KR101229803B1 - 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치 - Google Patents

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Abstract

전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치가 개시된다. 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치는 단측파대 형태의 광 RF 신호를 전광으로 발생시킨다. 따라서, 높은 변환효율과 높은 최대 RF 주파수를 제공하며 광섬유의 색분산에 강하여 광 RF 신호의 장거리 전송을 가능하게 하고, 다운링크의 캐리어를 업링크의 캐리어로 재사용이 가능하게 하여 기지국 또는 원격기지의 설치, 유지 및 보수를 용이하게 한다. 특히 캐리어와 측파대의 전력차를 작게 만들 수 있어서 신호 전송시 매우 좋은 수신 감도를 얻을 수 있다. 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치는 광-무선 시스템에서 초고주파 전자 소자인 주파수 혼합기(Mixer)를 대체할 수 있으며 밀리미터파 대역에서 경제적인 유무선 통합형 무선 통신 시스템의 구축에 활용될 수 있다.
광-무선 신호, 단측파대, 전광(All-optical), 주파수 변환

Description

전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치{Apparatus For Up-converting Of All-optical Single Sideband Frequency}
본 발명은 광-무선 신호 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단측파대(Single sideband) 형태의 광 RF 신호를 발생하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신 분야에서 고품질, 초고속의 광대역 멀티미디어 트래픽을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 광대역 멀티미디어 서비스에서 고용량의 데이터 전송을 위하여 무선 신호의 주파수가 마이크로파 또는 밀리미터파 대역까지 증가하고 있다. 하지만 무선 신호의 주파수가 증가함에 따라 전기 전송선은 높은 손실을 발생한다. 이러한 문제를 극복할 수 있는 Radio-over-Fiber(RoF) 기술은 초광대역, 저손실 특성의 광섬유를 통해 마이크로파 또는 밀리미터파 무선 신호가 실려 있는 광-무선 신호를 전송 하는 기술이다. 이러한 기술을 이용하여 광통신 기반 유선 통신망과 이동 중에 통신이 가능한 무선 통신망을 결합하여 경제적인 유무선 통합 통신망 구축할 수 있다.
도 1은 일반적인 RoF 시스템의 개념도를 나타낸다.
일반적으로 RoF 시스템은 초고속 기간망에서 보내어진 데이터를 중앙기지국 (Central Office: CO)에서 변조기를 이용하여 광-무선 신호 (또는 광 RF 신호라 함)로 변조시킨 후, 이 신호를 초광대역, 저손실 특성을 가진 광섬유를 통하여 기지국 (Base Station: BS)으로 전송하여 무선 신호로 변환한 다음 안테나를 통해 무선으로 사용자에게 내보낸다.
RoF 시스템의 중앙기지국에서는 일반적으로 가장 간단한 방식으로 직접 변조 또는 외부 변조 방식을 이용하여 양측파대(Optical Double Sideband: ODSB) 형태를 가지고 있는 광 RF 신호를 발생시킨다.
양측파대의 광 RF 신호는 하나의 캐리어와 데이터가 변조된 2개의 측파대를 가지고 있다. 기지국으로 보내어진 광 RF 신호는 광검출기를 활용하여 전기 RF 신호로 변환된다. 이 때 변환된 신호는 두 개의 측파대로 인해 두 개의 비트 성분(Beat Component)을 가진다. 양측파대의 광 RF 신호가 광섬유를 통해 전송되면서 두 개의 비트 성분은 광섬유의 색분산에 의해 각각 다른 위상 변화를 갖는다. 그 결과, 기지국에서 광검출기에 의해 검출되는 RF 신호의 크기는 두 개의 비트 성분의 상쇄 간섭으로 인해서 급격하게 감쇄될 수 있는데 이를 DICS (Dispersion-Induced Carrier Suppression) 현상이라고 한다. DICS 현상은 RoF 시스템의 성능을 저하시켜 링크의 거리 제한하게 되므로 RoF 시스템에서 해결해야 하는 필수 과제이다.
RoF 시스템에서 광섬유의 색분산으로 인한 문제점을 해결하기 위한 해결책으로 전광 주파수상향변환기를 기지국(BS)에 두는 방법과 중앙기지국내에서 단측파대 (Optical Single Sideband: OSSB)의 광 RF 신호를 발생하는 방법이 있다.
전광 주파수상향변환기를 기지국(BS)에 두는 방법은 캐리어 주파수가 높은 광 RF 신호는 색분산에 더 민감하기 때문에 전광 주파수 상향 변환기를 기지국에 위치시키고, 캐리어 주파수가 낮은 광 IF 신호와 광 LO 신호를 따로 기지국으로 전송한 후 전광 주파수상향변환기를 이용하여 광 RF 신호를 발생시킴으로써 색분산의 영향을 줄일 수 있다. 하지만, 기지국에 전광 주파수상향변환기가 있으므로 기지국 구조가 복잡해지며, 중앙 기지국에서 광 RF 신호를 발생하는 경우와 비교하여 상대적으로 설치, 유지 및 보수가 어려워지는 단점이 있다.
중앙기지국내에서 단측파대의 광 RF 신호를 발생하는 방법으로는 외부변조기를 이용하는 방법들이 있다. 첫 번째 방법은 이중전극 마하젠더변조기 (Dual-Electrode Mach-zehnder Modulator: DEMZM)를 quadrature 바이어스를 인가한 상태에서 두 개의 전극에 90도 만큼 위상차를 갖는 전기 RF 신호를 인가하는 방법이다. 두 번째 방법은 마하젠더변조기나 전계흡수변조기(Electro-Absorption Modulator: EAM)와 같은 외부변조기를 이용하여 양측파대의 광 RF 신호를 발생한 후에 광필터를 이용하여 하나의 측파대를 제거하는 방법이 있다. 양측파대 신호와 달리 단측파대 신호는 단 하나의 측파대로 인해 하나의 비트 성분만 존재하여 상쇄간섭으로 인한 DICS 현상을 발생시키지 않는다. 하지만, 위 두 방식들은 캐리어와 측파대의 신호의 전력차가 매우 커서 상대적으로 신호 전송시 매우 낮은 수신 감도를 갖는다는 단점과 발생 가능한 최대 RF 주파수가 외부변조기의 주파수 특성에 의해 제한된다는 단점이 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 단측파대 광 RF 신호를 발생시킬 수 있는 전광 주파수 상향 변환 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치는 두 개의 톤으로 이루어져있는 λLO의 파장을 갖는 광 LO 입력 신호와 광 양측파대 (DSB: Double sideband) 형태로 이루어져 있고 λIF의 파장을 갖는 광 IF 입력 신호와 상기 광 LO 입력 신호의 두 개의 톤을 분리하여 각 각 path I과 path II로 보내주는 디멀티플렉서(DEMUX), 광신호들이 path I과 path II를 지나며 발생되는 전달 지연 시간을 보정해주기 위한 DL, path I을 통해 전달되는 광 LO 신호 톤의 크기를 증폭시켜주기 위한 Optical amplifier, 상기 디멀티플렉서(DEMUX)의 출력과 광 IF 입력 신호를 입력으로 받아 파장변환을 하는 Wavelength converter, 상기 Optical amplifier의 출력과 상기 Wavelength converter의 출력은 결합하는 MUX, 상기 MUX의 출력에서 단측파대 광 RF 신호를 선택하는 광 필터를 포함한다. 상기 두 개의 톤으로 이루어져있는 λLO의 파장을 갖는 광 LO 입력 신호 중 path I을 통해 전달되는 톤을 상향링크(up-link)의 주파수하향변환기의 carrier 광원으로 활용할 수 있다. 상기 파장변환을 하는 Wavelength converter의 동작 원리로 SOA의 cross gain modulation 현상, 또는 SOA의 cross phase modulation 현상, 또는 EAM의 cross absorption modulation 현상을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치는 Multiple optical LO source에서 발생되는 n개의 파장 (λLOn (n=1, 2, ..., n))에서 각각 두 개의 톤 (λCn과 λSn)을 갖는 다채널 광 LO 입력 신호들과 광 양측파대 (DSB: Double sideband) 형태로 이루어져 있고 n개의 파장 (λIFn (n=1, 2, ..., n))을 갖는 다채널 광 IF 입력 신호들, 상기 다채널 광 LO 입력 신호의 λCn의 파장들과 λSn의 파장들을 분리하여 Optical amplifier와 각각의 wavelength converter로 보내주는 디멀티플렉서(DEMUX), 다채널 광신호들이 각각의 경로들을 지나며 발생되는 전달 지연 시간을 보정해주기 위한 DL, 다채널 광 LO 입력 신호의 λCn의 파장들이 입력되어 광 신호의 크기를 증폭시켜주기 위한 Optical amplifier, 상기 디멀티플렉서(DEMUX)에서 출력되는 다채널 광 LO 입력 신호의 λSn의 파장들과 다채널 광 IF 입력 신호를 입력으로 받아 파장변환을 하는 n개의 Wavelength converter들, 상기 Optical amplifier의 출력과 상기 Wavelength converter의 출력은 결합하여 n개 채널의 단측파대 광 RF 신호를 발생시키는 MUX를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 전광 단측파대 주파수 상향 변환 방법 및 그 장 치에 따르면, 첫째, 밀리미터파 대역 광-무선 통신 시스템에서 광섬유가 가지고 있는 색분산으로 인하여 발생하는 DICS 현상의 영향을 전광 단측파대 주파수상향변환방법을 이용하여 감소시켜 시스템의 전송 거리를 획기적으로 증가시킬 수 있으며, 단측파대 광 RF 신호의 캐리어를 상향링크의 캐리어로 재사용이 가능하여 기지국의 복잡도를 줄여 기지국의 설치, 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다. 둘째, 중앙기지국에서 마이크로파 또는 밀리미터파 대역에서 사용되는 전자 소자인 주파수 혼합기를 대체할 수 있고 높은 변환효율과 좋은 감도를 가지는 수백 GHz이상의 광-무선 신호도 용이하게 발생할 수 있어 밀리미터파 대역의 광대역 광-무선 통신 시스템에 활용할 수 있다. 셋째, 전광 (All-optical) 방식의 주파수상향변환방법이어서 WDM 방식을 활용한 시스템 용량 확장에 용이하게 적용될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2a 및 도 2b는은 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도로서, 도 2a는 상호이득변조(Cross gain modulation: XGM)형 파장변환기와 디멀티플렉서를 활용한 전광 단측파대 주파수상향변환기의 구조를 나타내며, 도 2b는 전광 단측파대 주파수 상향 변환기내 각 위치에서의 광 스펙트럼을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 전광 단측파대 주파수상향변환기의 입력에는 광 LO 신호와 광 IF 신호가 입력된다. A는 전광 단측파대 주파수상향변환기의 입력 부분의 스펙트럼으로서 fLO의 주파수차를 가지는 두 개의 광 신호로 구성된 광 LO 신호와 fIF의 주파수가 변조된 광 IF 신호를 보여준다.
디멀티플렉서에 입력되는 광 LO 신호의 왼쪽 부분은 위쪽의 광섬유 (Path I)로 보내지고 (노드 B) 오른쪽의 부분은 광 IF 신호와 함께 상호이득변조(Cross gain modulation: XGM)를 활용한 파장변환기로 보내어 진다 (노드 C).
파장변환기는 SOA로 구성되어 있으며, SOA의 상호이득변조 현상을 이용하여 광 IF 신호의 fIF를 광 LO 신호의 오른쪽 부분의 광 신호에 복사한다 (노드 D). 멀티플렉서(MUX)는 노드 B와 노드 D에 나타난 신호들을 결합한다. 합쳐진 신호들의 광 스펙트럼은 노드 E에 나타나 있고 광 필터를 활용하여 단측파대의 광 RF 신호만 선택한다(노드 F).
Path I에는 delay line (DL)과 SOA 또는 EDFA와 같은 광증폭기 (Optical amplifier)가 있다. DL의 역할은 Path I 과 Path II를 지나는 서로 다른 두 개의 광 LO 신호들의 위상차를 보정해주는 것이며, 전광 단측파대 주파수상향변환기의 위상잡음 특성을 향상시키는데 필수적이다. 예를 들어, 광 LO 신호가 지나는 Path II의 경로가 Path I의 경로보다 더 긴 경우, 도 2a에 도시한 바와 같이 Path I에 delay line(DL)을 구성할 수 있다. 또는, 광 LO 신호가 지나는 Path I의 경로가 Path II의 경로보다 더 긴 경우에는 Path II에 delay line(DL)을 구성할 수도 있다.
SOA 또는 EDFA와 같은 광증폭기 (Optical amplifier)는 Path I과 Path II를통해 전달되는 신호들의 크기를 보상시켜주는 역할을 한다. Path II를 통해 전달되는 광 IF 신호와 광 LO 신호의 오른쪽 부분은 파장변환기로 활용되는 SOA의 이득에 의해 증폭되기 때문에 그 크기가 Path I을 통해 전달되는 광 LO 신호의 오른쪽 부분에 비하여 크다. 이 두 신호들의 크기가 크게 다를 경우 광섬유를 통한 신호 전송 특성 중 수신 감도가 매우 열화되는 단점이 있다. Path I에 있는 광증폭기는 광 LO 신호의 왼쪽 부분의 크기를 Path II를 통해 전달되는 광 IF 신호와 광 LO 신호의 오른쪽 부분의 크기와 유사한 수준으로 증폭시키는 역할을 한다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 3a는 구현된 상호이득변조형 파장변환기와 디멀티플렉서를 활용한 전광 단측파대 주파수상향변환기를 활용하여 만들어진 도 2b의 F 부분에 상응하는 광 RF 신호 스펙트럼을 나타낸다.
전광 단측파대 주파수상향변환기에서 발생된 광 RF 신호는 광섬유를 통해 기지국으로 전송된 후 광 검출기에 의해 전기 RF 신호로 변환된다. 도 3b는 기지국에서 검출된 전기 RF 신호를 나타낸다.
도 3c는 Path I의 광증폭기의 전류(이득)를 변수로 한 광 LO 전력의 크기에 따른 전광 단측파대 주파수상향변환기의 변환효율을 보여준다. 광 LO 전력이 증가함에 따라 변환효율도 증가한다. 그러나 반도체 광증폭기의 광이득포화 현상 때문에 -7 dBm의 광 LO 전력이후로는 변환효율이 포화되다가 감소하게 된다. 광증폭기의 인가 전류가 23 mA에서 95 mA로 증가함에 때라 최대 변환 효율은 12 dB에서 29 dB로 증가하는 것을 알 수 있다.
도 3d는 광 RF 신호의 Carrier to Sideband Ratio (CSR)를 보여준다. 광증폭기의 인가 전류를 증가시킬수록 광섬유 증폭기의 이득 때문에 CSR이 -3 dB 정도까지 증가하였으며 결과적으로 캐리어와 측파대의 전력차가 줄어들어 상대적으로 좋은 수신감도가 얻어진다.
도 3e는 광섬유의 색분산에 의한 DICS 현상을 보기위한 실험 결과로서, 전광 단측파대 주파수상향변환기를 활용하여 발생된 광 RF 신호를 46 km의 광섬유를 통과시킨 후 광검출기로 검출된 전기 RF 전력과 RF 주파수의 관계를 보여준다. 또한, 양측파대 변조방식과의 비교를 위해 양측파대의 광 RF 신호가 46 km 광섬유를 통과 하는 경우 검출되는 전기 RF 전력과 RF 주파수의 관계를 이론적으로 계산하여 함께 표시하였다.
도 3e에 나타난 바와 같이 양측파대의 광 RF 신호의 경우 DICS 현상들이 나타나지만 단측파대의 광 RF 신호의 경우 15 GHz ~ 42.5 GHz 사이의 RF 주파수 구간에서 DICS 현상이 없음을 확인하였다. 비록 설험구성의 한계 때문에 최대 RF 주파수를 42.5 GHz까지만 발생하였지만 적절한 디멀티플렉서를 활용하면 수백 GHz이상의 RF 주파수를 가진 광 RF 신호도 발생할 수 있을 것이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 상호이득변조형 전광 단측파대 주파수상향변환기를 활용한 파장다중분할 (Wavelength Division Multiplexing: WDM) RoF 시스템의 구성 및 그 특성을 나타낸다.
도 4a에 나타난 시스템 개념도에서 WDM용 전광 단측파대 주파수상향변환기는 다채널 광 LO 신호를 각 채널별로 분할하기 위한 디멀티플렉서 (DEMUX), 다채널의 파장변환을 위한 다수의 반도체 광증폭기 (SOAn) 및 각 채널의 광 RF 신호의 결합을 위한 멀티플렉서(MUX)로 구성되어 있음을 보여준다. n개의 채널을 갖는 WDM용 전광 단측파대 주파수상향변환기에는 n개의 파장변환기와 1개의 광증폭기가 필요하다.
상호이득변조형 파장변환기와 광증폭기로는 반도체 광증폭기 (SOA) 또는 광섬유 증폭기 (EDFA)가 활용될 수 있다. 멀티플렉서로는 Arrayed Waveguide Grating (AWG)가 활용될 수 있고, 디멀티플렉서로는 Arrayed Waveguide Grating (AWG)와 광 인터리버를 결합한 형태로 구현될 수 있다. 여기서 다채널 광 LO 소스 (Multiple Optical LO Source)로는 Supercontinum light source, mode-locked laser diode (MLLD), optical frequency comb generator 등이 활용될 수 있다.
WDM용 전광 주파수상향변환기를 설계하는데 있어서 광 LO 소스에서 출력되는 파장과 채널간격 그리고 멀티플렉서와 디멀티플렉서의 채널이 서로 일치되는지 여부가 고려되어야 한다. 중앙기지국에서 WDM용 전광 단측파대 주파수상향변환기에 의해 발생된 다채널 광 RF 신호는 하나의 광섬유를 통해 원격 노드로 전송되고 디멀티플렉서를 통해 각각의 광섬유를 통해 기지국으로 분배된다.
도 4b는 도 4a의 시스템 개념도에 나타나 있는 각 단면에서 신호의 광 스펙트럼을 나타낸다.
도 4c는 WDM용 전광 단측파대 주파수상향변환기(All-optical SSB frequency upconverter)를 활용한 양방향 WDM RoF 시스템의 성능 측정을 위한 실험 구성도를 나타낸다. 본 WDM RoF 시스템에서 하향링크(down-link)에서는 전광 단측파대 주파수상향변환 기술이 사용되었고 상향링크(up-link)에서는 하향링크에서 단측파대로 구성되어 전송된 광 RF 신호에 포함되어 있는 변조되어 있지 않은 광 LO 신호 톤을 상향링크의 캐리어로 사용하는 파장 재사용 (wavelength reuse) 기술이 사용되었다. 또한, 도 4c의 전광 단측파대 주파수상향변환기(All-optical SSB frequency upconverter)에서 위의 광신호 경로에 포함된 EDFA2는 광섬유로 만들어진 광증폭기로서 광섬유의 길이가 길기 때문에, 아래의 광신호 경로를 지나는 광 신호와의 위상차를 보정하기 위해 아래의 광신호 경로에 delay line(DL)을 포함시켰다.
하향링크에서 전광 단측파대 주파수상향변환기를 활용하여 60 GHz 대역 155 bps급 DPSK 신호를 가진 단측파대의 광 RF 신호를 발생하였고, 기지국(Base station: BS)에서 광검출기 (Photodetector: PD)를 통해 검출된 RF 신호의 전기 스 펙트럼은 도 4d에 나타나 있다.
또한, WDM 적용을 위해 광 IF 신호의 파장에 따른 BER 특성을 측정하였으며 도 4e와 같이 1530 ~ 1580 nm의 파장 구간에서 2.5 dB 이하의 power penalty를 보여주었다.
도 4f는 1.5m의 air를 포함한 하향링크와 파장 재사용 (wavelength reuse)를 이용한 상향링크를 구성하여 25 km의 광섬유를 통해 전송시켰을 때의 BER 특성을 측정하였다. 도 4f와 같이 하향링크와 상향링크 모두 광섬유의 색분산의 영향이 거의 없음을 볼 수 있었다.
본 발명은 전광 신호 처리 기술 (All-optical signal processing)의 일종으로서, 전광 단측파대 주파수 상향 변환 방법은 단측파대 형태의 광 RF 신호를 발생하는 방법이다. 특징은 높은 변환효율과 높은 최대 RF 주파수를 제공하며 광섬유의 색분산에 강하여 광 RF 신호의 장거리 전송을 가능하게 하고 Downlink의 캐리어를 Uplink의 캐리어로 재사용하는 파장 재사용 기술이 시스템에 적용 가능하므로 기지국 또는 원격기지의 설치, 유지 및 보수를 용이하게 하며 캐리어와 측파대의 전력차가 작아 상대적으로 좋은 감도를 가지는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM용 전광 단측파대 주파수 상향 변환기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM용 전광 단측파대 주파수 상향 변환기는 Multiple optical LO source에서 발생되는 n개의 파장 (λLOn (n=1, 2, ..., n))에서 각각 두 개의 톤 (λCn과 λSn)을 갖는 다채널 광 LO 입력 신호들과 광 양측파대 (DSB: Double sideband) 형태로 이루어져 있고 n개의 파장 (λIFn (n=1, 2, ..., n))을 갖는 다채널 광 IF 입력 신호들, 상기 다채널 광 LO 입력 신호의 λCn의 파장들과 λSn의 파장들을 분리하여 Optical amplifier와 각각의 wavelength converter로 보내주는 디멀티플렉서(DEMUX), 다채널 광신호들이 각각의 경로들을 지나며 발생되는 전달 지연 시간을 보정해주기 위한 DL, 다채널 광 LO 입력 신호의 λCn의 파장들이 입력되어 광 신호의 크기를 증폭시켜주기 위한 Optical amplifier, 상기 디멀티플렉서(DEMUX)에서 출력되는 다채널 광 LO 입력 신호의 λSn의 파장들과 다채널 광 IF 입력 신호를 입력으로 받아 파장변환을 하는 n개의 Wavelength converter들, 상기 Optical amplifier의 출력과 상기 Wavelength converter의 출력은 결합하여 n개 채널의 단측파대 광 RF 신호를 발생시키는 MUX를 포함한다.
도 1은 일반적인 RoF 시스템의 개념도를 나타낸다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환 방법의 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광 단측파대 주파수 상향 변환기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 상호이득변조형 전광 단측파대 주파수상향변환기를 활용한 파장다중분할 RoF 시스템의 구성 및 그 특성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 WDM용 전광 단측파대 주파수 상향 변환기의 구성을 나타내는 블록도이다.

Claims (5)

  1. 제1 광신호 및 제2 광신호를 포함하는 광 국부발진(LO) 신호를 입력받고, 상기 광 국부발진 신호를 디멀티플렉싱하여 상기 제1 광신호는 제1 경로로 제공하고, 상기 상기 제2 광신호는 제2 경로로 제공하는 디멀티플렉서;
    입력된 광 중간주파수(IF) 신호의 중간 주파수(fIF)를 상기 제2 광신호에 복사하는 파장 변환기;
    상기 제1 경로에서 제공된 제1 광신호와 상기 파장 변환기로부터 출력된 광신호를 결합하는 멀티플렉서; 및
    상기 멀티플렉서로부터 출력된 광 신호에서 단측파대의 신호만을 선택하여 출력하는 광필터를 포함하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치는
    상기 제1 경로상에 위치하여 상기 제1 경로 및 상기 제2 경로를 각각 지나는 상기 제1 광신호 및 상기 제2 광신호의 위상차를 보정하는 지연 라인; 및
    상기 제1 광신호를 상기 파장 변환기에 의해 증폭되는 상기 제2 광신호의 크기에 상응하도록 증폭하는 광증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광증폭기는
    반도체 증폭기(SOA: Semiconductor Optical Amplifier) 또는 광섬유 증폭기(EDFA: Erbium-Doped Fiber Amplifier)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 파장 변환기는
    반도체 증폭기의 상호이득변조 현상 또는 SOAMZI(Semiconductor Optical Amplifier Mach-Zehnder Interferometer)의 상호위상변조(cross phase modulation) 또는 EAM의 상호흡수변조(cross absorption modulation) 현상을 이용하여 상기 광 중간주파수 신호의 중간 주파수를 상기 제2 광신호에 복사하는 것을 특징으로 하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치.
  5. 서로 다른 파장을 가지는 n개(n은 1 이상의 자연수)의 광 국부발진(LO) 신호(λLOn)를 디멀티플렉싱하여 각각의 광 국부발진 신호를 서로 다른 파장을 가지는 제1 광신호(λCn) 및 제2 광신호(λSn)로 분리하는 디멀티플렉서;
    상기 디멀티플렉서로부터 제공된 서로 다른 파장을 가지는 복수의 제1 광신호(λCn) 각각의 전달 지연 시간을 보정하는 지연 라인;
    상기 지연라인을 통해 전달 지연 시간이 보정된 복수의 제1 광신호 각각의 크기를 증폭하는 광 증폭기;
    상기 디멀티플렉서로부터 제공된 서로 다른 파장을 가지는 복수의 제2 광신호(λSn)들와 서로 다른 파장을 가지는 n개의 광 중간주파수 신호(λIFn)들 중 서로 대응되는 신호쌍(λSn,λIFn)을 각각 제공받고, 제공받은 신호쌍에 대해 파장 변환을 수행하는 n개의 파장 변환기; 및
    상기 n개의 파장 변환기 각각으로부터 출력된 신호 및 상기 광 증폭기로부터 출력된 신호를 결합하여 n개의 단측파대 광 RF 신호를 생성하는 멀티플렉서를 포함하는 전광 단측파대 주파수 상향 변환 장치.
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