본 발명은 전송하고자 하는 데이터를 기지정된 방식으로 송신 신호로 변환하는 데이터 변환부, 송신 신호를 인가받아 기지정된 지연 시간만큼 지연하여 지연 신호를 출력하는 지연부, 기지정된 주파수를 갖고 위상이 서로 직교하는 제1 및 제2 부반송파를 생성하고, 제1 및 제2 부반송파를 이용하여 송신 신호와 지연 신호를 각각 상향 변환하여 제1 및 제2 변조 신호를 획득하는 상향 변환부, 제1 및 제2 변조 신호를 결합하여 결합 신호를 획득하는 신호 결합부 및 결합 신호를 광 변조하여 광 송신 신호를 대기 채널을 통해 전송하는 광 변조부를 포함하여, 시간 지연 다이버시티를 이용하여 광 송신 신호를 전송할 수 있어 페이딩을 효과적으로 억제할 수 있는 광 송수신 장치 및 방법을 제공할 수 있다.