KR100621217B1

KR100621217B1 - 광 간섭 잡음 저감을 위한 광 수신기 및 이를 갖는 광통신망

Info

Publication number: KR100621217B1
Application number: KR1020040104355A
Authority: KR
Inventors: 원용욱; 정현도; 한상국; 정의석; 김병휘
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-09-13
Also published as: KR20060042857A

Abstract

본 발명은 부반송파 다중 접속(SCMA)방식의 WPON 등의 광통신망(ON)에 적용되는 광 수신기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 광 통신망의 중앙기지국(600)에 적용되는 광 수신기(500)는, 입력되는 광신호(SI)를 제1 및 제2 광신호(S11,S12)로 분배하는 광파워 분배기(510); 소정의 발진 주파수를 생성하는 주파수 생성기(520); 상기 주파수 생성기(520)에서 생성된 발진 주파수의 위상을 시프트시키는 위상시프터(530); 상기 제1 광신호(S11)를 상기 주파수 생성기(520)에 의해 생성된 발진 주파수로 변조하는 제1 광변조기(541); 상기 제2 광신호(S12)를 상기 위상시프터(530)에 의해 위상 시프트된 발진 주파수로 변조하는 제2 광변조기(542); 상기 제1 및 제2 광변조기(541,542)에 의해 변조된 각 광신호(S21,S22)를 RF 신호로 변환하는 제1 및 제2 포토 다이오드(551,552); 및 상기 제1 포토 다이오드(551)에 의한 RF 신호(S31)와 상기 제2 포토 다이오드(552)에 의한 RF 신호(S32)를 차동증폭하고, 이들 RF 신호들 각각에 포함된 동상인 두 광 간섭 잡음을 서로 상쇄시키는 차동 증폭기(560)를 구비한다.

WPON, PON, ON, 광 수신기, OBI, 광 간섭 잡음 제거, 위상시프트, 차동증폭

Description

광 간섭 잡음 저감을 위한 광 수신기 및 이를 갖는 광통신망{OPTICAL RECEIVER FOR REDUCING OPTICAL BEAT INTERFERENCE, AND OPTICAL NETWORK WITH THE SAME}

도 1은 종래 부반송파 다중 접속 광 통신망의 구성도이다.

도 2는 도 1의 중앙 기지국에 포함되는 광 수신기의 구성도이다.

도 3은 종래 디더링신호 및 광주파수 변조기를 이용한 광 간섭 잡음 저감장치의 구성도이다.

도 4는 종래 LSM기법을 이용한 광 간섭 잡음 감소장치의 구성도이다.

도 5는 본 발명에 따른 광 수신기의 구성도이다.

도 6은 도 5의 주요신호에 대한 스펙트럼도이다.

도 7은 본 발명의 광 수신기를 갖는 광 통신망의 구현 예시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

300 : 광 송신기 400 : 광 분배기

500 : 광 수신기 510 : 광파워 분배기

520 : 주파수 생성기 530 : 위상시프터

541 : 제1 광변조기 542 : 제2 광변조기

551 : 제1 포토 다이오드 552 : 제2 포토 다이오드

560 : 차동 증폭기 600 : 중앙기지국

본 발명은 부반송파 다중 접속(SCMA)방식의 WPON(WDM-PON) 등의 광통신망(ON)에 적용되는 광 수신기에 관한 것으로, 특히 부반송파 다중접속방식 광통신망의 중앙기지국(CO)에서, 다중 광원 신호를 검출하는 과정에서 발생하는 광 간섭 잡음을, 신호의 위상 반전 및 차동 증폭기를 이용하여 제거할 수 있도록 구현함으로써, 광 간섭 잡음이 발생되는 중앙 기지국에서 광 간섭 잡음을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 광 통신망의 유지 및 관리가 용이한 광 간섭 잡음 저감을 위한 광 수신기 및 이를 갖는 광통신망에 관한 것이다.

일반적으로, 광통신망의 기술 개발에서 가장 큰 관심은, 가입자망의 특성상, 비용 경제성과 대량 생산성이 우수한 전송 방식을 개발하는데 있는데, 이를 위해서는 광 부품의 저가격화와 동시에 많은 가입자를 수용할 수 있는 기술이 요구된다. 이러한 경제적인 광통신 시스템을 구현하기 위한 방안 중 하나는 파장을 여러 가입자가 공유하여 주어진 파장 대역내에서 가입자 수를 늘리는 것이다.

이때, 가입자 수를 늘리기 위한 방법 중 하나로 부반송파 다중(SCM) 방식이 있으며, 이 것은 파장을 공유하는 각 가입자의 광원에 각기 서로 다른 부반송파를 할당하여 가입자가 할당된 부반송파에 정보를 실어서 송신하고, 수신단에서는 가입자에 해당하는 대역통과필터를 사용하여 신호를 걸러냄으로서 가입자의 정보를 구별하는 방식이다.

이러한 기존 부반송파 다중 접속 광통신 시스템중의 하나를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 종래 부반송파 다중 접속 광 통신망의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 부반송파 다중 접속 광통신망은, 하나의 파장을 사용하여 광신호를 보내는 광송수신기(11-1~11-N)를 각각 포함하는 복수의 가입자단(10-1~10-N)과, 상기 복수의 가입자단(10-1~10-N)의 각 광송수신기로부터 전송되는 복수의 광신호를 하나의 광섬유로 결합시켜주는 광 결합기(Optical Coupler:OC)(20)와, 상기 광 결합기(20)에 광섬유를 통해 연결되어 광신호를 전달하는 전화국 OLT(30)와, 상기 전화국 OLT(30)로부터의 광신호를 수신하는 광송수신기(41)를 포함하는 중앙 기지국(40)으로 이루어져 있다.

여기서, 상기 광송수신기는 광 송신기(41a), 광 수신기(41b) 및 광 결합기(41c)를 포함한다.

도 1의 광통신망에서, 각 가입자단에서 광 결합기까지는 동일한 파장을 사용하지만, 각기 서로 다른 부반송파에 정보를 실어서 보낸다. 이에 따라, 도 1과 같은 부반송파 다중 방식을 사용하여 하나의 파장을 복수의 가입자가 서로 공유할 수 있어, 망 구축 가격을 낮출 수 있어 저가의 광가입자망을 구축할 수 있다.

도 1에 도시된 종래의 중앙 기지국에 포함되는 광 수신기중 하나는 도 2에 도시된 바와 같다.

도 2에 도시된 광 수신기는 광섬유를 통해 수신되는 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드(Photo Diode)로 이루어져 있다.

한편, 광 통신망의 넓은 대역폭을 효율적으로 사용하기 위해 파장분할 다중방식을 이용한 부 반송파 다중 접속 방식의 광통신망이 최근 기간망과 가입자망 운용으로 각광을 받고 있다. 그런데, 다채널 RF신호를 다중 광원을 이용해 전송하는 부반송파 다중 접속 방식의 광 통신망의 경우, 중앙 기지국에 포함된 하나의 광 수신기가 복수의 가입자단으로부터 적어도 두 개 이상의 광원을 동시에 수신하는 경우, 광신호를 전기적인 신호로 변환하는 과정에서 광 간섭 잡음이 발생되는 것으로 알려져 있다. 이러한 광 간섭 잡음은 시스템의 신호 대 잡음비 및 부 반송파대 잡음비를 저하시켜 전체 시스템의 성능에 악영향을 미치게 된다.

이러한 이유로, 부반송파 다중 접속 방식의 광통신망에서, 광 간섭 잡음을 저감시키는 방안이 강구되어야 한다. 만약 광 통신망 구현과정에서, 광 간섭 잡음에 의해 실제 링크상의 신호전송이 안정되지 않으면 이를 기반으로 하는 다른 기술개발이 영향을 받거나 유보되어야 하므로, 현재 선진 각 국에서도 광 전송 링크의 안정적인 신호전송에 관련되는 기술개발을 서두르고 있다.

이러한 실정에 따라, 파장 분할 다중 접속(WDM) 방식 및 부 반송파 다중 접속(SCMA) 방식을 이용한 광 통신망의 구현을 위해서는, 광 간섭 잡음 저감기술은 필수적인 사항이다.

이하, 종래 광 간섭 잡음을 저감시키는 기술에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 종래 디더링신호 및 광주파수 변조기를 이용한 광 간섭 잡음 저감장치의 구성도로서, 도 3에 도시된 디더링신호 및 광주파수 변조기를 이용한 광 간섭 잡음 저감장치에서, 레이저 다이오드(42A)에 의해 발생된 광신호는 신호 변조기(42B)에서 RF 신호에 의해 변조되고, 이 변조된 광신호는 광주파수변조기(42C)에서 디더링 신호(dithering signal)에 의해 주파수 확산 변조되어, 상기 광신호 스펙트럼 대역폭이 넓게 확산된다, 이와 같은 넓게 확산된 대역폭에 발생되는 광 간섭 잡음은 넓은 대역폭에 분산되므로, 광 간섭 잡음의 세기가 작아지고 그 악영향도 적어지게 된다.

이와 같은 광 간섭 잡음 저감장치에 대한 구체적인 설명은 미국특허 제5,798,858호에 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 광 간섭 잡음 저감 기술은, 신호의 최대값에서 최소값으로 천이되는 경우에 비선형 신호 왜곡이 발생되는 문제점이 있고, 또한 고가의 광 부품인 광주파수변조기 또는/및 광위상변조기를 이용하여야 하므로, 적용 제 품의 단가를 상승시키는 원인이 되는 문제점이 있다.

도 4는 종래 LSM(Level Shifted Signal Modulation)기법을 이용한 광 간섭 잡음 감소장치의 구성도이다.

도 4에 도시된 종래 LSM기법을 이용한 광 간섭 잡음 감소장치는, 신호변조기(44A)에서 변조된 신호를 레벨시프트변조기(LSM)(44B)에서 레벨시프트신호로 변조시킨 후, 이와 같이 레벨시프트 변조된 신호를 레이저다이오드(44C)에서 광신호로 변환하여 광섬유로 제공한다.

여기서, LSM은 직류레벨로 천이된 RF 부반송파 신호와 직류성분의 부가신호를 곱해서 RF 신호의 변조지수를 크게 하는 경우에도 비선형 왜곡 현상이 없도록 RF 신호의 파형을 재형성하는 방법이다. 이러한 종래의 저감 기술에 의하면, RF 신호의 변조지수를 크게 하면서도 첩(Chirp) 현상이 발생하지 않기 때문에, 비선형 왜곡현상이 발생하지 않음을 알 수 있다.

그러나, 다 채널 RF신호를 전송해야 하는 경우에, 인접하는 RF신호와의 간섭을 고려하여 함으로, 설계 및 구현이 복잡하게 되는 문제점과 별도의 RF 신호를 추가해서 사용하여야 하므로, 이러한 RF 신호의 추가에 관련되는 회로가 더 추가되는 문제점이 있다.

한편, 그 외 종래 광 간섭 잡음을 저감시키는 기술로서는, 버스트 모드로 동작하는 레이저를 이용한 방법이 있는데. 이는 수신기로 들어오는 각 가입자의 광원 을 버스트 모드로 동작시켜 전송할 정보가 있을 때만 정보를 신속하게 전송하고, 전송할 정보가 없을 경우에는 빠른 시간내에 레이저의 파워를 낮추는 방법으로써, 이러한 방법에 의하면, 가입자가 정보를 전송하지 않을 때에 광파워가 수신기에 수신되어 다른 광원과 비팅을 일으켜 광 간섭잡음이 생기는 것을 방지할 수 있다.

그런데, 버스트 모드로 광송신기를 동작시키기 위해서는, 가입자의 광송신기에서 변조하기 이전의 기저 대역 정보와 반송파로 변조신호뿐만 아니라 광파워를 모두 모니터링하여 버스트 모드로 동작하기에 알맞은 레이저의 바이어스 전류를 조정하여야 한다.

그러나, 이러한 방법에서는, 시간적으로 동시에 수신되는 광원을 최소화함으로써 OBI를 생기지 않게 하는 것이지만, 각 광원이 보내려는 데이터가 많아 수신기에서 계속 비팅 잡음이 생성될 경우 원하는 품질의 정보전송이 어려워진다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 부반송파 다중 접속(SCMA)방식의 WPON(WDM-PON) 등의 광통신망(ON)의 중앙기지국(CO)에서, 다중 광원 신호를 검출하는 과정에서 발생하는 광 간섭 잡음을, 신호의 위상 반전 및 차동 증폭기를 이용하여 제거할 수 있도록 구현함으로써, 광 간섭 잡음이 발생되는 중앙 기지국에서 광 간섭 잡음을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 광 통신망의 유지 및 관리가 용이한 광 간섭 잡음 저감을 위한 광 수신기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다중 광원 신호를 검출하는 과정에서 발생하는 광 간섭 잡음을, 신호의 위상 반전 및 차동 증폭기를 이용하여 제거할 수 있는 광 수신기를 갖는 광통신망을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 광 수신기는,

광 통신망의 중앙기지국에 적용되는 광 수신기에 있어서,

입력되는 광신호를 제1 및 제2 광신호로 분배하는 광파워 분배기;

소정의 발진 주파수를 생성하는 주파수 생성기;

상기 주파수 생성기에서 생성된 발진 주파수의 위상을 시프트시키는 위상시프터;

상기 제1 광신호를 상기 주파수 생성기에 의해 생성된 발진 주파수로 변조하는 제1 광변조기;

상기 제2 광신호를 상기 위상시프터에 의해 위상 시프트된 발진 주파수로 변조하는 제2 광변조기;

상기 제1 광변조기에 의해 변조된 광신호를 RF 신호로 변환하는 제1 포토 다이오드;

상기 제2 광변조기에 의해 변조된 광신호를 RF 신호로 변환하는 제2 포토 다이오드; 및

상기 제1 포토 다이오드에 의한 RF 신호와 상기 제2 포토 다이오드에 의한 RF 신호를 차동증폭하고, 이들 RF 신호들 각각에 포함된 동상인 두 광 간섭 잡음을 서로 상쇄시키는 차동 증폭기

를 구비함을 특징으로 한다.

상기 광파워 분배기에서 제1 포토 다이오드까지의 광신호 전송채널 길이는

상기 광파워 분배기에서 제2 포토 다이오드까지의 광신호 전송채널 길이와 동일하게 이루어지고,

상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드는

서로 동일한 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기한 광 수신기를 포함하는 중앙기지국을 갖는 광통신망을 제공함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 광 수신기의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 광 수신기(500)는 수동 광통신망(PON)등의 광 통신망에 포함되는 중앙기지국에 적용된다.

상기 광 수신기는 입력되는 광신호(SI)를 제1 및 제2 광신호(S11,S12)로 분배하는 광파워 분배기(510)와, 소정의 발진 주파수를 생성하는 주파수 생성기(520)와, 상기 주파수 생성기(520)에서 생성된 발진 주파수의 위상을 시프트시키는 위상시프터(530)와, 상기 제1 광신호(S11)를 상기 주파수 생성기(520)에 의해 생성된 발진 주파수로 변조하는 제1 광변조기(541)와, 상기 제2 광신호(S12)를 상기 위상시프터(530)에 의해 위상 시프트된 발진 주파수로 변조하는 제2 광변조기(542)와, 상기 제1 광변조기(541)에 의해 변조된 광신호(S21)를 RF 신호로 변환하는 제1 포토 다이오드(551)와, 상기 제2 광변조기(542)에 의해 변조된 광신호(S22)를 RF 신호로 변환하는 제2 포토 다이오드(552)와, 상기 제1 포토 다이오드(551)에 의한 RF 신호(S31)와 상기 제2 포토 다이오드(552)에 의한 RF 신호(S32)를 차동증폭하고, 이들 RF 신호들 각각에 포함된 동상인 두 광 간섭 잡음을 서로 상쇄시키는 차동 증폭기(560)를 포함한다.

상기 광파워 분배기(510)에서 제1 포토 다이오드(551)까지의 광신호 전송채널 길이는 상기 광파워 분배기(510)에서 제2 포토 다이오드(552)까지의 광신호 전송채널 길이와 동일하게 이루어진다. 또한, 상기 제1 포토 다이오드(551) 및 제2 포토 다이오드(552)는 서로 동일한 특성을 갖도록 이루어진다.

상기 광파워 분배기(510)는 상기 광신호(SI)를 동일한 파워를 갖는 제1 및 제2 광신호(S11,S12)로 분배하도록 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 주파수 생성기(520)는 상기 광신호에 포함된 RF신호의 주파수 보다 높 은 주파수로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 위상시프터(530)는 상기 주파수 생성기(520)에서 생성된 발진 주파수의 위상을 180도 시프트시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.

도 6은 도 5의 주요신호에 대한 스펙트럼도이다.

도 6에서, S11 및 S12는 상기 광파워 분배기(510)에 의해 입력되는 광신호(SI)가 분배된 제1 및 제2 광신호이고, 이 S11,S12는 복수의 광파장(λ1,λ2)에 복수의 RF 신호(f_RF1,f_RF2)가 실린 광신호이다. S21,S22는 상기 제1 및 제2 광변조기(541,542) 각각에 의해 변조된 신호로서, 이 S21,S22는 복수의 광파장(λ1,λ2)에, 복수의 RF 신호(f_RF1,f_RF2) 및 발진 주파수(f1)가 실린 광신호이다. 여기서, RF 신호는 데이터를 포함한다. S31,S32는 상기 제1 및 제2 포토 다이오드(551,552)에 의해 복수의 광파장이 제거된 RF 신호로서, 이 S31,S32는 RF 신호, 발진주파수(f1) 및 광 간섭 잡음을 포함한다. 그리고, SO는 상기 차동 증폭기(560)에서 출력되는 신호로서, 이 SO는 RF 신호, 발진주파수(f1)를 포함한다.

도 7은 본 발명의 광 수신기가 적용되어 구현된 광 통신망을 보이고 있는데, 도 7을 참조하면, 본 발명의 광 통신망은 각 광송수신기를 포함하는 복수개의 가입자단(10-1~10-N)과, 상기 복수개의 가입자단(10-1~10-N) 각각에 각 광섬유를 통해 연결된 광결합기(20)와, 상기 광결합기(20)에 하나의 광섬유를 통해 연결된 OLT(30)와, 송신할 RF 신호를 광신호로 변환하는 광송신기(300)와, 상기 광송신기(300)로부터의 광신호를 상기 OLT(30)에 연결된 광섬유로 전송하는 광결합기(400)와, 상기 광결합기(400)를 통해 수신된 광신호를 RF 신호로 변환하는 광 수신기(500)를 포함한다.

여기서, 상기 광송신기(300), 광결합기(400) 및 광 수신기(500)는 중앙 기지국(600)에 포함된다. 또한, 상기 광 수신기(500)는 도 5에 도시한 바와 같이 구성된다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 광 수신기 및 광 통신망에 대해서 설명하면, 먼저, 도 5에서, 본 발명의 광 수신기(500)는 수동 광통신망(PON)등의 광 통신망에 포함되는 중앙 기지국(600)에 적용되어, 수신되는 광신호가 전기적인 RF 신호로 변화되는 과정, 즉, 광신호 검출 과정에서 광파장의 상호 간섭에 의해 발생되는 광 간섭 잡음을 제거한다.

도 5를 참조하여 본 발명의 광 수신기(500)에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 5에서, 상기 광 수신기(500)의 광파워 분배기(510)는 광섬유를 통해 입력되는 광신호(SI)를 제1 및 제2 광신호(S11,S12)로 분배하는데, 이때, 상기 광파워 분배기(510)는 1:1 광 파워 분배기가 적용되어, 상기 광신호(SI)를 서로 동일한 광 파워를 갖는 상기 제1 및 제2 광신호(S11,S12)로 분배한다.

여기서, 입력되는 광신호(SI) 및 제1 및 제2 광신호(S11,S12)는 도 6에 도시한 바와 같이 복수의 광파장(λ1,λ2)별로 복수의 RF 신호(f_RF1,f_RF2)가 실린 광신호로, 서로 동일한 크기 및 위상을 갖는다.

한편, 상기 광 수신기(500)의 주파수 생성기(520)는 소정의 발진 주파수를 생성하여 제1 광변조기(541)로 출력하는데, 상기 주파수 생성기(520)는 상기 광신호(S1)에 포함된 RF신호의 주파수 보다 높은 주파수로 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 광신호(SI)에 포함되는 RF 신호(f_RF1,f_RF2)가 대략 100MHz라면, 상기 발진 주파수는 대략 200MHz가 될 수 있다. 이는 광변조 특성상, 데이터를 포함하는 RF 신호의 주파수보다 변조신호인 발진주파수가 높아야 광변조가 원활하게 수행되는 때문이며, 이러한 광변조 특성은 이미 주지된 사실이다.

또한, 상기 광 수신기(500)의 위상시프터(530)는 상기 주파수 생성기(520)에서 생성된 발진 주파수의 위상을 시프트시켜 제2 광변조기(542)로 출력한다. 이때, 상기 위상시프터(530)는 상기 주파수 생성기(520)에서 생성된 발진 주파수의 위상을 180도 정도 시프트시켜야 하는데, 특히 보다 정확한 RF 신호의 차동 증폭을 위해서는, 정확하게 180도 위상 시프트시켜야 한다.

그 다음, 상기 광 수신기(500)의 제1 광변조기(541)는 상기 제1 광신호(S11) 를 상기 주파수 생성기(520)에 의해 생성된 발진 주파수로 변조한다. 또한, 상기 제2 광변조기(542)는 상기 제2 광신호(S12)를 상기 위상시프터(530)에 의해 위상 시프트된 발진 주파수로 변조한다. 이러한 변조과정에서, 상기 광 신호에 실려 있는 RF 신호는 상기 제1 및 제2 광변조기(541,542)를 통과하면서 인가된 발진 주파수만큼 상향 이동되어 광 신호에 다시 실리게 된다.

이때, 상기 광 수신기(500)의 제1 광변조기(541)에 의해 변조된 신호(S21)와 상기 제2 광변조기(542)에 의해 변조된 신호(S22)는 도 6에 도시한 바와 같이, 서로 광신호(λ1,λ2)는 동일한 위상 및 크기를 갖지만, 이들 광신호에 실린 RF 신호(f_RF1,f_RF2) 및 발진주파수(f1)는 서로 역위상이고, 서로 동일한 크기를 갖는다.

즉, 상기 제1 및 제2 광변조기(541,542)는 일종의 RF 믹서(Mixer)와 동일한 기능을 수행하게 되는데, 위상 시프터(530)를 통과한 발진주파수가 인가되는 상기 제2 광변조기(542)를 통과한 광 신호에 실려 있는 RF신호는, 상기 주파수 생성기(520)의 발진주파수가 위상시프터(530)를 통하지 않고 직접 인가되는 상기 제1 광변조기(541)를 통과한 광 신호에 실려 있는 RF 신호에 비교하면, 그 크기는 같고 위상이 서로 반대인 RF신호임을 알 수 있다.

그 다음, 상기 광 수신기(500)의 제1 포토 다이오드(551)는 상기 제1 광변조기(541)에 의해 변조된 광신호(S21)를 RF 신호로 변환하는데, 이러한 변환 과정에 의해, 상기 광신호(S21)에서 광파장(λ1,λ2) 성분을 제거되고, RF신호(f_RF1,f_RF2) 및 발진주파수(f1)만 출력된다.

또한, 상기 광 수신기(500)의 제2 포토 다이오드(552)는 상기 제2 광변조기(542)에 의해 변조된 광신호(S22)를 RF 신호로 변환하는데, 이러한 변환 과정에 의해, 상기 광신호(S22)에서 광파장(λ1,λ2) 성분이 제거되고, RF신호(f_RF1,f_RF2) 및 발진주파수(f1)만 출력된다.

이때, 상기 제1 포토 다이오드(551)에 의해 변환된 신호(S31)와 상기 제2 포토 다이오드(552)에 의해 변환된 신호(S32)를 대비하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 각 신호(S31,S32)에 포함된 RF 신호(f_RF1,f_RF2) 및 발진주파수(f1)는 서로 역위상이고, 그 크기는 서로 동일함을 알 수 있다.

다른 한편, 상기 제1 포토 다이오드(551) 및 제2 포토 다이오드(552)에서, 광신호가 RF 신호로 변환되는 과정에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 광파장(λ1,λ2)의 상호 간섭에 의한 광 간섭 잡음이 RF 신호에 포함될 수 있는데, 예를 들어, M개의 광 신호들이 각 포토 다이오드에서 동시에 검출되기 때문에, 광신호의 크기만 검출하는 포토 다이오드의 특성에 의해서 M개의 광 신호와 더불어 광 신호들 간의 간섭현상에 의해서 M(M-1)개의 광 간섭 잡음이 발생한다. 만약 이 광 간섭 잡음들이 검출하고자 하는 RF 신호들의 주파수 대역폭 내에서 발생하게 되면 전송 신호의 신호 대 잡음 비를 저하시키게 된다.

이때, 상기 제1 포토 다이오드(551)의 출력신호(S31) 및 상기 제2 포토 다이 오드(552)의 출력신호(S32)에 포함된 광 간섭 잡음은 서로 위상 및 크기가 동일함을 알 수 있다.

특히, 상기 광파워 분배기(510)에서 제1 포토 다이오드(551)까지의 광신호 전송채널 길이는 상기 광파워 분배기(510)에서 제2 포토 다이오드(552)까지의 광신호 전송채널 길이와 동일하고, 뿐만 아니라, 상기 제1 포토 다이오드(551) 및 제2 포토 다이오드(552)는 서로 동일한 특성을 가지기 때문에, 광 간섭 잡음들은 서로 크기와 위상이 서로 동일하게 된다.

그리고, 상기 광 수신기(500)의 차동 증폭기(560)는 상기 제1 포토 다이오드(551)에 의한 RF 신호(S31)와 상기 제2 포토 다이오드(552)에 의한 RF 신호(S32)를 차동 증폭하고, 이들 RF 신호들 각각에 포함된 동상인 두 광 간섭 잡음을 서로 상쇄시킨다.

이때, 상기 차동 증폭기(560)는 입력되는 두 RF신호의 차 성분을 출력하는 특성을 가지므로, 상기 제1 및 제2 포토 다이오드를 거치면서 발생한 각각의 광 간섭 잡음은 크기와 위상이 서로 동일하므로, 이러한 차동 증폭기(560)를 거치면서 광 간섭 잡음은 제거되고, 크기는 동일하지만 위상이 서로 반대인 각 RF신호들은 상기 차동 증폭기(560)를 거치면서 보강간섭에 의해 출력된다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 도 5에 도시한 광 수신기를 중앙 기지국(600)에 적용하는 경우, 상기 중앙 기지국(600)의 광 수신기(500)는 광결합기 (400), OLT(30) 및 광결합기(20)를 통해 복수의 가입자단(10-1~10-N)에 연결되어, 상기 복수의 가입자단(10-1~10-N)으로부터의 복수의 광신호를 광 간섭 잡음 없이 수신할 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 중앙 기지국(600)은 광 간섭 잡음을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 광 통신망의 유지 및 관리가 용이하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 장치는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 부반송파 다중 접속(SCMA)방식의 WPON(WDM-PON) 등의 광통신망(ON)의 중앙기지국(CO)에서, 다중 광원 신호를 검출하는 과정에서 발생하는 광 간섭 잡음을, 신호의 위상 반전 및 차동 증폭기를 이용하여 제거할 수 있도록 구현함으로써, 광 간섭 잡음이 발생되는 중앙 기지국에서 광 간섭 잡음을 효율적으로 제거할 수 있고, 또한, 광 통신망의 유지 및 관리가 용이하다는 효과가 있다.

Claims

광 통신망의 중앙기지국에 적용되는 광 수신기에 있어서,

입력되는 광신호를 제1 및 제2 광신호로 분배하는 광파워 분배기;

소정의 발진 주파수를 생성하는 주파수 생성기;

상기 주파수 생성기에서 생성된 발진 주파수의 위상을 시프트시키는 위상시프터;

상기 제1 광신호를 상기 주파수 생성기에 의해 생성된 발진 주파수로 변조하는 제1 광변조기;

상기 제2 광신호를 상기 위상시프터에 의해 위상 시프트된 발진 주파수로 변조하는 제2 광변조기;

상기 제1 광변조기에 의해 변조된 광신호를 RF 신호로 변환하는 제1 포토 다이오드;

상기 제2 광변조기에 의해 변조된 광신호를 RF 신호로 변환하는 제2 포토 다이오드; 및

상기 제1 포토 다이오드에 의한 RF 신호와 상기 제2 포토 다이오드에 의한 RF 신호를 차동증폭하고, 이들 RF 신호들 각각에 포함된 동상인 두 광 간섭 잡음을 서로 상쇄시키는 차동 증폭기

를 구비한 광 수신기.
제1항에 있어서, 상기 광파워 분배기에서 제1 포토 다이오드까지의 광신호 전송채널 길이는

상기 광파워 분배기에서 제2 포토 다이오드까지의 광신호 전송채널 길이와 동일하게 이루어진 것을 특징으로 하는 광 수신기.
제2항에 있어서, 상기 제1 포토 다이오드 및 제2 포토 다이오드는

서로 동일한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 광 수신기.
제3항에 있어서, 상기 광파워 분배기는

상기 광신호를 동일한 파워를 갖는 제1 및 제2 광신호로 분배하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 광 수신기.
제3항에 있어서, 상기 주파수 생성기는

상기 광신호에 포함된 RF신호의 주파수 보다 높은 주파수인 것을 특징으로 하는 광 수신기.
제3항에 있어서, 상기 위상시프터는

상기 주파수 생성기에서 생성된 발진 주파수의 위상을 180도 시프트시키는 것을 특징으로 하는 광 수신기.
제1항 내지 제6항중 어느 한항에 기재된 광 수신기를 포함하는 광통신망.