KR100842804B1 - Simultaneous all-optical frequency mixing system for radio over fiber system applications utilizing a soa-mzi - Google Patents

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Abstract

An all-optical frequency mixing system for an RoF(Radio-over-Fiber) system using an SOA-MZI(Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer) is provided to enable signals of plural channels to share a frequency mixer and an LO signal source necessary for frequency mixing, thereby decreasing the number of components of an entire system and lowering complexity of the system. Into a port 1, RoF signals having data signals of WDM(Wavelength Division Multiplexed) radio frequency bands are inputted. Into a port 3, interference waves generated by an LO(Local Oscillation) signal source having a frequency of LO are inputted. To a port 2, signals of which frequencies are down-converted into an fRF,n-fLO or fRF,n-2fLO band as having the same wavelength as a channel inputted into the port 1 are outputted.

Description

반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 광-무선 시스템용 전광 주파수 혼합기{Simultaneous all-optical frequency mixing system for radio over fiber system applications utilizing a SOA-MZI}Semiconductor all-optical frequency mixing system for radio over fiber system applications utilizing a SOA-MZI}

도 1은 Radio over Fiber(RoF) 기술을 응용한 일반적인 광-무선 통신 시스템의 개념도1 is a conceptual diagram of a general optical-wireless communication system applying Radio over Fiber (RoF) technology

도 2는 기존의 주파수 혼합 방식을 이용한 양방향 WDM 기반 RoF 시스템 구조2 is a bidirectional WDM-based RoF system structure using a conventional frequency mixing method

도 3은 본 발명의 전광 주파수 혼합기에 이용되는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계(SOA-MZI)의 구조3 is a structure of a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer (SOA-MZI) used in the all-optical frequency mixer of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 광 증폭기 마하젠더 간섭계를 활용한 파장 다중 분할된 두 신호의 동시 전광 주파수 혼합의 예시4 is an example of simultaneous all-optical frequency mixing of two wavelength-multiplied signals using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer in accordance with an embodiment of the present invention.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동시 전광 주파수 혼합 기술을 AS근처의 RN에 적용한 완전 양방향 광-무선 시스템의 구조5A illustrates a structure of a fully bidirectional optical-wireless system in which simultaneous all-optical frequency mixing is applied to an RN near an AS according to an embodiment of the present invention.

도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 위치에서의 광 스펙트럼5B is a light spectrum at each position according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 광-무선 시스템용 전광 주파수 혼합기와 이를 이용한 동시 전광 주파수 혼합 기술에 관한 것으로써, 특히 단 하나의 광증폭기-마하젠더 간섭계(Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer, SOA-MZI)와 광-LO 신호원을 이용하여 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing)된 여러 채널의 신호를 동시에 주파수 상향, 하향 혹은 상/하향변환 할 수 있는 새로운 형태의 동시 전광 주파수 혼합 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an all-optical frequency mixer for an optical-wireless system using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer and a simultaneous all-optical frequency mixing technology using the same. , A new type of simultaneous all-optical frequency mixing technology that can frequency up, down, or up / down conversion of wavelength-division multiplexed signals using SOA-MZI and optical-LO signal sources simultaneously. It is about.

21세기 차세대 통신서비스는 언제, 어디서나, 누구에게든지 통신 서비스가 가능한 방향으로 발전해 나아가고 있다. 이러한 통신 서비스의 구현을 위해서는 광통신 기반 초고속정보통신망(유선 통신망)과 이동 중 통신이 가능한 무선 통신망을 결합한 유무선 통합 통신망의 구현이 요청된다. 특히 경제적인 광대역 유무선 통합망의 구현을 위해 연구/개발되고 있는 Radio Over Fiber(RoF) 기술은 초광대역, 저손실 특성의 광섬유를 통해 마이크로파 또는 밀리미터파 무선 데이터 신호가 실려 있는 광-무선 신호를 전송하는 것을 기본으로 한다. 이 기술은 유선통신 기술인 광섬유 기반 광통신 기술과 무선통신 기술의 장점들을 가장 효율적으로 결합하여 경제적인 유무선 통합 가입자망을 구축하는 중요한 대안으로서 전 세계적으로 활발히 연구/개발되고 있다. The next generation of telecommunication services in the 21st century is advancing in the direction of enabling communication services to anyone, anywhere, anytime. In order to implement such a communication service, it is required to implement a wired / wireless integrated communication network combining an optical communication-based high speed information communication network (wired communication network) and a wireless communication network capable of communicating on the go. In particular, Radio Over Fiber (RoF) technology, which is being researched and developed for the implementation of an economical broadband wired / wireless integrated network, transmits an optical-wireless signal containing microwave or millimeter wave wireless data signals through an ultra wideband, low loss fiber. It is based on. This technology is being actively researched and developed all over the world as an important alternative for establishing an economical wired / wireless integrated subscriber network by combining the advantages of fiber-based optical communication technology and wireless communication technology most efficiently.

도 1은 일반적인 RoF 시스템의 개념도를 나타낸다. RoF 시스템에서는 안테나 기지(Antenna Station: AS)의 안테나를 통해 송/수신될 마이크로파 또는 밀리미터파 대역의 무선 통신 신호가 광-무선 신호의 형태로 중앙기지국(Central Station: CS)과 AS사이를 초광대역, 저손실 특성의 광섬유를 통해 전송된다. 이러한 특징 때문에 무선 데이터 신호를 생성/검출하려는 각종 고가의 장비들을 CS에 집중할 수가 있고, 상대적으로 수가 많은 AP의 구조를 간단하게 구현할 수 있어서 경제적으로 효과적인 장점이 있다. 1 shows a conceptual diagram of a general RoF system. In the RoF system, the microwave or millimeter wave wireless communication signal to be transmitted / received through the antenna of the antenna station (AS) is an ultra-wideband between the central station (CS) and the AS in the form of an optical-wireless signal. It is transmitted through optical fiber with low loss characteristics. Because of this feature, various expensive equipments for generating / detecting a wireless data signal can be concentrated on the CS, and a relatively large number of APs can be easily implemented, which is economically effective.

상기의 기존 RoF 시스템 구조의 경우, 마이크로파 또는 밀리미터파 주파수대의 무선 통신신호의 증폭, 주파수 혼합, 그리고 신호 분배 및 결합 등 대부분의 신호 처리가 전기 영역(electric domain)에서 이루어지며, 광-영역(optical domain)에서는 단지 광-무선 신호의 전송만이 이루어진다. 이러한 시스템 구조를 응용하여 다채널 완전 양방향의 통신망을 구축할 경우, 도 2에서 보이는 것처럼 마이크로파 또는 밀리미터파 주파수대의 무선 데이터 신호 처리를 위한 동일한 수량과 성능의 각종 증폭기, 주파수 혼합기, 초고주파 신호원, 그 외 각종 수동/능동 부품이 상향 및 하향 방향의 각각의 채널마다 필요하다. 결국, 시스템 전체의 채널 수와 양방향화의 정도에 따라 시스템의 복잡도가 선형적으로 증가하게 되며, 결국 시스템 전체 비용의 증가를 야기한다.In the existing RoF system structure, most signal processing such as amplification, frequency mixing, and signal distribution and combining of the wireless communication signals in the microwave or millimeter wave frequency band is performed in the electric domain, In the domain, only the transmission of the optical-wireless signal takes place. In the case of constructing a multi-channel full bidirectional communication network by applying such a system structure, various amplifiers, frequency mixers, ultra-high frequency signal sources of the same quantity and performance for processing wireless data signals in the microwave or millimeter wave frequency band as shown in FIG. Various passive / active components are required for each channel in the up and down directions. As a result, the complexity of the system increases linearly according to the number of channels and the degree of bidirectionality of the entire system, resulting in an increase in the overall system cost.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로써, 그 목적은 단 하나의 광증폭기-마하젠더 간섭계(Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer, SOA-MZI)와 광-LO 신호원을 이용하여 파장 분할 다중화(Wavelength Division Multiplexing)된 여러 채널의 신호를 동시에 주파수 상향, 하향 혹은 상/하향변환 할 수 있는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 전광 주파수 혼합기와 이를 이용한 동시 전광 주파수 혼합 기술을 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to use a single optical amplifier Mach-Zehnder Interferometer (SOA-MZI) and optical-LO signal source It is to provide an all-optical frequency mixer using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer and a simultaneous all-optical frequency mixing technology using the same. .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 도 3에 나타난 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 본 발명의 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1과, fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3 및 상기 포트 1에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출력되는 포트 2로 구성된다.In order to achieve the above object, the all-optical frequency mixer of the present invention utilizing the structure of the semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer shown in FIG. 3 has data of a wavelength-multiplexed intermediate frequency band (f IF, n , n: channel number). Port 1 to which optical-wireless signals with signals are input, port 3 to which an interference wave generated using a LO signal source having a frequency of f LO is input, and a channel having the same wavelength as that input to the port 1, f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, n consists of port 2 where the frequency up-converted signals are output.

본 발명의 다른 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2와, fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3 및 상기 포트 2에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출 력되는 포트 1로 구성된다.The all-optical frequency mixer utilizing the structure of another semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer according to the present invention is a port into which optical-wireless signals having data signals of wavelength-multiplexed intermediate frequency bands (f IF, n and n: channel numbers) are inputted. 2 and a port 3 to which an interference wave generated using a LO signal source having a frequency of f LO is input, and have the same wavelength as that of the channel input to the port 2, f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, It consists of port 1 on which signals up-converted into the n band are output.

본 발명의 또 다른 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1과, fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3 및 상기 포트 1에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 포트 2로 구성된다.The all-optical mixer using the structure of another semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer of the present invention receives optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed radio frequency band (f RF, n , n: channel number). with port 1 and the same wavelength channel and the input to the interference wave, the port 3 and the port 1 is input generated using the LO signal source having a frequency of f LO f RF, n -f LO or RF f, n - Port 2 is configured to output signals down-converted into the 2f LO band.

본 발명의 또 다른 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2와, fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3 및 상기 포트 2에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 포트 1로 구성된다.The all-optical mixer using the structure of another semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer of the present invention receives optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed radio frequency band (f RF, n , n: channel number). Ports 2 and the interference wave generated using the LO signal source having the frequency of f LO are inputted to port 3 and the channel inputted to the port 2 having the same wavelength as f RF, n -f LO or f RF, n- Port 1 is outputted with frequency down-converted signals in the 2f LO band.

본 발명의 또 다른 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1과, 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2 및 fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3을 포함하고, 상기 포트 2에서는 상기 포트 1로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출력되고, 상기 포트 1에서는 상기 포트 2로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력될 수 있다.The all-optical mixer using the structure of another semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer of the present invention receives optical-wireless signals having data signals of wavelength-multiplexed intermediate frequency bands (f IF, n and n: channel numbers). Generated using port 1 and an LO signal source with the frequencies of ports 2 and f LO to which optical-wireless signals with data signals in the wavelength-multiplied radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted. A port 3 into which an interference wave is input, and in the port 2, the signal input from the port 1 has the same wavelength as that of the input channel, and the frequency is increased to the f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, n bands. The converted signals are output, and in the port 1, the signals inputted from the port 2 have the same wavelength as the input channel and the signals down-converted into the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO bands Can be output .

본 발명이 또 다른 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 활용한 전광 주파수 혼합기는 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2와, 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1 및 fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3을 포함하고, 상기 포트 1에서는 포트 2로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출력되며, 상기 포트 2에서는 포트 1로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력될 수 있다.The all-optical frequency mixer utilizing the structure of another semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer is provided with optical-wireless signals having data signals of wavelength-multiplexed intermediate frequency bands (f IF, n and n: channel numbers). Generated using port 2 and an LO signal source with the frequencies of ports 1 and f LO to which optical-wireless signals with data signals in the wavelength-multiplexed radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted A port 3 into which an interference wave is input, and in the port 1, the signal input from the port 2 has the same wavelength as the input channel and frequency-converts to the f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, n bands. The signals inputted from the port 2 are outputted at the port 2, and the signals down-converted to the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO bands have the same wavelength as the input channel. Can be.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한 다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of the following drawings, it is determined that the same components have the same reference numerals as much as possible even if displayed on different drawings, and it is determined that they may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention. Detailed descriptions of well-known functions and configurations will be omitted.

본 발명은 광-무선 신호의 주파수 혼합을 위해 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계(이하, 'SOA-MZI(Semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer' 라 한다)를 이용한 전광 주파수 혼합기를 활용한다. The present invention utilizes an all-optical frequency mixer using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer (hereinafter referred to as 'SOA-MZI (Semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer)') for the frequency mixing of the optical-wireless signal.

도 3은 본 발명의 전광 주파수 혼합기에 이용하는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계의 구조를 나타낸다.Fig. 3 shows the structure of a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer used in the all-optical frequency mixer of the present invention.

본 발명에 활용되는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계는 2개의 반도체 광증폭기(SOA1 및 2), 4개의 광커플러(광커플러 1, 2, 3, 4, 모두 3dB coupler임)를 포함하고, 입출력 단자(포트 1, 포트 2, 포트 3)로 구성되어 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예의 하나인 도 4에 나타난 바와 같이 연결된다.The semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer utilized in the present invention includes two semiconductor optical amplifiers (SOA1 and 2), four optical couplers (optical couplers 1, 2, 3, 4, all 3dB coupler), the input and output terminals ( Port 1, port 2, and port 3), as shown in FIG. 4, which is one of the preferred embodiments of the present invention.

상기 포트 1 및 2는 양방향성(Bidirectional) 단자로서 입력 또는 출력 단자로 활용될 수 있으며, 주로 주파수 혼합될 신호의 입력 및 혼합된 신호의 출력 단자로 활용된다. 포트 3은 입력 단자로 활용되며, 주로 광-LO 신호가 입력된다. The ports 1 and 2 may be utilized as input or output terminals as bidirectional terminals, and are mainly used as input terminals of signals to be frequency-mixed and output terminals of mixed signals. Port 3 is used as an input terminal, and mainly an optical-LO signal is input.

도 3을 참조하여, SOA-MZI를 활용한 전광 주파수 혼합의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 3, the operating principle of all-optical frequency mixing using SOA-MZI is as follows.

상기 SOA-MZI의 포트 1에 입력되는 파장 λin1을 갖는 입력파는 광커플러1에 의해 2등분 되어 SOA1과 SOA2를 통과한 후 광커플러4로 결합되어 포트 2로 출력된다. 이때 포트 3에서 입력되는 파장 λLO을 갖는 간섭파는 SOA2의 도파관내의 전자 농도를 변화시키며, 변화된 전자 농도는 SOA2의 도파관의 유전률을 변화시키고, 이에 따라 포트 1에 입력되어 SOA1과 SOA2를 통과하는 두 광파(파장은 λin1임)는 서로 다른 위상차를 가지게 된다. 따라서 두 광파의 위상차에 따른 간섭(보강 또는 상쇄)현상에 의해 광량 변조(Intensity modulation)된 파장 λin1을 갖는 출력파가 포트 2로 나오게 된다. 이와 비슷하게 포트 2로 파장 λin2을 갖는 입력파가 입력될 경우, 포트 3의 간섭파에 의해 광량 변조된 파장 λin2을 갖는 출력파가 포트 1로 나오게 된다.The input wave having the wavelength? In1 input to the port 1 of the SOA-MZI is divided into two by the optical coupler 1, passes through the SOA1 and the SOA2, and then is coupled to the optical coupler 4 and output to the port 2. At this time, the interference wave having the wavelength λ LO input from port 3 changes the electron concentration in the waveguide of SOA2, and the changed electron concentration changes the dielectric constant of the waveguide of SOA2, and thus is input to port 1 and passes through SOA1 and SOA2. Light waves (wavelength λ in1 ) have different phase differences. Therefore, the output wave having the wavelength λ in1 that is intensity modulated by the interference (reinforcement or cancellation) phenomenon due to the phase difference between the two light waves comes out to the port 2. Similarly, when an input wave having the wavelength lambda in2 is input to the port 2, an output wave having the wavelength lambda in2 modulated by the interference wave of the port 3 is output to the port 1.

결국, 입력파의 광량은 간섭파의 광량에 의하여 광량 변조가 되며, 이를 통하여 입력파에 실린 신호와 간섭파에 실린 신호가 혼합된 신호를 출력파에서 얻을 수 있다. 만일 입력파에 실린 신호의 주파수가 fin이고, 간섭파에 실린 신호의 주파수가 fLO라 한다면, 간섭파의 평균 파워에 따라 출력파에 실린 혼합된 신호의 주파수 성분은 fin± fLO 혹은 fin± 2fLO 혼합된 주파수 성분을 가지게 된다. 이때, 출력파의 fin+fLO 혹은 fin+2fLO주파수 성분을 선택함으로써 주파수 상향 변조를, fin-fLO혹은 fin-2fLO 성분을 선택함으로써 주파수 하향 변조를 이룰 수 있다.As a result, the light amount of the input wave is modulated by the light amount of the interference wave, and thus a signal in which the signal loaded on the input wave and the signal loaded on the interference wave are mixed can be obtained from the output wave. Ten thousand and one, and the frequency of the signals carried on the input wave f in, if La is the frequency of the signals carried on the interference wave f LO, frequency components of a signal mixing cylinder in the output wave in accordance with the average power of the interference wave is f in ± f LO or f in ± 2f LO will have a mixed frequency component. At this time, the frequency up-modulation can be achieved by selecting the f in + f LO or the f in + 2f LO frequency component of the output wave, and the frequency down-modulation can be achieved by selecting the f in -f LO or f in -2f LO component.

또한, 이때 포트 1 혹은 포트 2로부터 입력된 입력파의 파장이 모두 다르다면, 출력파의 파장 또한 각각의 입력파에 상응하는 파장을 가지게 되므로 모두 다른 파장을 가지게 된다. 이러한 특징을 이용한 예가 도 4에 도식되어 있다. 포트 1을 통해 입력되는 λin1의 파장을 가진 주파수 하향을 위한 입력파와 포트 2를 통해 입력되는 λin2의 파장을 가진 주파수 상향을 위한 입력파는 포트 3으로부터 입력된 간섭파에 실린 fLO의 주파수를 가진 신호에 의해서 동시에 주파수 상향 혹은 하향 변환이 이루어지게 되고, 각각의 반대 포트에 해당 출력파가 나타난다. 이상의 설명된 내용이 본 발명에서 제시한 동시 전광 주파수 혼합의 기본 원리이며, 이러한 특징을 이용하여 N개의 각각 다른 파장을 가지는 주파수 상향 혹은 하향을 위한 입력파도 동시에 주파수 혼합을 할 수가 있다.In this case, if the wavelengths of the input waves input from the port 1 or the port 2 are all different, the wavelengths of the output waves also have wavelengths corresponding to the respective input waves, and thus all have different wavelengths. An example using this feature is illustrated in FIG. 4. The input wave for the frequency down with the wavelength of λ in1 input through port 1 and the input wave for the frequency up with the wavelength λ in2 input through port 2 is the frequency of f LO loaded on the interference wave input from port 3. The excitation signal causes frequency up or down conversion at the same time, and the corresponding output wave appears at each opposite port. The above description is the basic principle of the simultaneous all-optical frequency mixing proposed in the present invention, and by using this feature, the input waves for frequency up or down having N different wavelengths can also be simultaneously mixed.

상기 설명된 광증폭기-마하젠더 간섭계를 활용한 동시 전광 주파수 혼합 기술을 CS내에 혹은 AS(Antenna Station)근처의 원격 노드(Remote Node: RN)에 적용함으로써 매우 간단하고 가격적 효율성이 높은 다채널 완전 양방향 광-무선 시스템을 구성할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 동시 전광 주파수 혼합 기술을 AS근처의 RN에 적용한 완전 양방향 광-무선 시스템의 구조와 각 위치에서의 광 스펙트럼을 보여준다. Simultaneous all-optical frequency mixing using the above-described optical amplifier-Machogen interferometers can be applied to a remote node (RN) in a CS or near an antenna station (AS) for a very simple and cost-effective multichannel complete It is possible to configure a bidirectional optical-wireless system. 5A and 5B show the structure of a fully bidirectional optical-wireless system in which simultaneous all-optical frequency mixing technique is applied to an RN near an AS and the light spectrum at each location.

먼저, 하향 링크의 동작원리를 설명하면 다음과 같다. CS(Central Station)에서 임의의 중간주파수 대역(fIF,D1)에서 변조된 하향신호는 전-광 변환되어 파장 다중 분할된 형태로의 전송을 위하여 λD1의 파장을 가진 채널에 할당된다. (지점 A) 그리고 주파수 혼합을 위한 간섭파도 다른 채널들과 다른 고유의 파장(λLO)을 가진 채널에 할당이 된다. (지점 B) 생성된 여러 하향 링크 채널들은 하나의 간섭파 신호와 함께 광섬유를 통해 RN으로 전송이 된다. (지점 C) 전송된 신호들은 RN에서 데이터 채널과 간섭파로 분리되며, 데이터 채널은 SOA-MZI의 포트 1(혹은 포트 2)로 간섭파는 포트 3에 각각 입력된다. (지점 D, E) 입력된 다수의 데이터 신호들은 SOA-MZI 내부에서 동시에 주파수 상향 변환되며, 그 출력 신호는 입력된 데이터 패널 신호와 동일한 파장을 유지한 채로 포트 2(혹은 포트 1)를 통해서 나온다. (지점 F) 그리고 파장 역다중기(AWG)를 이용해 분리된 출력신호는(지점 G) 각각의 해당 AS로의 전송을 된다.(지점 I) AS에서 수신된 광무선 신호는 광-전 변환 후 안테나를 통해 무선 공간을 통해 가입자에게 전송된다.First, the operation principle of the downlink will be described. A downlink signal modulated in any intermediate frequency band f IF, D1 in a CS (Central Station) is pre-optically converted and allocated to a channel having a wavelength of λ D1 for transmission in a wavelength multi-divided form. (Point A) And the interference wave for frequency mixing is also assigned to a channel with a unique wavelength (λ LO ) different from other channels. (Point B) The generated multiple downlink channels are transmitted to the RN through an optical fiber with one interference wave signal. (Point C) Transmitted signals are separated into data channel and interference wave at RN, and data channel is input to port 1 (or port 2) of SOA-MZI, respectively. (Points D, E) Multiple input data signals are simultaneously up-converted within the SOA-MZI, and their output signals come out through port 2 (or port 1) while maintaining the same wavelength as the input data panel signal. . (Point F) and the output signal separated using the wavelength demultiplexer (AWG) (point G) is transmitted to each corresponding AS (point I). Is transmitted to the subscriber via wireless space.

그리고 상향 링크의 동작원리는 다음과 같다. 무선 가입자로부터 송신된 fRF,U1대역의 무선 신호는 AS의 안테나를 통해 수신되어 CS로의 전송을 위해 전-광 변환된다. (지점 I) 이때 상향 링크를 위한 광무선 신호 역시 파장 다중 분할을 위해 고유의 파장(λU1)을 가진 채널에 할당이 된다. 여러 AS로부터 전송되어온 상향링크 신호는(지점 H) RN에서 합쳐지며(지점 F) SOA-MZI의 포트 2(혹은 포트 1)로 입력된다. SOA-MZI로 입력된 여러 상향링크 신호들은 CS에서 전송되어온 간섭파에 의해서 동시에 주파수 하향 변환이 되며 그 출력신호가 포트 1(혹은 포트 2)을 통해 나오게 된다.(지점 D) 주파수 하향 변환된 신호는 광섬유를 통해 CS로 전송이 된다.(지점 C) 그리고 CS에 도착한 신호들은 파장 역 다중화되어 해당 수신기로 전해지며(지점 B), 광-전 변환 후 신호 복조를 거쳐 데이터가 복원된다.The operation principle of the uplink is as follows. The radio signal in the f RF, U1 band transmitted from the wireless subscriber is received through the antenna of the AS and is pre-optical converted for transmission to the CS. (Point I) At this point, the optical radio signal for the uplink is also assigned to a channel having a unique wavelength λ U1 for wavelength multiple division. Uplink signals transmitted from several ASs (point H) are combined at the RN (point F) and input to port 2 (or port 1) of the SOA-MZI. Several uplink signals inputted to SOA-MZI are simultaneously down-converted by interference waves transmitted from CS, and their output signals are output through port 1 (or port 2). The signal is transmitted to the CS through the optical fiber (point C), and the signals arriving at the CS are wavelength demultiplexed and transmitted to the corresponding receiver (point B), and the data is recovered through signal demodulation after pre-op conversion.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below I can understand that you can.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 여러 채널의 신호들이 주파수 혼합을 위해 필요한 주파수 혼합기와 LO 신호원을 공유하므로 시스템 전체의 부품수가 감소하며 이를 통한 시스템의 복잡도가 낮아지게 된다.As described above, according to the present invention, since the signals of the various channels share the frequency mixer and the LO signal source necessary for the frequency mixing, the number of parts of the entire system is reduced and the complexity of the system is reduced.

그리고 부품수가 감소한 만큼 시스템 구성을 위한 비용 또한 감소하게 되어 결국, 가격적 경쟁력을 가지게 된다. And as the number of parts decreases, the cost for system configuration also decreases, resulting in price competitiveness.

또한, 본 발명의 상기 설명된 주파수 혼합 기술은 광-영역(optical domain)에서 이루어져, CS에서 송수신 되는 광-무선 신호는 낮은 중간주파수 대역에 데이터를 포함하기 때문에, CS내서는 상대적으로 가격이 싼 주파수 대역폭이 낮은 전-광, 광-전 변환 부품의 사용이 가능하게 되며, 결국 시스템의 가격 하락의 효과를 가져 올 수 있다.In addition, the above-described frequency mixing technique of the present invention is made in the optical domain, and since the optical-wireless signal transmitted and received in the CS includes data in a low intermediate frequency band, the CS signal is relatively inexpensive. The use of low-bandwidth all-optical, opto-electric conversion components becomes possible, which in turn can result in lower prices for the system.

게다가, 본 발명의 경우 전광(all optical) 변환 방식을 사용하여 WDM에 유 리하며, 한 개의 SOA-MZI를 사용하여 다채널 WDM 신호들을 동시에 상향 및 하향 변환이 가능하므로 광-무선 시스템을 경제적으로 구축하는데 유리하다.In addition, the present invention is advantageous in WDM using an all optical conversion method, and it is possible to economically make an optical-wireless system because uplink and downconversion of multichannel WDM signals can be simultaneously performed using one SOA-MZI. It is advantageous to build.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1;Port 1 to which optical-wireless signals having a data signal of a wavelength-multiplied radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted; fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3; 및where f is the interference generated using the LO signal source having a frequency of the LO input port 3; And 상기 포트 1에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 포트 2를 포함하는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 전광 주파수 혼합기.Using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer including a port 2 having the same wavelength as the channel input to the port 1 and outputs the frequency down-converted signal to the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO band All-optical frequency mixer. 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2;Port 2 to which optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted; fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3; 및where f is the interference generated using the LO signal source having a frequency of the LO input port 3; And 상기 포트 2에 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 포트 1을 포함하는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 전광 주파수 혼합기.Using a semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer including a port 1 having the same wavelength as the channel input to the port 2 and outputs the frequency down-converted signal to the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO band All-optical frequency mixer. 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1;Port 1 to which optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed intermediate frequency band (f IF, n , n: channel number) are inputted; 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2;Port 2 to which optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted; fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3을 포함하고, with a LO signal source having a frequency of f LO, and includes an interference wave is input port 3 that is generated, 상기 포트 2에서는 상기 포트 1로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출력되며, In the port 2, the signals input from the port 1 have the same wavelength as the input channel, and the signals up-converted into the f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, n bands are output. 상기 포트 1에서는 상기 포트 2로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 동시 전광 주파수 혼합기.The port 1 is a semiconductor, characterized in that the signal input from the port 2 has the same wavelength as the input channel, the frequency down-converted signals to the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO band is outputted Simultaneous all-optical frequency mixer using optical amplifier Mach-Zehnder interferometer. 파장 다중 분할된 중간주파수 대역(fIF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 2;Port 2 to which optical-wireless signals having data signals of a wavelength-multiplexed intermediate frequency band (f IF, n , n: channel number) are inputted; 파장 다중 분할된 무선주파수 대역(fRF,n, n: 채널 번호)의 데이터 신호를 가진 광-무선 신호들이 입력되는 포트 1; Port 1 to which optical-wireless signals having a data signal of a wavelength-multiplied radio frequency band (f RF, n , n: channel number) are inputted; fLO의 주파수를 가진 LO 신호원을 이용해 생성된 간섭파가 입력되는 포트 3을 포함하고, with a LO signal source having a frequency of f LO, and includes an interference wave is input port 3 that is generated, 상기 포트 1에서는 포트 2로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fLO± fIF,n 혹은 2fLO± fIF,n대역으로 주파수 상향 변환된 신호들이 출력되며, 상기 포트 2에서는 포트 1로부터 입력된 신호가 입력된 채널과 동일한 파장을 가지고 fRF,n-fLO 혹은 fRF,n-2fLO 대역으로 주파수 하향 변환된 신호들이 출력되는 것을 특징으로 하는 반도체 광증폭기 마하젠더 간섭계를 이용한 동시 전광 주파수 혼합기.In Port 1, signals input from Port 2 have the same wavelength as the input channel, and signals up-converted into a band f LO ± f IF, n or 2f LO ± f IF, n are output. A semiconductor optical amplifier Mach-Zehnder interferometer is characterized in that the signals inputted from 1 have the same wavelength as the input channel and the signals down-converted into the f RF, n -f LO or f RF, n -2f LO bands are output. Simultaneous all-optical mixer.
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