KR101686927B1

KR101686927B1 - 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101686927B1
Application number: KR1020157012750A
Authority: KR
Inventors: 바이린 셴; 송 유; 지에 양; 민리앙 리
Original assignee: 지티이 코포레이션
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2013-08-15
Publication date: 2016-12-15
Also published as: KR20150070334A; WO2013185734A2; EP2922219A4; CN102983910B; CN102983910A; WO2013185734A3; EP2922219A2; EP2922219B1

Abstract

코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법 및 시스템을 제공한다. 광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N개 스텝 사이즈로 나누고, 각 스텝 사이즈 내에서 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 각 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하고, 다시 비선형성 보상을 수행하는 것이 포함되며; 그 중에서, 상기 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하는 스텝 사이즈에는, 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 상기 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하며, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하며; 그 중에서, 상기 N과 k는 양의 정수인; 것이 포함된다. 본 발명의 실시예의 기술방안에 있어서, 비선형성 위상각의 계산 방식을 개선하였으며, 계산 복잡성을 낮춘다.

Description

코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법 및 시스템{DISPERSION AND NONLINEARITY COMPENSATION METHOD AND SYSTEM IN COHERENT OPTICAL COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신 분야에 관한 것으로서, 특히 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법 및 시스템에 관한 것이다.

광섬유 통신 시스템은 20 세기 70 연대 초에 시작된 것으로서, 강도 변조의 반도체 레이저를 사용하고, 수신된 광 세기 신호는 광 전기 다이오드를 통하여 전기 신호로 전환시킨다. 이러한 방식을 강도 변조/직접 탐지(Intensity Modulation/Direct Detection, IM/DD)라 하고, 또한 현재의 상용화 광섬유 통신 시스템에 널리 사용된다. 하지만 IM/DD는 고유의 부족점을 갖고 있는 바, 예를 들면 수신 감도가 노이즈의 제한을 받고, 스펙트럼 효율(Spectral Efficiency)이 높지 못하며, 대역폭을 충분하게 활용하지 못하는 등이다. 코히어런트 탐지가 각광을 받는 것은, 일 방면으로는 코히어런트 탐지가 시스템으로 하여금 더욱 높은 계층의 변조 포맷을 사용하도록 허용하여 스펙트럼 이용율을 향상시키고, 다른 일 방면으로는 코히어런트 탐지가 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 향상시킬 수 있기 때문이다.

편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱코히어런트 시스템의 원리는 도1에 도시된 바와 같으며, 우선 수신된 신호에 대하여 광 분해 파장 분할 멀티플렉싱을 수행하여 각 채널의 신호 빛을 취득한 후, 편광 빔 분리기를 이용하여 편광멀티플렉싱을 수신하여 각각 X와 Y 편광 상태의 신호 빛을 취득하고, 아울러 로컬 진동 빛도 편광 빔 분리기를 이용하여 동기화 동일한 세기의 X와 Y 편광 상태의 로컬 진동 빛을 취득한다. 이어 X와 Y 편광 상태의 신호 빛과 로컬 진동 빛이 각각 대응되는 편광 상태의 코히어런트 수신기에 진입하여 코히어런트 복조를 수행하고, 복조를 거쳐 해당 채널의 X I, X Q, Y I와 Y Q 네 개의 신호를 취득하며, 네 개의 신호가 이어 DSP(Digital Signal Processing, 디지털 신호 처리)수행하는 바, 색 분산 비선형성 보상, 편광 복조 크로스 토크와 주파수 위상 노이즈 보상이 포함된다. 편광 복조 크로스 토크와 주파수 위상 노이즈 보상에 비교적 성숙된 솔루션이 있는 오늘, 색 분산과 비선형성 효과의 광 신호에 대한 영향은 이미 고속 코히어런트 광통신 시스템의 발전을 제약하는 주요한 요소로 되고 있다.

비선형성 효과의 영향은 간략화된 비선형성 슈뢰딩거 방정식(Non Linear Schrodinger Equation, NLSE)--

으로 묘사할 수 있는 바, 그 중에서,

는 신호 빛의 복소포락이고,

는 색 분산 관련 계수이며,

는 정규화 시간이다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 비선형성 효과는 신호 빛의 위상으로 하여금 폭 관련 변화가 발생하게 하고, 아울러 색 분산도 신호 빛의 폭에 영향을 미친다. 색 분산과 비선형성의 동시 작용은 문제의 복잡성을 증가시키며, 아울러 양자에 대한 보상 처리가 어렵게 만든다.

차세대 고속 디지털 코히어런트 광통신 시스템 중에서 가장 전망성이 있는 기술 중의 하나로서, 편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱의 16QAM(Quadrature Amplitude Modulation, 진폭 직교 변조) 포맷은 이의 비교적 높은 변조 차수와 아주 높은 주파수 효율로 인하여 넓은 연구를 불러 일으키고 있다. 디지털 신호 처리 기술의 발전에 따라, 편광 모드 색 분산이 제거된 시스템에 있어서, 편광 크로스 토크와 주파수 위상 노이즈 보상은 비교적 성숙된 처리 방안이 있으나, 색 분산과 비선형성 효과의 동시 작용에 의한 영향은 이미 고속 코히어런트 광통신 시스템의 발전을 제약하는 주요한 요소로 되고 있다. 실제 상용화 시스템의 원가를 고려하여, 색 분산과 비선형성 보상 알고리즘은 보상 정밀도를 확보함과 동시에 복잡성이 너무 높아서는 안 된다. 최근의 연구에 의하면, 관련 연구자들은 잇달아 색 분산과 비선형성 보상 방법을 제시하고 있는 바, 이러한 방법은 대체적으로 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.

집중 비선형성 보상 방법은 주요하게 위상 변조기를 통하여 SPM(Self-Phase Modulation, 자체 위상 변조) 효과에 의해 초래된 위상 노이즈를 보상하는 바, 이의 위상 변조에 첨부되는 위상은 신호의 세기와 직접 관련된다. 이 방법은 전기 도메인과 광 도메인에서 비교적 낮은 복잡성으로 SPM 효과에 의한 영향을 보상할 수 있으나, 해당 방법은 색 분산의 전송 과정 중의 영향을 무시하기 때문에, 낮은 색 분산 또는 이미 색 분산을 보상한 시스템에 적용되고 또한 보상 효과도 좋지 않다.

Volterra 급수 기반의 필터 보상 방법에 있어서, 우선 Volterra 급수 구조에 부합되는 필터를 구성하고, 훈련 시퀀스를 통하여 현재 시스템 비선형성 효과를 보상할 수 있는 탬 시스템을 취득한 후, 훈련 완성 후의 필터를 이용하여 실제 데이터에 대하여 보상을 수행하고, 아울러 필터 계수의 동적인 업데이트를 유지하여 필터로 하여금 시종여일하게 보상의 유효성을 유지하도록 한다. 필터 업데이트 시스템은 통일적으로 LMS(Minimum Mean Square Error, 최소 평균 제곱 오차) 알고리즘을 이용한다. 이 방법은 Volterra 급수의 비선형성 시스템에 대한 모델링 능력과 보상 능력을 충분하게 활용하였으며, 알고리즘 복잡성이 비교적 낮고, 보상 효과가 비교적 좋으나, 색 분산 보상 광섬유를 이용하여 시스템의 색 분산을 보상하여야 하므로, 시스템의 하드웨어 복잡성을 증가시키고, 아울러 WDM(Wavelength Division Multiplexing, 파장 분할 멀티플렉싱) 시스템에 대한 보상 능력이 좋지 않다.

단계별 푸리에 방법(Split-Step Fourier Method, SSFM) 기반의 역방향 전송 비선형성 보상 방법의 기본 원리는 NLSE의 역방향 전송 방정식-

를 유도하는 것으로 표시할 수 있는 바, 그 중에서,

은 각각 색 분산과 비선형성을 보상하는 역방향 연산자이다. 실제 보상에 이용되는 것은 SSFM으로서, 즉 광섬유를 N개의 작은 토막으로 나누고, 광 필드가 각 광섬유 극소 요소를 통과할 때 색 분산과 비선형성이 각각 작용한다고 가정하여 근사한 결과를 취득한다. 바로 각 광섬유 극소 요소 내에서 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 모든 샘플링 포인트에 대하여 전통적인 색 분산 보상을 수행한 후, 각 점의 전력을 계산하는 것을 통하여 비선형성 위상각을취득한 다음, 다시 역방향 보상을 수행한다.

역방향 전송 보상 방법은 동시에 색 분산과 비선형성을 처리할 수 있고, 색 분산 보상 광섬유를 필요로 하지 않기 때문에 하드웨어 원가를 낮추고, 보상 정밀도가 높으며, 해당 보상 방법은 적당한 변형을 거친 후 또한 편광멀티플렉싱과 파장 분할 멀티플렉싱 시스템에 적용될 수 있어 활용 범위가 아주 넓다. 하지만 알고리즘 복잡성이 아주 높고, 관련 분석에 의하면, 싱글캐리어 시스템에 있어서, 하나의 N 포인트의 샘플링 포인트 시퀀스에 대하여, 단일 광섬유 극소 요소 중의 처리 복잡성은

이며; 그 중에서, P는 추가 샘플링 포인트 오버헤드 수량이다. 총 보상 단계 수량과 순환 수량에 으하면, 역방향 전송 보상 방법은 아주 높은 계산 오버헤드를 발생시킨다.

본 발명의 실시예에서는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법 및 시스템을 제공하여, 종래의 알고리즘의 계산 복잡성이 높고, 색 분산 보상 광섬유를 이용하여 색 분산을 보상하여야 하는 등 결함을 극복하도록 한다.

본 발명의 실시예에서는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법을 제공하는 바,

광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N개 스텝 사이즈로 나누고, 각 스텝 사이즈 내에서 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 각 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하고, 다시 비선형성 보상을 수행하는 것이 포함되며;

그 중에서, 상기 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하는 단계에는,

현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 상기 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하며, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하며;

그 중에서, 상기 N과 k는 양의 정수인; 것이 포함된다.

선택적으로, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하고, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하는 단계에는, 하기 계산 식에 의하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산하는 것이 포함되는 바, 즉

상기 식에 있어서, w _i (i=-k,-(k- 1)...0...k )는 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수를 표시하고, x _i (i=-k,-(k- 1)...0...k )는 X 편광 상태의 샘플링 값을 표시하며, y _i (i=-k,-(k-1)...0...k)는 Y 편광 상태의 샘플링 값을 표시하며;

그 중에서, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 상기 샘플링 포인트와 현재 샘플링 포인트의 거리와 반비례한다.

선택적으로, 상기 방법에 있어서, N은 정수이고, 2≤N≤5이다.

선택적으로, 상기 방법에 있어서, k는 정수이고, 1≤k≤10이다.

선택적으로, 상기 방법에 있어서, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 0보다 큰 정수이다.

본 발명의 실시예에서는 또한 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템을 제공하는 바,

광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N개 스텝 사이즈로 나누도록 설정되는 제1 모듈;

각 스텝 사이즈 내에서 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 각 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하도록 설정되는 제2 모듈; 및

각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하도록 설정되는 제3 모듈;이 포함되며,

그 중에서, 상기 제3 모듈은 하기 방식에 따라 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하도록 설정되는 바, 즉

현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 상기 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하며, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하며;

그 중에서, 상기 N과 k는 양의 정수이다.

선택적으로, 상기 시스템에 있어서, 상기 제3 모듈은 하기 계산 식에 의하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산하도록 설정되는 바, 즉

선택적으로, 상기 시스템에 있어서, N은 정수이고, 2≤N≤5이다.

선택적으로, 상기 시스템에 있어서, k는 정수이고, 1≤k≤10이다.

선택적으로, 상기 시스템에 있어서, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 0보다 큰 정수이다.

본 발명의 실시예의 기술방안에 있어서, 색 분산 보상 광섬유를 이용하여 백 분산을 수행할 필요가 없고, 비선형성 위상각의 계산 방식을 개선하였으며, 스텝 사이즈를 향상시켜 계산 복잡성을 낮춤으로써, 16QAM 포맷의 편광멀티플렉싱 파장 멀티플렉싱 시스템에 적용된다.

도1은 편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱코히어런트 수신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에서 제공하는 16QAM 포맷의 편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱 시스템의 색 분산과 비선형성 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도3은 다른 OSNR의 색 분산과 비선형성 보상 효과에 대한 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 신호대 잡음비가 25.16dB일 때, 도2의 보상 방법을 이용한 후의 X와 Y 편광 상태를 설명하기 위한 스타맵이다.

아래, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 기술방안에 대하여 더욱 상세한 설명을 수행하도록 한다. 유의하여야 할 바로는, 충돌되지 않는 상황 하에서, 본 출원의 실시예 및 실시예 중의 특징은 임의로 상호 결합될 수 있다.

실시예1

본 실시예에서는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법을 소개하는 바, 해당 방안의 원리는 도2에 도시된 바와 같다. 해당 방법을 통하여 16QAM 포맷의 편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱 시스템에서 낮은 복잡성 색 분산과 비선형성 보상 알고리즘을 이용하여 색 분산과 비선형성에 대하여 보상을 수행하는 바, 보상 과정을 설명하면 하기와 같다.

우선, 광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N(N은 전통적인 역방향 보상 알고리즘의 요구보다 훨씬 작다)개 부분, 즉 N개의 길이가 동일한 스텝 사이즈로 나누고, 각 스텝 사이즈 내에서 색 분산과 비선형성 효과에 대하여 별도로 보상하는 바, 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 모든 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하고, 다시 비선형성 보상을 수행한다. 그 중에서, 비성형성 보상을 수행할 때, 더는 종래의 역방향 전송 보상 방법과 마찬가지로 단지 현재 샘플링 포인트의 전력을 이용하여 비선형성 위상각을 계산하는 것이 아니라, 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 상기 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하며, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하는데, 그 중에서, N과 k는 양의 정수이다.

하기 공식에 따라 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산할 수 있는 바, 즉

상기 식에 있어서, w _i (i=-k,-(k- 1)...0...k )는 상응한 위치 상의 가중 계수를 표시하고, x _i (i=-k,-(k- 1)...0...k )는 X 편광 상태의 샘플링 값을 표시하며, y _i (i=-k,-(k-1)...0...k)는 Y 편광 상태의 샘플링 값을 표시한다. 유의하여야 할 바로는, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 0보다 큰 정수이고, 경험에 의하여 결정할 수 있다. 하지만 본 실시예의 바람직한 방안에 있어서, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 상기 샘플링 포인트와 현재 샘플링 포인트의 거리와 반비례한다. 즉 현재 샘플링 포인트 위치와 멀리 떨어진 샘플링 포인트일 수록 이의 전력 값을 위하여 구성한 가중 계수는 더욱 작으며, 현재 샘플링 포인트 위치와 가까운 샘플링 포인트일 수록 이의 전력 값을 위하여 구성한 가중 계수는 더욱 크다.

그리고, 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 색 분산과 비선형성 보상의 복잡성은 나누어진 스텝 사이즈 수 N과 정비례하고, 종래의 역방향 보상 알고리즘은 보상 스텝 사이즈 값이 작고 총 스텝 사이즈 수가 비교적 적기 때문에 계산량이 아주 크다. 하지만 본 실시예의 바람직한 방안에서는 N의 값을 제한하는 바, 바람직하게는 N을 2보다 크거나 같고 5보다 작거나 같은 정수로 권장하기 때문에, 계산의 복잡성을 크게 낮추고 계산량을 감소시키며 보상 효율을 향상시킨다.

N에 대하여 제한하여 계산의 복잡성을 낮추는 외, 본실시예에서는 전력 가중 합산을 하는 방식을 통하여 단일 단계의 비선형성 위상각 보상 폭을 향상시키고, 또한 총 단계 수를 크게 줄이고 복잡성을 줄인다. 그리고 일부 바람직한 방안 중에서, 비선형성을 계산하는 과정에 있어서, 또한 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하는 X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대해서도 제한을 수행하는 바, 즉 샘플링 포인트의 수량이 너무 많아도 안되고 너무 적어도 안되며, 바람직하게는 1≤k≤10, k가 정수인 것을 권장한다.

아울러, 비선형성 위상각을 계산하는 과정에 있어서, 각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수 외, 또 하나의 중요한 파라미터가 있는 바, 즉 설정된 계수 W(조절 인자라고도 할 수 있음)이며, 해당 W의 값은 응용 시스템의 다름에 따라 다른 값으로 설정되는데, 즉 다른 시스템 설정(예를 들면, 각 편광 상태의 섬유 진입 전력, 전송 길이 및 시스템 신호대잡음비 등)에 따라 적당한 W를 설정하며, 설정된 W의 값이 시스템 성능으로 하여금 최적의 상태에 이르도록 하면 되며, 이로써 시스템의 영활성과 적용 범위를 증가시킨다.

아래 도3을 참조하면, 16QAM편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱 시스템의 다른 광 신호대잡음비(Optical Signal to Noise Ratio, OSNR)가 색 분산과 비선형성 보상 효과에 미치는 영향을 확인할 수 있다. 도3에 도시된 레이저 선 폭은 100kHz이고, 전송 길이는 1000km이며, 각 편광 상태의 섬유 진입 전력은 1dBm이고, 부호 길이는 8192이며, 부호율은 180Gbaud이다. 시스템은 일정한 신호대잡음비 범위 내에서 오류율을

의 수량급으로 유지할 수 있다.

도4는 시스템이 신호대 잡음비가 25.16dB일 때, 도2에 도시된 색 분산과 비선형성 보상 방법을 이용한 후의 X와 Y 편광 상태의 스타맵 상황이다. 도면에 도시된 레이저 선 폭은 100kHz이고, 전송 길이는 1000km이며, 각 편광 상태의 섬유 진입 전력은 1dBm이고, 부호 길이는 8192이며, 부호율은 180Gbaud이다. 보상 알고리즘 처리를 거친 후의 스타맵 분산 정도가 양호하고, 아울러 시스템의 오류율도

의 수량급에 처한다.

실시예2

본 발명의 실시예에서는 또한 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템을 소개하는 바, 해당 시스템에는 적어도

그 중에서, 제3 모듈은 하기 방식에 따라 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하도록 설정되는 바, 즉 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 상기 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하며, 이어 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하며, 그 중에서, N과 k는 양의 정수이다.

제3 모듈은 하기 공식에 따라 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산할 수 있는 바, 즉

그리고, 색 분산과 비선형성 보상의 복잡성은 나누어진 스텝 사이즈 수 N과 정비례하고, 종래의 역방향 보상 알고리즘은 보상 스텝 사이즈 값이 작고 총 스텝 사이즈 수가 비교적 적기 때문에 계산량이 아주 크다. 하지만 본 실시예의 바람직한 방안에서는 N의 값을 제한하는 바, 바람직하게는 N을 2보다 크거나 같고 5보다 작거나 같은 정수로 권장하기 때문에, 계산의 복잡성을 크게 낮추고 계산량을 감소시키며 보상 효율을 향상시킨다.

N에 대하여 제한하여 계산의 복잡성을 낮추는 외, 본 실시예의 바람직한 방안 중에서, 비선형성을 계산하는 과정에 있어서, 또한 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하는 X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대해서도 제한을 수행하는 바, 즉 샘플링 포인트의 수량이 너무 많아도 안되고 너무 적어도 안되며, 바람직하게는 1≤k≤10, k가 정수인 것을 권장한다.

그리고, 비선형성 위상각을 계산하는 과정에 있어서, 또 하나의 중요한 파라미터가 있는 바, 즉 설정된 계수 W(조절 인자라고도 할 수 있음)이며, 해당 W의 값은 응용 시스템의 다름에 따라 다른 값으로 설정되는데, 즉 다른 시스템 설정(예를 들면, 각 편광 상태의 섬유 진입 전력, 전송 길이 및 시스템 신호대잡음비 등)에 따라 적당한 W를 설정하며, 설정된 W의 값이 시스템 성능으로 하여금 최적의 상태에 이르도록 하면 되며, 이로써 시스템의 영활성과 적용 범위를 증가시킨다.

상기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예의 기술 방안에 있어서, 색 분산 보상 광섬유를 이용하여 색 분산을 보상할 필요가 없고, 16QAM 편광멀티플렉싱 파장 분할 멀티플렉싱코히어런트 광통신 시스템이 특히 적합하며, 종래의 역방향 전송 보상 방법에서 광섬유에 대하여 나눌 때 보상이 작아 방대한 계산량을 초래한 것을 방지하고, 현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하는 X와 Y 편광 상태 각 2k+1(k 값은 구체적인 시스템에 의하여 조절하여야 하며, 본 시스템에서 k 값은 10이다)개 샘플링 포인트를 취하고, 이 2(2k+1)개 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득한 후, 이 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하고, 이 가중 합산 값에 조절 인자 W를 곱하여 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하며, 이러한 계산 방식을 통하여 매 회 순환 보상 중의 비선형성 위상각 보상 폭을 크게 향상시키고, 총 보상 단계 수와 계산량을 감소시킨다. 조절 인자 W는 다른 시스템에 의하여 조절을 수행할 수 있다.

해당 기술 분야의 통상의 기술자는 상기 방법 중의 전부 또는 일부 단계는 프로그램 명령을 통하여 관련 하드웨어로 하여금 완성할 수 있으며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독가능한 매체, 예를 들면 롬, 자기 디스크 또는 광 디시크에 저장될 수 있음을 이해여야 할 것이다. 상기 실시예의 모든 또는 일부 단계는 선택적으로 하나 또는 다수의 직접회로를 이용하여 구현할 수 있다. 상응하게, 상기 실시예 중의 각 모듈/ 유닛은 하드웨어 형식으로 구현될 수도 있고, 소프트웨어 기능 모듈의 형식으로도 구현할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예는 어떠한 특정된 형식의 하드웨어와 소프웨어의 결합의 제한을 받지 않는다.

상기는 단지 본 발명의 바람직한 실시예로서 본 발명의 보호범위를 제한하는 것이 아니다. 본 발명의 기본사상과 원칙 범위 내에서 이루어지는 수정, 등가 대체, 개선 등은 모두 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

[산업상 이용가능성]

본 발명의 실시예의 기술방안에 있어서, 색 분산 보상 광섬유를 이용하여 백 분산을 수행할 필요가 없고, 비선형성 위상각의 계산 방식을 개선하였으며, 스텝 사이즈를 향상시켜 계산 복잡성을 낮춘다.

Claims

코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법에 있어서,
광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N개 스텝 사이즈로 나누고,
상기 각 스텝 사이즈 내에서 우선 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 각 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하고, 다음에 스텝 사이즈비선형성 보상을 수행하는 것을 포함하고;
상기 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하는 것은,
현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태(polarization state) 각2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 2(2k+1)개의 상기 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개의 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하고, 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하며;
상기 N과 k는 양의 정수이며;
상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하고, 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하는 것은,
하기 계산 식, 즉

에 의하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산하는 것이 포함하고,
상기 식에 있어서, w _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수를 표시하고, x _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 X 편광 상태의 샘플링 값을 표시하며, y _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 Y 편광 상태의 샘플링 값을 표시하고;
각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 상기 샘플링 포인트와 현재 샘플링 포인트의 거리와 반비례되는 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법.
제1항에 있어서,
N은 정수이고, 2≤N≤5인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법.
제1항에 있어서,
k는 정수이고, 1≤k≤10인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법.
제1항에 있어서,
각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 방법.
코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템에 있어서,
광섬유의 총 길이를 길이가 같은 N개 스텝 사이즈로 나누도록 설정되는 제1 모듈;
각 스텝 사이즈 내에서 색 분산 보상 연산자를 결합시켜 상기 스텝 사이즈 내의 각 데이터 포인트에 대하여 색 분산 보상을 수행하도록 설정되는 제2 모듈; 및
각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하도록 설정되는 제3 모듈을 포함하고,
상기 제3 모듈은,
현재 샘플링 포인트의 위치를 중심으로 하여, X와 Y 편광 상태 각 2k+1개 샘플링 포인트에 대하여 샘플링을 수행하고, 2(2k+1)개의 상기 샘플링 포인트의 전력을 계산하며, 상기 X와 Y 편광 상태 상의 위치가 같은 샘플링 포인트의 전력을 더하여 2k+1개 전력 값을 취득하고, 상기 2k+1개 전력 값에 대하여 가중 합산을 수행하고, 상기 가중 합산 값에 설정된 계수 W를 곱하여 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 취득하고, 상기 비선형성 위상각에 의하여 보상을 수행하는; 방식으로 각 스텝 사이즈 내에서 비선형성 보상을 수행하도록 설정되며,
상기 N과 k는 양의 정수이며;
상기 제3 모듈은 하기 계산 식, 즉

에 의하여 상기 현재 샘플링 포인트의 비선형성 위상각을 계산하고,
상기 식에 있어서, w _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수를 표시하고, x _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 X 편광 상태의 샘플링 값을 표시하며, y _i(i=-k,-(k-1)...0...k)는 Y 편광 상태의 샘플링 값을 표시하고;
각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 상기 샘플링 포인트와 현재 샘플링 포인트의 거리와 반비례되는 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템.
제5항에 있어서,
N은 정수이고, 2≤N≤5인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템.
제5항에 있어서,
k는 정수이고, 1≤k≤10인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템.
제5항에 있어서,
각 샘플링 포인트의 전력 값의 가중 계수는 0보다 큰 정수인 것을 특징으로 하는 코히어런트 광통신 시스템 중의 색 분산 및 비선형성 보상 시스템.
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