KR20120065726A - 광 수신 신호의 디지털 등화를 수행하는 코히어런트 광 수신 장치 및 방법과 코히어런트 광 송수신 장치 - Google Patents

광 수신 신호의 디지털 등화를 수행하는 코히어런트 광 수신 장치 및 방법과 코히어런트 광 송수신 장치 Download PDF

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광 수신 신호의 디지털 등화 기능을 가지는 코히어런트 광 수신 장치 및 방법이 제공된다. 코히어런트 광 수신 장치는 색 분산 보상을 위한 필터를 포함하며, 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부와, 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 디코더와, 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 비트 에러 계산부와, 비트 에러 양을 모니터링하고, 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하고, 결정된 필터 계수를 색 분산 보상부에 설정하는 제어부를 포함한다.

Description

광 수신 신호의 디지털 등화를 수행하는 코히어런트 광 수신 장치 및 방법과 코히어런트 광 송수신 장치{Coherent optical receiver with digital equalization of the received optical signal and digital equalization method of the received digital signal}
본 발명은 광통신에 이용되는 코히어런트 광 수신기(coherent optical receiver)에 관한 것으로, 특히, 디지털 신호 처리를 이용한 등화 장치(equalizer)와 등화 장치를 최적화하는 방법에 관한 것이다.
코히어런트 광 통신이란 입력 광신호를 국부 발진기(Local oscillator) 광원과 간섭하여, 광신호의 크기뿐만 아니라 위상 변화를 검출하여 신호를 수신하는 통신 방식을 말한다. 코히어런트 광 통신은 다이렉트(direct) 방식에 비해 수신 감도(receiver sensitivity)가 높고, ASE(amplified spontaneous emission) 등의 잡음 요인에 더 강한 면을 가지기 때문에 이에 대한 관심과 연구가 집중되고 있다.
1980년대에 연구된 코히어런트 광 통신에 사용되는 광 수신기는, 수신되는 광신호를 처리하기 위해 광 PLL(optical phase-locked loop)이나 광 편광 제어기(optical polarization controller) 등을 갖는 것이 통상적이었다. 또한, 광 수신기에는 색 분산(chromatic dispersion)과 편광 모드 분산(polarization mode dispersion) 등과 같이 광 선로에서 발생하는 장애 요인(impartment)를 보상하기 위한 등화기가 구비되기도 하였다.
광 수신기가 광신호를 처리하기 위해서는 빛의 위상 또는 편광을 제어하기 위한 구성이 필수적이다. 예전의 기술로서, 이러한 빛의 위상 또는 편광 제어는 광학적인 방법으로 광학 도메인(optical domain)에서 이루어졌으나, 그 효용성과 실용성이 떨어졌다. 그러나 최근에는 디지털 신호 처리 기술이 발달하면서 이러한 빛의 위상 또는 편광을 디지털적으로 제어하려는 시도가 이루어지고 있다.
본 발명은, 코히어런트 광 수신기에서 수신 신호의 등화를 위해 비트 에러(bit error)의 정보를 이용하여 등화기의 필터 계수(filter coefficients)를 최적화할 수 있도록 하는 방법을 제시한다.
일 측면에 따른 코히어런트 광 수신 장치는 색 분산 보상을 위한 필터를 포함하며, 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부와, 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 디코더와, 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 비트 에러 계산부와, 비트 에러 양을 모니터링하고, 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하고, 결정된 필터 계수를 색 분산 보상부에 설정하는 제어부를 포함한다.
다른 측면에 따른 코히어런트 광 송수신 장치는, 수신된 광신호를 편광별로 분리하고, 각 편광의 I(In phase) 신호 및 Q(Quadrature phase) 신호에 대한 아날로그 신호로 생성하는 광 수신부와, 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호를 색 분산 보상부에 전달하는 아날로그 디지털 컨버터와, 색 분산 보상을 위한 필터를 포함하며, 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부와, 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 디코더와, 광 통신을 위하여 비트 시퀀스를 프레임화하며, 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 프레이머와, 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하고, 결정된 필터 계수를 색 분산 보상부에 설정하는 제어부와, 프레임화된 신호를 전송하는 광 송신부를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 광신호에 대한 디지털 등화 방법은, 색 분산을 보상하는 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 단계와, 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 단계와, 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 단계와, 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하는 단계와, 결정된 필터 계수를 필터에 설정하는 단계와, 설정된 필터 계수가 적용된 필터를 이용하여 입력되는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 광 선로의 특성 즉, 색 분산 값을 미리 알고 있지 않은 경우에도 코히어런트 광 수신기의 등화기를 최적화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 등화를 수행하는 코히어런트 광 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 광 수신부 및 신호 처리부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 디지털 신호 처리부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 색 분산 보상부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 편광 보상부의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광 신호의 디지털 등화 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 등화를 수행하는 코히어런트 광 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
코히어런트 광 수신 장치(100)는 광 수신부(110), 신호 처리부(120), 프레이머(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
광 수신부(110)는 광섬유를 통과하여 장거리 전송된 광신호(optical input, 10)를 수신하고, 수신된 광신호를 전기적 신호로 변환한다. 광신호(10)는 고차원의 멀티레벨 전송 포맷을 이용하여 수신될 수 있다. 예를 들어, 광신호(10)는 100 Gb/s 전송을 위해 이용되는 PDM-QPSK(polarization-division-multiplexed quadrature-phase-shift-keying)의 전송 변조 포맷(modulation format)으로 변조된 신호일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
QPSK 변조 방식에서는 0, 90, 180, 270도의 위상 정보를 광신호에 인가하며 이 위상 값을 수신 함으로써 bit 정보를 알 수 있다. QPSK 변조 방식에서는 1 symbol 당 2 bits의 정보를 가지고 있다. 서로 직교의 두 개의 편광 성분을 각각 QPSK로 변조한 후 서로 합치면, PDM-QPSK 신호를 만들게 되며 이 경우 1 symbol 당 4 bits의 정보를 전송할 수 있다. 즉, 25 Gsymbol/s의 속도로 100 Gb/s의 전송이 가능하다. 향후 100 Gb/s 이상의 전송 속도에서는 QPSK 뿐만 아니라, 16-QAM(Quadrature Amplitude Modulation), 64-QAM 같은 멀티레벨 신호가 이용될 수 있다.
광 수신부(110)는 수신된 광신호(10)를 편광별로 분리하고, 각 편광에 대해 I(In phase) 신호 및 Q(Quadrature phase) 신호에 대한 아날로그 신호로 생성하도록 구성될 수 있다.
신호 처리부(120)는 ADC(122) 및 디지털 신호 처리부(126)를 포함할 수 있다.
ADC(122)는 광 수신부(110)에서 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
디지털 신호 처리부(126)는 변환된 디지털 신호에 대하여 코히어런트 수신에서 발생하는 광학적 문제들, 즉, 주파수 오프셋 추정(frequency offset estimation), 캐리어 위상 추정(carrier phase estimation)등을 수행할 뿐만 아니라, 광선로에서 발생하는 색 분산 (chromatic dispersion) 및 편광 모드 분산 (polarization mode dispersion)에 대한 보상, 편광 트래킹(tracking) 등의 기능을 수행할 수 있다.
특히, 색 분산 보상을 위해, 디지털 신호 처리부(124)는 디지털 신호에 대하여 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부(126)를 포함할 수 있다. 색 분산 보상부(126)는 FIR(finite impulse response) 필터로 구성될 수 있다. 색 분산 보상부(126)는 설정된 FIR 필터의 필터 계수를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상한다. 또한, 디지털 신호 처리부(124)는 색 분산이 보상된 디지털 신호에 대해 비트 시퀀스를 생성하여 프레이머(130)로 전달한다.
프레이머(130)는 신호 처리부(120)로부터 수신되는 비트 시퀀스를 광 통신을 위한 전송 포맷으로 프레임화한다. 프레이머(130)는 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 비트 에러 계산부(132)를 포함할 수 있다. 비트 에러 계산부(132)는 입력되는 비트 시퀀스에 대하여 비트 에러를 검출하는 FEC(forward error correction) 코드를 수행하도록 구성될 수 있다.
ADC 및 디지털 신호 처리부(120)와 프레이머(130) 사이는 OIF(optical internetworking forum)에서 표준화한 SFI(Serdes Framer Interface)-S 또는 SFI-5 또는 이에 상응하는 병렬 인터페이스로 연결될 수 있다.
프레이머(130)는 OTH(optical transport hierarchy), SDH(synchronous digital hierarchy) 또는 SONET(synchronous optical network)의 특정 프레임 구조에 따라 입력되는 비트 시퀀스를 프레임화할 수 있다.
광신호가 전달되는 광 링크의 색 분산의 값을 알고 있는 경우, FIR 필터의 FIR 필터 계수는 수식적으로 계산될 수 있다. 그러나, 일반적으로 광 링크의 색 분산을 미리 알고 있기는 힘들며, 코히어런트 광 수신기를 설치 시에 색 분산 값을 미리 설정하는 것도 불가능하다.
일 실시예에 따르면, 제어부(140)에서 임의의 색 분산 값에 따른 필터 계수를 계산할 수 있으며, 계산된 필터 계수를 디지털 신호 처리부(124)의 색 분산 보상부(126)에 설정할 수 있다. 색 분산 보상부(126)를 통해 처리된 디지털 신호에 대한 비트 시퀀스는 프레이머(130)로 입력되고, 프레이머(130)의 비트 에러 계산부(132)는 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하여 제어부(140)로 피드백한다.
제어부(140)는 임의의 기준 색 분산 값을 변경하면서, 비트 에러 계산부(132)로부터 피드백되는 비트 에러 양을 모니터링할 수 있다. 제어부(140)는 비트 에러 양이 최소가 되는 색 분산 값을 최적의 색 분산 값으로 결정하고, 최적의 색 분산 값에 따른 필터 계수를 계산하고, 계산된 필터 계수를 색 분산 보상부(246)에 설정(또는 갱신)할 수 있다. 최적의 필터 계수가 색 분산 보상부(246)에 설정된 이후에는, 색 분산 보상부(246)는 설정된 필터 계수에 따라 동작하는 필터를 이용하여 입력되는 디지털 신호에 대하여 색 분산을 보상할 수 있다.
코히어런트 광 수신 장치(100)는 도시되지는 않았으나, 프레이머(130)에서 프레임화된 신호를 전송하는 광 송신부를 더 포함하여, 코히어런트 광 송수신 장치로 구현될 수도 있다.
도 2는 도 1의 광 수신부(110) 및 신호 처리부(120)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
광 수신부(110)는 국부 발진기(210; Local Oscillator), 광 분리부(220), 광 혼합부(230) 및 포토 리시버(photo receiver; 240)를 포함할 수 있다.
광 분리부(220)는 수신된 광신호(10)를 임의의 수직의 두 편광으로 분리한다. 광 분리부(220)로는 편광 빔 스플리터(polarization beam splitter; PBS)가 사용될 수 있으며, 광 분리부(220)는 입력된 신호를 x-편광과 y-편광으로 분리한다.
국부 발진기(210)는 국부 발진 신호를 생성하고, 생성된 국부 발진 신호는 광 분리부(220)로 출력된다. 광 분리부(220)는, 국부 발진 신호를 2개의 수직의 편광으로 분리한다. 광신호(10)와 국부 발진 신호의 x-편광 성분 및 y-편광 성분은 광 혼합부(230)로 입력된다.
광 혼합부(230)는 편광 성분별로 광신호와 국분 발진 신호를 혼합한다. 광 혼합부(230)는 신호를 합성하여 90°의 위상 차이를 갖는 신호를 출력하는 90° 광 하이브리드(90° optical hybrid)가 사용될 수 있다.
광 혼합부(230)의 출력은 포토 리시버(240)로 출력된다. 포토 리시버(240)는 각각 수신된 신호를 전기적 아날로그 신호로 변환한다. 2개의 편광 성분에 대하여, 각각 I, Q에 해당하는 신호가 있으므로, 광 수신기(240)의 출력은 Ix, Qx, Iy 및 Qy의 4개의 신호로 나타낼 수 있다.
신호 처리부(120)는 ADC(122) 및 디지털 신호 처리부(124)를 포함할 수 있다. ADC(122)는 복수의 ADC(250)로 구성될 수 있다. 광 수신기(240)의 출력은 각각의 ADC(250)에서 디지털 신호로 변환된다. ADC(250)의 출력은 디지털 신호 처리부(124)로 연결된다. 디지털 신호 처리부(124)에서 디지털 신호 처리를 거쳐 비트(bit) 정보로 디코딩(decoding)된 신호가 출력된다. ADC(124)와 디지털 신호 처리부(126)는 하나의 ADC/DSP ASIC(Application Specific Integrated Circuits)으로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 도 2의 디지털 신호 처리부(124)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
디지털 신호 처리부(124)는 신호 조정부(310), 색 분산 보상부(320; chromatic dispersion compensator), 심볼 동기화부(330), 편광 보상부(340), 주파수 및 위상 보상부(350) 및 디코더(360)를 포함한다.
신호 조정부(310), 색 분산 보상부(320), 심볼 동기화부(330) 및 주파수 및 위상 보상부(350)는 편광 성분 별로 형성되고, 각각 I 채널 또는 Q 채널 별로 신호를 처리하도록 구성될 수 있다. 입력 신호에 대한 등화 기능은 색 분산 보상부(320) 및 편광 보상부(340)에서 수행된다. 색 분산 보상부(320)는 도 1의 색 분산 보상부(126)에 대응하는 구성요소를 나타낸다.
신호 조정부(310)는 입력 신호에 대한 신호 조정(signal conditioning)이 필요한 경우 디지털 신호 처리부(124)에 포함될 수 있다. 신호 조정부(310)는 입력 신호의 정규화(normalization) 및 IQ-미스매치(mismatch) 보상 등을 수행할 수 있다.
색 분산 보상부(320)는 신호 조정부(310)의 출력을 처리하여, 광 전달시 유입된 광신호에 대한 색 분산을 보상하기 위하여, 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대하여 색 분산을 보상한다. 색 분산은 선형적인 현상이므로, 전송로를 구성하는 광 섬유의 색 분산 값에 기초하여 색 분산을 보상하는 것이 가능하다. 예를 들어, 광 섬유의 색 분산 값으로부터 도출된 필터 계수를 갖는 FIR 필터링을 통해 색 분산이 보상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 도 1의 제어부(140)는, 초기에 기준 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하고, 기준 색 분산 값에 대한 필터 계수를 색 분산 보상부(320)에 설정하고, 비트 에러 계산부(132)에서 출력되는 계산된 필터 계수에 대한 비트 에러 양을 모니터링할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하여 색 분산 보상부에 갱신하면서, 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 동작을, 비트 에러 양이 최소가 될 때까지 반복할 수 있다. 제어부(140)는 비트 에러 양이 최소가 되는 최적의 색 분산 값을 결정하고, 결정된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하고, 계산된 필터 계쑤를 색 분산 보상부(320)에 설정할 수 있다. 이후에, 색 분산 보상부(320)는 최적의 색 분산 값에 따라 결정된 필터 계수를 이용하여 디지털 신호에 대하여 색 분산을 보상할 수 있다.
심볼 동기화부(330)는 색 분산 보상부(320)의 출력을 처리하여 디지털 심볼 동기화를 수행한다. 광 수신 장치(100)에서, 수신 신호의 동기화를 위해 수신된 신호로부터 클럭 신호를 재생하고, 이를 이용하여 수신 신호를 재생하는 과정이 필요하다. 이때, 클럭 신호의 재생을 클럭 복원(recovery), 수신 신호의 재생을 데이터 복원이라고 한다. 심볼 동기화부(330)는 이러한 클럭 복원 및 데이터 복원을 디지털적으로 동시에 수행한다.
예를 들어, 심볼 동기화부(330)는 심볼 구간에서 특정한 데이터를 샘플링하는 것이 가능하며, 이때의 샘플링 타이밍은 ADC(250)의 샘플링 타이밍과 별개로, 타이밍 에러 검출 및 검출된 타이밍 에러의 피드백을 통해 결정될 수 있다. 즉, ADC(250)의 샘플링 레이트(sampling rate)와 변조된 광신호의 샘플링 레이트가 동기화되어 있지 않은 경우, 심볼 동기화부(330)는 1개의 심볼당 당 2개의 샘플(sample)을 얻도록 동작한다.
심볼 동기화부(330)의 출력은 편광 보상부(340)의 입력으로 연결된다. 편광 보상부(340)는 디지털 심볼 동기화가 이루어진 신호를 처리하여, 편광 장애(polarization-dependent impairments)를 보상한다. 편광 장애는 PMD(polarization mode dispersion), PLD(polarization-dependent loss) 등이 될 수 있다. 또한, 편광 보상부(340)는 편광 복원(polarization recovery) 및 잔여 분산 보상(residual dispersion compensation) 등을 수행할 수 있다.
예를 들어, 광신호가 광 분리부(220)에서, 2개의 편광 성분으로 나누어질 때, 어느 하나의 편광 성분에 변조된 x-편광 성분(예를 들어, x1) 및 변조된 y-편광 성분(예를 들어, y1)이 섞일 수가 있다. 편광 보상부(340)는 각각의 편광 성분(x)에서, 변조된 x-편광 성분(x1)과 변조된 y-편광 성분(y1)을 분리한다.
편광 보상부(340)의 출력은, 주파수 및 위상 보상부(252, 254)로 입력된다. 도 1을 참조하면, 광 혼합부(230)는 수신되는 광신호가 국부 발진기(210)에서 발생된 국부 발진 신호와 간섭을 일으키도록 구성된다. 이때, 광신호와 국부 발진 신호 사이에 레이저 주파수 오프셋(offset)이 발생할 수 있다. 주파수 및 위상 보상부(350)는 이와 같은 레이저 주파수 오프셋 추정하고, 추정된 레이저 오프셋을 보상하도록 구성된다. 레이저 주파수 차이를 보상하는 방법을 주파수 오프셋 보상(frequency offset estimation)이라 한다. 또한, 입력된 광신호와 국부 발진 신호는 유한한 레이저 선폭(linewidth)을 가지므로, 위상 잡음(phase noise)이 발생할 수 있으며, 주파수 및 위상 보상부(350)는 이러한 위상 잡음을 보상하도록 구성된다. 이러한 위상 잡음을 보상하는 방법을 캐리어 위상 보상(carrier phase estimation)이라고 한다.
이와 같이, 주파수 및 위상 보상부(350)는 주파수 오프셋 및 위상 잡음을 보상하면, 주파수 및 위상 보상부(350)의 출력 신호는, 광신호를 송신한 최초의 송신단에서 보낸 신호와 동일한 위상 정보 즉, 최초의 PSK(Phase-shift-keying) 변조된 위상 정보를 갖게 된다.
주파수 및 위상 보상부(350)의 출력 신호는 디코더(360)로 입력된다. 디코더(360)는 주파수 및 위상 보상부(350)의 출력 신호에 포함된 위상 정보로부터 비트 시퀀스(bit sequence)를 추출함으로써 출력 신호를 디코딩한다.
도 4는 도 3의 색 분산 보상부(320)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
색 분산 보상부(320)는 도 3과 같이, 고정 필터 계수(fixed filter coefficients)로 가지는 FIR 필터(410, 420)로 구성될 수 있다. FIR 필터(410, 420)에 대한 필터 계수는, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제어부(140)에서 계산되어 FIR 필터(410)로 설정될 수 있다. 또한, 제어부(140)에 의해 계산된 비트 에러를 최소화하는 필터 계수가 FIR 필터(410, 420)에 설정되어, FIR 필터(410, 420)는 입력되는 디지털 신호에 대하여 적용된 필터 계수를 이용하여 색 분산을 보상할 수 있다.
도 5는 도 3의 편광 보상부(340)의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
편광 보상부(340)는 도 4에 도시된 바와 같이, 적응적 필터 계수(adaptive filter coefficients)를 가지는 FIR 필터(510, 520, 530, 540)로 구성될 수 있다. 편광 모드 분산은 그 값이 시간에 따라 변화하며, 입력 편광 상태 역시 변화하므로 FIR 필터(510, 520, 530, 540)의 필터 계수는 적응적으로 계산될 수 있다. FIR 필터(510, 520, 530, 540)의 필터 계수를 결정하기 위하여, 예를 들어, CMA(constant modulus algorithm) 또는 DD(decision-directed) 방식 등이 이용될 수 있다.
FIR 필터(510)의 출력과 FIR 필터(520)의 출력은 제1 합산부(550)에서 합산되고, FIR 필터(530)의 출력과 FIR 필터(540)의 출력은 제2 합산부(560)에서 합산되고, 제1 합산부(550) 및 제2 합산부(650)에서 각각 합산된 신호는 주파수 및 위상 보상부(550)로 출력된다.
도 6은 일 실시예에 따른 디지털 등화를 수행하기 위한 색 분산 보상부의 필터 계수를 최적화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
기준 색 분산 값이 초기에 설정된다(610). 기준 색 분산 값은 임의의 값으로 설정될 수 있다.
설정된 기준 색 분산 값에 따라 색 분산 보상부의 필터 계수가 계산된다(620). 계산된 필터 계수가 적용된 색 분산 보상부는 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상을 수행한다(630). 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스가 생성된다(640). 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양이 계산된다(650). 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 동작(650)은 광 통신을 위하여 비트 시퀀스를 프레임하는 과정에서 오류 정정 부호화가 수행될 때 계산될 수 있다.
비트 에러 양이 최소화되었는지 결정한다(660). 비트 에러 양이 최소화되었는지는 다양한 방법으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 비트 에러 양에 대한 최소 값이 미리 설정되어, 비트 에러 양이 최소화되었는지 결정될 수 있다. 또는, 비트 에러 양에 대한 최소 값은 일정 횟수 이상 최소인 값이 반복되는 경우, 반복되어 결정되는 값이 최종적인 최소 값으로 결정될 수도 있다.
비트 에러 양이 최소화되지 않은 경우(660), 기준 색 분산 값을 변경하고 (670), 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하고(620), 계산된 필터 계수를 이용하여 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하고(630), 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하고(640), 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하고(650), 비트 에러 양이 최소화되었는지 결정할 수 있다(660). 이와 같은 동작 670, 620, 630, 640, 650 및 660은 비트 에러 양이 최소화될 때까지 반복될 수 있다.
비트 에러 양이 최소화된 경우(660), 결정된 필터 계수를 이용하여, 입력되는 디지털 신호에 대한 색 분산 보상이 수행될 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 색 분산 보상을 위한 필터를 포함하며, 상기 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부;
    상기 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 디코더;
    상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 비트 에러 계산부; 및
    상기 비트 에러 양을 모니터링하고, 상기 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하고, 상기 결정된 필터 계수를 상기 색 분산 보상부에 설정하는 제어부를 포함하는 코히어런트 광 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 초기에 기준 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하고, 상기 기준 색 분산 값에 대한 필터 계수를 상기 색 분산 보상부에 설정하고, 상기 비트 에러 계산부에서 출력되는 상기 계산된 필터 계수에 대한 비트 에러 양을 모니터링하는 코히어런트 광 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 색 분산 값을 변경하고, 상기 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하여 상기 색 분산 보상부에 갱신하면서, 상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 코히어런트 광 수신 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하여 상기 색 분산 보상부에 갱신하면서, 상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 동작을, 상기 비트 에러 양이 최소가 될 때까지 반복하는 코히어런트 광 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광신호는, PDM-QPSK(polarization-division-multiplexed quadrature-phase-shift-keying)의 전송 변조 포맷으로 변조된 신호인 코히어런트 광 수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    수신된 광신호를 편광별로 분리하고, 각 편광의 I(In phase) 신호 및 Q(Quadrature phase) 신호에 대한 아날로그 신호로 생성하는 광 수신부;
    상기 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 색 분산 보상부에 전달하는 아날로그 디지털 컨버터;
    상기 색 분산 보상부에 의하여 상기 색 분산 보상이 수행된 디지털 신호에 대하여 심볼 동기를 수행하는 심볼 동기화부;
    상기 디지털 심볼 동기화부의 출력을 수신하고, 상기 디지털 신호의 편광 장애를 보상하는 편광 보상부; 및
    상기 편광 보상부의 출력을 수신하고, 상기 광 수신부에서 이용된 국부 발진 신호와 상기 광신호 간의 주파수 차이 및 위상 잡음을 보상하고, 상기 주파수 차이 및 위상 잡음이 보상된 디지털 신호를 상기 디코더로 전달하는 주파수 및 위상 보상부를 더 포함하는 코히어런트 광 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비트 에러 계산부는, 광 통신을 위하여 상기 비트 시퀀스를 광 통신 전송 포맷으로 프레임화하는 프레이머에 포함된 코히어런트 광 수신 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프레이머는, OTH(optical transport hierarchy), SDH(synchronous digital hierarchy) 및 SONET(Synchronous optical network) 중 적어도 하나에서 이용되는 전송 프레임으로 상기 비트 시퀀스를 프레임화하는 코히어런트 광 수신 장치.
  9. 수신된 광신호를 편광별로 분리하고, 각 편광의 I(In phase) 신호 및 Q(Quadrature phase) 신호에 대한 아날로그 신호로 생성하는 광 수신부;
    상기 생성된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 색 분산 보상부에 전달하는 아날로그 디지털 컨버터;
    색 분산 보상을 위한 필터를 포함하며, 상기 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 색 분산 보상부;
    상기 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 디코더;
    광 통신을 위하여 상기 비트 시퀀스를 프레임화하며, 상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 프레이머;
    상기 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하고, 상기 결정된 필터 계수를 상기 색 분산 보상부에 설정하는 제어부; 및
    상기 프레임화된 신호를 전송하는 광 송신부를 포함하는 코히어런트 광 송수신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분사값에 대한 필터 계수를 계산하고, 상기 계산된 필터 계수를 상기 색 분산 보상부에 갱신하면서, 상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하고,
    상기 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분사값에 대한 필터 계수를 계산하고, 상기 계산된 필터 계수를 상기 색 분산 보상부에 갱신하면서, 상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 동작을, 상기 비트 에러 양이 최소가 될 때까지 반복하는 코히어런트 광 송수신 장치.
  11. 색 분산을 보상하는 필터를 이용하여 광신호에 대응하는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 단계;
    상기 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 단계;
    상기 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하는 단계;
    상기 결정된 필터 계수를 상기 필터에 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 필터 계수가 적용된 필터를 이용하여 입력되는 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 단계를 포함하는 광신호에 대한 디지털 등화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비트 에러 양이 최소화되는 필터 계수를 결정하는 단계는,
    초기에 설정된 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하는 단계;
    상기 계산된 필터 계수가 적용된 필터를 이용하여 상기 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하는 단계;
    상기 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하는 단계;
    상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 단계; 및
    상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 단계를 포함하는 광신호에 대한 디지털 등화 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기준 색 분산 값을 변경하고, 변경된 색 분산 값에 대한 필터 계수를 계산하고, 상기 계산된 필터 계수가 적용된 필터를 이용하여 상기 디지털 신호에 대한 색 분산을 보상하고, 상기 색 분산이 보상된 신호에 대한 비트 시퀀스를 생성하고, 상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하고, 상기 비트 에러 양의 변화를 모니터링하는 동작을, 상기 비트 에러 양이 최소가 될 때까지 반복하는 단계를 더 포함하는 광신호에 대한 디지털 등화 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    광 통신을 위하여 상기 비트 시퀀스를 프레임화하는 단계를 더 포함하고,
    상기 비트 시퀀스에 대한 비트 에러 양을 계산하는 단계는, 상기 비트 시퀀스를 프레임화하는 단계에서 수행되는 광신호에 대한 디지털 등화 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101466536B1 (ko) * 2014-03-18 2014-11-27 연세대학교 산학협력단 광 코히어런트 시스템에서의 주파수 오프셋 보상 방법 및 그 장치
WO2023172536A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 Ii-Vi Delaware, Inc, Optical transceiver with integrated dispersion compensation for high bit rate applications

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8543882B2 (en) * 2010-10-15 2013-09-24 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Joint carrier phase estimation and forward error correction
EP2487821B1 (en) * 2011-02-11 2018-06-27 Alcatel Lucent WDM PON with non tunable legacy ONUs
US9680567B2 (en) * 2011-03-03 2017-06-13 Acacia Communications, Inc. Fault localization and fiber security in optical transponders
CN103312414B (zh) * 2012-03-16 2016-03-30 富士通株式会社 一种逆信道装置和包含该装置的发射机、接收机及系统
JP5861516B2 (ja) * 2012-03-16 2016-02-16 富士通株式会社 光伝送装置及び特性補償方法
CN103684600B (zh) * 2012-09-14 2016-08-31 富士通株式会社 均衡器系数的更新装置和方法、以及接收机和光通信系统
US8873615B2 (en) * 2012-09-19 2014-10-28 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method and controller for equalizing a received serial data stream
US9768884B2 (en) * 2012-10-17 2017-09-19 Acacia Communications, Inc. Multi-range frequency-domain compensation of chromatic dispersion
KR102131070B1 (ko) 2014-01-21 2020-07-07 삼성전자주식회사 코히런트 수신을 수행하는 광 인터페이스 모듈, 이를 포함하는 광 메모리 모듈 및 광 메모리 시스템
JP6409493B2 (ja) * 2014-10-20 2018-10-24 日本電気株式会社 受信信号処理装置及び受信信号処理方法
US9692521B1 (en) * 2015-07-07 2017-06-27 Google Inc. Polarization pre-compensation technique for polarization-division-multiplexed direct-detection optical communication systems
JP6759742B2 (ja) * 2016-06-16 2020-09-23 富士通株式会社 受信装置及び設定方法
JP7057500B2 (ja) * 2018-05-16 2022-04-20 日本電信電話株式会社 受信装置及び受信方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7266310B1 (en) * 2003-04-29 2007-09-04 Nortel Networks Limited Digital compensation for optical transmission system
JP4620642B2 (ja) * 2006-07-31 2011-01-26 富士通株式会社 多値変調受信装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101466536B1 (ko) * 2014-03-18 2014-11-27 연세대학교 산학협력단 광 코히어런트 시스템에서의 주파수 오프셋 보상 방법 및 그 장치
WO2023172536A1 (en) * 2022-03-08 2023-09-14 Ii-Vi Delaware, Inc, Optical transceiver with integrated dispersion compensation for high bit rate applications

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