어진 반송파(12)와 관련된 신호에서 간섭이 더욱 적으므로 반송파(12)의 방향의 좌측으로 향한다. 반송파(10)는 반송파(12 및 13) 사이에서 거의 같은 거리인 제 2 도의 위치로 서서히 이동된다. 마찬가지로, 반송파(11)는, 제 3 도에 도시된 바와같이 반송파(11)의 신호와 관련된 MSE 측정치가 반송파(14)와 관련된 신호에서보다 반송파(13)와 관련된 신호로부터 간섭이 더욱 많음을 나타내므로 우측으로 이동된다. 그래서, 반송파(11)는 반송파(13 및 14) 사이에서 대략 같은 거리인 제 2 도의 위치에 도달될 때까지 우측으로 서서히 이동된다.
인접한 반송파가 또한 그의 주파수를 디더링 한다는 사실은 알고리즘이 간섭 레벨을 감소시키도록 요구된 주파수 정정을 결정할 시에 착오가 일어나게 한다. 그러나, 대략 선택된 디더링 패턴이 이런 문제점을 쉽게 해소시키는 방법을 알 수 있다. 예를들면, 다음 샘플에 대한 위치를 선택하는 간단한 랜덤 패턴은 결국 평균된 주파수 정정이 우측 방향에서 이루어지게 한다.
전송기가 다른 송수신기와 통신하지 않거나 통신을 시작할 지라도 반발이 이루어지므로, 항상 양호하게 전송된다. 따라서, 송수신기와 스펙트럼 위치간의 느슨한 결합이 이루어지므로써, 호출 개시를 진행시킬 기회가 제공된다. 현재 호출에 포함되지 않은 송수신기는 그 자체 검사 순차를 모니터하는 약간의 시간을 소모하여, 그 자체를 다른 반송파로부터 반발시킨다. 상기 송수신기는 반발을 위한 자체 전송의 모니터링과 그에 대한 채널에 설정될 경우에는 주기적으로 교번한다.
전술된 상태하에, 반송파의 전체 시스템이 부동하고, 특정 송수신기가 신규 상대 위치로 이동되는 원격 가능성이 있다. 예를들면, 채널은 고장이 나서, 다시 설정되거나, 신규 채널이 시스템에 가산된다. 그럼에도 불구하고, 송수신기를 포함하는 이전의 호출문의 수신기에 의해 사용된 디어얼 세팅(주파수 제어를 위한 전류치)과 송수신기의 위치 사이의 상관이 있다. 그래서, 송수신기는 개시 시기를 단축하도록 상기 상관상에서 편승하는 본 기술을 이용할 기회가 있다. 호출을 위한 주사는 본 분야에 공지된 소정의 기술로 우선 순위의 대역을 주사함으로써 이루어진다. 우선 순위는 가장 빈번하거나 가장 중요한 공동체의 호출자에 이루어진다.
제어는 분산됨을 알 수 있다. 채널의 느슷한 정도에 대해 전술하지만, 순위가 때때로 변화될 경우에 대이변이 발생하지 않는다. 더욱이, 각 송수신기는 개시 시기를 감축하는 기회를 가질 필요가 없다. 스펙트럼을 갖도록 각 송수신기에 요구되는 다른 잇점은 호출 발신의 충돌에 대한 문제점이 해소되는 것이다. 영구 전송에 요구되는 전력은 최소로 되고, 대역폭 자원이 무익한 채널상의 대역폭 배치를 "소모"할 만큼 충분히 않는 상황을 적시하기가 어렵다.
본 기술을 설정하기 위한 마이크로 프로세서(42)에 대한 논리는 복잡하지 않다. 마이크로 프로세서(42) 논리에 대한 일례의 순차는 제 6 도에 도시된다. 계수기(60)는 제 5 도에 도시된 4개의 모드의 각각의 온 셋트를 구별하는 데에 이용된다. 계수기(60)를 제외하고, 마이크로 프로세서(42)에 요구되는 유일한 다른 부가 메모리는 위치(50 및 51)와 관련된 두 MSE 측정치에 대한 레지스터(도시되지 않았지만, 블록(61)에 의해 참조됨)에 대해 이루어진다.
전술한 것은 양호한 실시예를 기술하며, 본 발명의 정신 및 범주내에서 많이 수정될 수 있다. 예를들면, 제 1 도에 도시된 바와같이, 전송부(30)내의 레이저 변조기(35)는 관련된 광 가이드(22)를 통해 전송하기 위한 레이저(31)를 직접 변조시키도록 주파수 제어 장치(32) 및 제어 신호 발생기(34)로부터의 신호와 사용자로부터의 입력 신호를 조합하는 데에 이용될 수 있다. 그러한 상태하에, EOM(33)은 요구되지 않는다. 전술된 바와같이, 다른 시스템 장치는 또한 전술된 스타 구성과 다르게 이용된다.

Claims (3)

  1. 예정된 공칭 광파 반송파 신호를 발생시키는 수단(31) 및, 전송부로부터 원격 송수신기로 전송되도록 정보 신호에 따라 발생 수단으로부터의 공칭 광파 반송파 신호를 변조시키는 수단(33 내지 35)을 포함한 전송부(30)를 구비한 분주 멀티플렉싱(FDM) 광파 통신 시스템을 송수신기에 있어서, 반송파를 재위치시키고, 배경 간섭의 한 가운데에 반송파를 위치시키도록 제어 신호를 인출하는 수신기에 의해 공동 배경 간섭이 감지되게 하는 식으로 공칭 반송파 신호의 한 측면상의 제1근접 반송파 주파수에 대한 공칭 광파 반송파 신호를 상기 발생 수단이 서서히 디더시키는 상기 발생 수단으로 제어 신호를 발생시키는 수단(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티플렉싱 광파 통신 시스템용 송수신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 제2광파 반송파 신호를 서서히 디더할 시에 수신부로 행한 정보 신호에 따라 제2공칭 광파 반송파 신호를 변조한 원격 송수신기에 의해 전송된 광파 정보 신호에 응답하여, 시스템의 관련된 사용자로 전송하는 수신된 광파 정보 신호를 복조하고, 반송파의 정정 이동이 이루어지는 분리 출력 신호를 발생시키는 복조된 정보 신호상에서 동작하는 수신기 및, 변조된 정보 신호의 원격 송수신기로 다시 전송하기 위한 전송부의 변조 수단으로 전송하는 저 간섭 레벨에 따른 주파수로 이동시키도록 간섭 레벨의 표시기를 결정하고, 제어 신호를 발생시키는 수신기로부터 출력 신호에 응답하는 프로세서를 가진 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분주 멀티플렉싱 광파 통신 시스템용 송수신기.
  3. 시스템의 제1사용자와 결합된 제1송수신기에서, (a) 공칭 광파 반송파 신호를 발생시키는 단계, (b) 제1사용자로부터 수신된 정보 신호에 따라 공칭 반송파 광파 신호를 변조시키는 단계로 이루어지는 분주 멀티플렉싱(FDM) 광파 통신 시스템내의 신호 전송 방법에 있어서, (c) 제1사용자의 공칭 광파 반송파 신호에 가깝게 단계 (a)에서 발생된 공칭 반송파 광파 신호를 서서히 디더하는 단계와, 제2사용자와 결합된 원격 제2송수신기에서, (d) 제2사용자로 전송하는 제1송수신기로부터 수신된 변조 정보 신호를 복조하여, 반송파를 양호하게 재위치시키는 제어 신호를 발생시키도록 변조된 정보 신호를 순차적으로 샘플링하는 단계와, (e) 다음 싸이클 주기 동안에 단계 (b) 내지 (e)를 반복하기 전에 반송파 제어 신호로부터 인출 가능한 근접 반송파 주파수로 단계 (a)에서 발생된 공칭 반송파 주파수를 이동시키는 제1송수신기로 반송파 제어 신호를 다시 전송하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분주 멀티플렉싱 광파 통신 시스템의 신호 전송방법.
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