KR20130007617A

KR20130007617A - 동조가능한 수신기

Info

Publication number: KR20130007617A
Application number: KR1020127027180A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 그립; 존 에드워드 심사리안; 마틴 전지블
Original assignee: 알까뗄 루슨트
Priority date: 2010-03-21
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2013-01-18
Also published as: CN102835045A; JP5607230B2; EP2550758A1; EP2550758B1; US20110229137A1; TW201214997A; US9166700B2; JP2013523046A; KR101455128B1; CN102835045B; WO2011119321A1; TWI456918B

Abstract

동조가능한 수신기가 WDM 신호의 제 1 채널을 선택 및 복조하는 광 통신을 위한 실시예들이 제공된다. 예시적인 수신기는 제 1 채널 파장에서 대략 중심에 있는 국부 발진기 신호를 생성하기 위한 동조가능한 국부 발진기를 포함한다. 수신기의 광 하이브리드는 제 1 입력부에서 M-진 변조 방식(여기서 M은 2보다 큰 정수이고)을 갖는 파장-분할-다중화된(WDM) 신호 및 제 2 입력부에서 국부 발진기 신호를 수신한다. 복수의 검출기들은 광 하이브리드의 제 1 채널 파장 출력의 동위상 및 직교위상 성분들을 검출하고, 이것은 복수의 아날로그-디지털 변환기들에 의해 디지털화한다. 디지털 신호 프로세서는 WDM 신호의 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리한다.

Description

동조가능한 수신기{TUNABLE RECEIVER}

관련 출원에 대한 상호-참조

본 출원은 2010년 3월 21에 출원된 예비 출원 번호 제 61/315961호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 광 송신 시스템들에 관한 것으로, 특히 다중-채널 광 신호의 디지털 코히어런트 검출을 위한 시스템들, 장치들 및 기술들에 관한 것이다.

기존의 파장 분할 다중화(WDM) 네트워크들은 두 개의 노드들 사이에서 포인트-대-포인트 통신 채널들을 생성하고, 이것은 상기 연결이 대역폭의 전체 파장보다 작은 파장을 요구한다면 대역폭을 낭비한다.

기존의 네트워크들은 또한 노드들 사이에서 파장을 공유하기 위해 이더넷 또는 장애 복구형 패킷 링(resilient packet ring; RPR)과 같은 시간-분할 다중화(TDM) 또는 패킷-기반 아키텍처들을 이용한다. 이러한 해결책은 공유되는 파장의 각각의 노드에서 광-전기-광 변환을 요구한다. 이러한 해결책은 중계 트래픽이 트랜스폰더에 의해 처리되어야 하기 때문에 각각의 노드에서 부가될 수 있는 대역폭을 제한하고, 이것은 이용가능한 부가/드롭 대역폭(add/drop bandwidth)을 고갈시킨다.

디지털 코히어런트 검출(Digital coherent detection)은 고속 송신의 성능에 결정적으로 영향을 주는 색차 분산(chromatic dispersion; CD) 및 편광-모드 분산(polarization-mode dispersion; PMD)과 같은 송신 손상들을 보상하기 위한 능력 및 그것의 높은 수신기 민감도 때문에, 미래 고속 광 송신을 위한 유망한 기술로서 고려된다. 100-Gb/s 이더넷이 현재 차세대 광 전송 시스템들을 위해 연구되고 개발되고 있지만, 테라비트/초 이더넷이 이미 광 전송 시스템들을 위한 미래 방향으로서 언급되고 있다.

다음은 개시된 주제의 몇몇 양태들의 이해를 제공하기 위해 개시된 주제에 대한 간략화된 요약을 제공한다. 이러한 요약은 개시된 주제에 대한 철저한 개요는 아니며 개시된 주제의 범위를 제한하지 않기 위해 상기 개시된 주제의 필수적이거나 또는 중대한 요소들을 식별하도록 의도되지 않는다. 그것은 나중에 논의되는 보다 상세한 설명에 대한 전제로서 간략화된 형태로 몇몇 개념들을 제공하도록 의도된다.

폭주 데이터 트래픽을 수용할 수 있고 멀티캐스트의 능력을 가진 상기 네트워크 상에서의 다수의 노드들 사이에서 파장의 대역폭을 공유하기 위한 시스템들, 장치들, 및 방법들의 실시예들이 제공된다.

동조가능한 수신기가 WDM 신호의 제 1 채널을 선택 및 복조하는 광 통신을 위한 실시예들이 제공된다. 하나의 예시적 수신기는 제 1 채널 파장에서 대략 중심에 있는 국부 발진기 신호를 생성하기 위한 동조가능한 국부 발진기를 포함한다. 상기 수신기의 광 하이브리드는 제 1 입력부에서 M-진 변조 방식(여기서, M은 2보다 큰 정수이다)을 통해 파장-분할-다중화된(WDM) 신호 및 제 2 입력부에서 상기 국부 발진기 신호를 수신한다. 복수의 검출기들은 상기 광 하이브리드의 상기 제 1 채널 파장 출력의 동위상 및 직교위상 성분들을 검출하고, 이것은 복수의 아날로그-디지털 변환기들에 의해 디지털화된다. 디지털 신호 프로세서(DSP)는 상기 WDM 신호의 상기 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리한다.

하나의 실시예에서, 상기 동조가능한 국부 발진기는 파장 스케줄에 기초하여 상기 국부 발진기 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 파장 스케줄은 광 시스템 노드들로부터 수신된 입력 큐 길이 정보에 기초할 수 있다. 상기 파장 스케줄은 매체-액세스-제어 프로토콜(MAC)에 기초할 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 광 하이브리드는 편광-다이버시티 90-도 광 하이브리드이다. 또 다른 실시예에서, 상기 복수의 검출기들은 균형 검출기들, 단일 출력 검출기들(single ended detectors) 또는 그 조합이다. 상기 DSP는 전단 보정들, 색차 분산 보상, 클록 복구, 업샘플링, 적응 등화, 주파수 복구, 및 타이밍 복구 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 적어도 하나의 모듈을 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 WDM 신호는 편광-분할-다중화(PDM)되고, 상기 DSP는 직교 송신 편광들로의 혼합된 신호 편광들의 소스 분리를 위한 필터링을 수행하도록 구성된 적응 등화 모듈을 포함한다. 상기 필터링은 유한 임펄스 응답(finite impulse response; FIR) 필터링일 수 있다. 상기 필터링은 무한 임펄스 응답(infinite impulse response; IIR) 필터링일 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 적응 등화 모듈은 훈련 시퀀스(블라인드 적응)에 대한 요구 없이 무한 임펄스 응답(FIR) 필터 계수들을 적응시키기 위해 3-단계 상수 모듈러스 알고리즘(constant modulus algorithm; CMA)를 수행하도록 구성된 CMA 모듈을 포함한다. 상기 수신기 CMA 모듈은 상기 광 하이브리드의 상기 제 1 채널 파장 출력의 각각의 편광을 별개의 브랜치에서 동시에 처리하기 위한 제 1 단계 서브모듈, 하나의 브랜치가 수렴될 때까지 각각의 브랜치에서 독립적으로 상기 제 1 채널 파장 출력의 편광들 모두를 최적화시키기 위한 제 2 단계 서브모듈, 및 양쪽 편광들 모두를 처리하기 위해 수렴된 브랜치로부터 FIR 필터 계수들을 이용하기 위한 제 3 단계 서브모듈을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 상기 수신기는 또한 아날로그-디지털 변환기들에 의해 출력된 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 적어도 일부를 저장하기 위한 메모리를 포함한다. 추가 실시예에서, 상기 DSP는 적응 등화 노력들이 수렴을 야기한 후 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 저장된 부분을 이용하여 상기 WDM 신호의 상기 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하도록 구성된다.

하나의 예시적인 방법은 국부 발진기를 복수의 채널 파장들 중 대략 제 1의 파장으로 동조하는 단계, M-진 변조 방식을 갖는 파장-분할-다중화된(WDM) 신호를 획득하는 단계로서, 상기 M은 2보다 큰 정수인, 상기 획득 단계, 및 상기 국부 발진기에 기초하여 상기 WDM 신호의 제 1 채널을 선택하는 단계를 포함한다. 상기 예시적인 방법은 또한 상기 제 1 채널의 동위상 및 직교위상 성분들을 검출하는 단계, 상기 동위상 및 직교위상 성분들을 디지털화하는 단계, 및 상기 WDM 신호의 상기 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 파장 스케줄에 기초하여 동조될 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 파장 스케줄은 광 시스템 노드들로부터 수신된 입력 큐 길이 정보에 기초한다. 또 다른 실시예에서, 상기 파장 스케줄은 매체-액세스-제어 프로토콜(MAC)에 기초한다.

상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 것은 전단 보정들을 수행하는 것, 색차 분산을 보상하는 것, 클록을 복구시키는 것, 업샘플링, 적응 등화를 수행하는 것, 주파수를 복구하는 것, 및 타이밍을 복구하는 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 WDM 신호는 편광-분할-다중화되고(PDM), 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 것은 직교 송신 편광들로의 혼합된 신호 편광들의 소스 분리를 위한 필터링을 수행하는 것을 포함한다. 상기 필터링은 유한 또는 무한 임펄스 응답 필터링일 수 있다.

하나의 실시예에서, 수행된 상기 필터링은 훈련 시퀀스에 대한 요구 없이 유한 임펄스 응답(FIR) 필터 계수들을 적응시키기 위한 3-단계 CMA이다. 상기 필터링은 상기 제 1 채널의 각각의 편광을 별개의 브랜치에서 동시에 처리하는 단계, 하나의 브랜치가 수렴될 때까지 각각의 브랜치에서 독립적으로 상기 제 1 채널의 편광들 모두를 최적화시키는 단계, 및 상기 수렴된 브랜치로부터 FIR 필터 계수들을 이용하여 상기 제 1 채널의 편광들 모두를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

하나의 실시예에서, 상기 방법은 또한 상기 제 1 채널의 디지털화된 동위상 및 직교 위상 성분들의 적어도 일부를 저장하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 제 1 채널 상에서 적응 등화를 수행한 후 상기 일부에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 저장되는 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 일부를 처리하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들은 여기에서 아래에 주어진 상세한 설명 및 첨부한 도면들로부터 보다 완전히 이해될 것이고, 여기서 유사한 요소들은 유사한 참조 부호들에 의해 표현되고, 이것은 단지 예로서 주어지며 따라서 본 발명의 제한이 아니다.

도 1은 본 발명의 원리들에 따른 예시적 동조가능한 수신기가 배치될 수 있는 예시적 광 패킷 링의 개략도.
도 2는 다중-채널 광 신호를 수신하기 위한 본 발명의 원리들에 따른 예시적 수신기의 개략도.
도 3은 본 발명의 원리들에 따른 3-단계 블라인드 상수 모듈러스 알고리즘 모듈의 그래픽 도시.

다양한 예시적 실시예들이 이제 첨부한 도면들을 참조하여 보다 완전히 설명될 것이고, 여기에 개시된 특정한 구조적 및 기능적 상세들은 예시적 실시예들을 설명하기 위한 단지 전형적인 것임에 주의하자. 예시적 실시예들은 많은 대안적인 형태들로 구체화될 수 있으며, 단지 여기에 제시된 실시예들에 제한되는 것으로서 해석되어서는 안된다.

비록 용어들 '제 1', 제 2' 등은 다양한 요소들을 설명하기 위해 여기에 이용될 수 있지만, 이들 요소들은 이러한 용어들이 단지 하나의 요소를 또 다른 요소로부터 구별하기 위해 이용되기 때문에 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들면, 예시적인 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않고 제 1 요소는 제 2 요소를 칭할 수 있으며, 유사하게는 제 2 요소는 제 1 요소를 칭할 수 있다. 상기 설명이 여기에 이용된 바와 같이, 용어 "및"은 접속적 및 이접적 의미 모두로 이용되고 연관된 열거된 아이템들 중 하나 이상의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다. 상기 용어들 "포함하다", "포함하는", "포함시키다", 및 "포함시키는"은, 여기에 이용될 때, 서술된 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 그 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다.

달리 규정되지 않는다면, 여기에 이용된 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함하여)은 예시적 실시예들이 속하는 당업자들에 의해 공통으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 몇몇 대안적인 구현들에서, 주지된 상기 기능들/동작들은 상기 도면들에서 주지된 순서 외로 발생할 수 있다는 것이 또한 주의되어야 한다. 예를 들면, 연속하여 도시된 두 개의 도면들은 사실상 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나 또는 수반된 상기 기능/동작들에 의존하여, 때때로 역순으로 실행될 수 있다.

도 1은 본 발명의 원리들에 따른 예시적 동조가능한 수신기가 배치될 수 있는 예시적인 광 패킷 링의 개략도이다. 상기 링은 코히어런트 광 통신들을 이용한다. 각각의 노드는 상기 노드를 식별하는 고유의 파장으로 동조된 연속-파장 레이저를 이용하여 데이터 패킷들을 송신한다. 상기 연속 파장에서 송신되는 상기 데이터 패킷들은 상기 네트워크에서의 상이한 노드들로 향해진다. 각각의 노드는 그것이 모든 다른 노드로부터 상기 연속 파장 송신들의 모두를 수신하도록 광 전력 스플리터를 가진다. 노드는 상기 데이터 패킷을 복조하기 위해 적절한 파장으로 그것의 국부 발진기를 빠르게 동조함으로써 그것으로 향해진 특정 데이터 패킷을 선택한다.

상기 네트워크에서의 노드들은 그것들의 국부 발진기들(LO들)을 적절한 파장들로 빠르게 동조함으로써 파장들을 공유한다. 파장 공유를 허용함으로써, 상기 네트워크의 연결성은 종래의 WDM 네트워크에서 요구되는 것보다 적은 광 트랜스폰더들로 달성될 수 있으며, 각각의 연결은 각각의 노드에서 전용 트랜스폰더를 요구한다. 상기 파장 공유는 또한 노드를 바이패스하는 트래픽의 전자적 프로세싱 없이 달성된다. 상기 바이패스 트래픽의 전자적 프로세싱은 노드에 부가될 수 있는 대역폭의 양을 제한하고 상기 부가적인 광-전기 변환들 및 데이터 처리로부터 보다 높은 전력 소비를 초래할 수 있다.

이전 광 패킷 아키텍처들은 본 발명에 따른 실시예들에서와 같이, 수신기들 대신에 파장을 빠르게 변화시키는 송신기들을 이용한다. 파장-동조 송신기 구성은 광 패킷들이 상기 파장에 부가되지 않거나 또는 데이터 스트림으로부터 드롭될 때 상기 광 데이터 스트림에 갭들을 가진다. 상기 손실된 패킷들은 상기 네트워크에서의 광 증폭기들의 성능에 악영향을 줄 수 있고 상기 시스템에서 큰 전력 과도들 및 불이익들을 야기할 수 있다. 본 발명의 원리들에 따른 예시적 실시예들의 또 다른 이점은 파장들이 다수의 엔드포인트들 사이에서 쉽게 공유될 수 있어서, 당연히 데이터 브로드캐스트 능력을 허용한다는 것이다.

상기 네트워크는 상기 노드들이 의도된 데이터 송신들을 수신하도록 상기 국부 발진기 수신기들의 동조을 조정하기 위해 제어 평면을 요구한다. 제어-평면 구현을 위한 다양한 상이한 옵션들이 존재한다. 하나의 실시예에서, 상기 노드들은 그것들의 입력 큐 길이 정보를 모든 다른 노드들에 분배하고, 각각의 노드는 알려진 알고리즘에 따라 상기 파장 스케줄을 산출한다. 이러한 동작의 모드는 트래픽이 변화를 요구하는 규모로 변경될 수 있는 TDM 연결들과 유사하게, 준-정적 대역폭 연결들을 생성할 것이다. 또 다른 실시예에서, 각각의 노드가 전자적으로 처리하는 대역-외 제어 채널은 스케줄링을 위해 이용될 수 있다. 상기 제어 채널은 상기 노드에 도달하는 모든 데이터 패킷에 대한 헤더 정보를 포함할 것이다. 상기 정보에 기초하여, 각각의 노드는 데이터 패킷들을 상기 네트워크에 송신하도록 매체-액세스-제어(MAC) 프로토콜을 시행할 수 있다. 이러한 동작의 모드는 버스티(bursty) 데이터 트래픽의 큰 조각을 운반하는 네트워크들에 대해 효율적이다.

본 발명의 일 실시예는 링 구성에 상기 코히어런트 네트워크를 구현한다. 링들은 종종 대도시 영역 서비스 제공자 네트워크들에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 노드(노드 1, 노드 2, ... 노드 k, ... 노드 N)는 삽입 전에 차단되는 링(130)으로부터 상기 파장을 가진 고정-파장 송신기(110)를 통해 상기 링으로 트래픽을 부가한다(110). 예를 들면, 노드 k는 노드 2로부터 수신된 파장(k)을 차단하고 파장(k)을 노드 N으로의 전달을 위한 링에 부가한다. 단지 합계 4개의 개별 노드들이 도시되지만, 상기 링은 N개의 노드들을 포함할 수 있으며, 여기서 N은 정수이다.

상기 노드(도시된 바와 같이 노드 k)는 상기 링 상에서 상기 파장들 모두를 수신하고, 이것은 그것들이 상기 수신기에 제공될 수 있도록 탭핑된다(140). 상기 링 상에서의 상기 파장들 모두는 복조를 위한 상기 채널 및 데이터 패킷을 선택하는 고속 파장-동조가능한 국부 발진기(LO) 레이저(150)로부터의 광과 결합된다. 이 예에서, 각각의 파장에 대한 비트 레이트는 100 Gb/s이고, 이것은 다가오는 WDM 광 네트워크들에 공통으로 배치될 것이다. 그러나, 10 Gb/s, 40 Gb/s 등과 같은 파장에 대한 다른 비트레이트들이 다른 실시예들에서 이용될 수 있다.

각각의 노드는 또한 두 개의 주요 기능들을 수행하는 패킷 변환 전자 장치들을 포함한다. 하나의 기능은 이더넷 또는 광 전송 네트워크(OTN) 등과 같은 표준들을 따르는 외부 장치로부터 오는 클라이언트 트래픽을 상기 링 광 데이터 패킷 포맷으로 변환하는 것이다. 예를 들면, 패킷 변환 ASIC(160)은 클라이언트 트래픽 포맷을 변환하기 위해 이용될 수 있다. 상기 노드에서의 상기 전자 장치들의 다른 기능은 색차 분산과 같은 손상들의 보상 및 데이터 복구를 성취하고 송신을 위한 데이터 패킷들을 인코딩하기 위해 상기 수신기에서 상기 디지털화된 파형들을 처리하는 것일 것이다.

에르븀-도핑된 광섬유 증폭기들(Erbium-doped fiber amplifiers; EDFAs)(도시되지 않음)이 또한 상기 링 네트워크에서 이용될 수 있다. 광 데이터 패킷들을 위해 이용된 파장들은 포인트-대-포인트 연결들을 위한 연속 데이터를 운반하는 다른 파장들로부터 실제로 구별가능해질 수 있다는 것을 주의하자. 그러므로, 상기 네트워크는 상기 광섬유 상에서의 상이한 파장들에서 상이한 유형들의 트래픽을 혼합할 수 있다. 이러한 능력은 상기 코히어런트 광 데이터 패킷 파장들이 기존의 시스템들과 동일한 광섬유 인프라스트럭처를 공유하도록 허용하고, 따라서, 새로운 광 섬유 및 증폭기 인프라스트럭처가 배치될 필요가 없다. 상기 수신기는 상기 파장들 모두를 상기 수신기에 드롭시키는 광 탭(140)을 요구한다. 기존의 재구성가능한 광 분기-결합 다중화기들(ROADMs)은 이러한 능력을 가질 수 있거나, 이러한 능력은 기존의 네트워크 노드에 대한 업그레이드에 부가될 수 있다.

도 2는 다중-채널 광 신호를 수신하기 위한 본 발명의 원리들에 따른 예시적 수신기의 개략도이다. 하나의 실시예에서, 상기 수신기(200)는 고속-동조가능한 코히어런트 수신기이다. 본 발명의 하나의 실시예에서, 상기 수신기는 디지털 인트라다인 아키텍처(digital intradyne architecture)를 이용한다. 상기 수신기에서, 상기 WDM 신호 파장들은, LO 레이저(220)로부터 고속-동조가능한 LO와 함께, 광 하이브리드(210), 예를 들면, 편광-다이버시티 90-도 광 하이브리드에 들어간다.

하나의 실시예에서, 상기 동조가능한 국부 발진기는 파장 스케줄에 기초하여 상기 국부 발진기 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 파장 스케줄은 광 시스템 노드들로부터 수신된 입력 큐 길이 정보에 기초할 수 있다. 상기 파장 스케줄은 매체-액세스-제어 프로토콜(MAC)에 기초한다.

상기 LO는 또한 예를 들면, 에르븀 도핑된 광섬유 증폭기에 의해 증폭될 수 있다. 또한, 상기 WDM 신호는 M-진 변조 방식을 가질 수 있으며, 여기서 M은 2보다 큰 정수이다. 예를 들면, 상기 WDM 신호는 QPSK 변조를 가질 수 있다. 상기 광 하이브리드는 복수의 검출기들 예를 들면, 4개의 균형 검출기들을 수반한다. 상기 복수의 검출기들은 균형 검출기들, 단일 출력 검출기들, 또는 그것의 조합일 수 있다. 어떤 광 필터들도 상기 수신기 이전에 이용되지 않으며, 따라서 모든 4개의 WDM 채널들이 동시에 입사하고 상기 LO는 그것들 중 하나를 선택하기 위해 이용된다.

x 및 y 편광된 신호들의 동위상 및 직교위상 성분들을 나타내는, 상기 하이브리드의 4개의 출력들(Ix, Qx, Iy, Qy)은 아날로그-디지털 변환기들(ADC들)(240)을 이용하여 디지털화된다. 펄스 생성기(224)는 상기 동조가능한 레이저(220)를 위한 구동 전류를 생성한다. 선택적으로, 상기 펄스 생성기로부터의 상기 구동 전류는 지연을 위한 지연 생성기(226)에 공급될 수 있고, 그 후 상기 지연된 구동 전류는 상기 ADC들에 대한 트리거로서 제공된다.

상기 ADC들(240) 후에, 상기 신호는 다음 중 하나 이상을 수행하는 디지털 신호 프로세서(DSP)(250)에 의해 디지털로 처리될 수 있다: 전단 보정들(252), 색차 분산 보상(254), 클록 복구(256), 업샘플링(258), 적응 등화(260), 및 주파수 복구, 위상 복구, 타이밍 복구(262). 이들 처리 기능들 중 어떤 것은 다양한 실시예들에서 선택적일 수 있다. 예를 들면, 업샘플링은 모든 실시예들에서 수행될 필요가 없다. 지명된 기능을 구현하기 위해 필요한 처리는 유사하게 지명된 DSP 모듈에서 구현될 수 있으며 그에 의해 수행될 수 있다.

예를 들면, 상기 분산 보상 모듈은 처리되는 상기 채널 상에서 분산 보상을 수행하고, 상기 클록 복구 모듈은 상기 변조된 채널 등을 위한 클록을 복구한다. 예를 들면, 주파수 복구는 상기 LO 및 상기 채널 사이에서의 차이 또는 오프셋을 복구하는 것을 포함할 수 있고 전단 정정들은 상기 광 하이브리드에 의해 채널의 분리를 위한 비율을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 적응 등화 모듈(260)은 직교 송신 편광들로의 혼합된 신호 편광의 소스 분리를 위한 필터링을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 필터링은 하나의 실시예에서 유한 임펄스 응답(FIR) 필터링일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 필터링은 무한 임펄스 응답(IIR) 필터링일 수 있다. 하나의 실시예에서, 상기 적응 등화 모듈은 상기 두 개의 직교 송신 편광들로의 두 개의 수신된 혼합 신호 편광들의 소스 분리를 달성하기 위해 4개의 16-탭 T/2-이격된 FIR 필터들(Hxx, Hxy, Hyx, Hyy)을 가진 버터플라이 필터를 수행하도록 구성된다.

도 3은 본 발명의 원리들에 따른 3-단계 블라인드 상수 모듈러스 알고리즘의 그래픽 도시이다. 제공된 상기 3-단계 상수 모듈러스 알고리즘은 훈련 시퀀스(블라인드 적응)에 대한 요구 없이 상기 FIR 필터 계수들을 적응시키기 위해 이용된다. 그것의 원래 단일-단계 버전에서, 상기 CMA는 몇몇 초기 편광 각들에 대한 단지 단일 신호 편광 지류의 복구를 야기하는 알려진 특이성 문제를 가진다. 연속적인 비-패킷 송신의 경우에 대해, 이러한 퇴보 상태는 비-퇴보 시작 위치가 발견될 때까지 상기 디지털 도메인에서 상기 편광 시작 상태들을 회전시킴으로써 보다 느린 셋업 시간의 비용으로 회피될 수 있다. 그러나, 이것은 충분한 랜덤-액세스 메모리(RAM) 없이 패킷 수신기를 위해 허용되지 않으며, 따라서 고속 편광 분해가 데이터 패킷을 빠르게 추적하기 위해 요구된다.

그러므로, 도 3에 도시된 바와 같은 3-단계 CMA가 이용될 수 있다. 제 1 단계는 신호 편광들 모두가 독립적으로 복구되도록 상기 제 2 단계에 대한 초기 편광을 설정한다. 일반적으로, 수렴의 결과는 상기 지류들에 대한 적절한 초기 탭 값들을 선택함으로써, CMA에 대한 특이성 문제가 회피될 수 있도록 초기 FIR 탭의 선택에 의존한다. 예를 들면, 상기 광섬유의 상기 채널 전송 매트릭스는 주파수 도메인에서의 단위 행렬에 의해 주어질 수 있으며, 그 역이 또한 주파수 도메인에서 단위 행렬이다. 이러한 관계는 상기 특이성 문제가 해소될 수 있도록 다른 것에 따라 하나의 지류 FIR 필터 탭 값들을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 관계는 2개의 지류들이 퇴보하지 않도록 초기 탭 값들을 결정하기 위해 이용될 수 있다.

상기 퇴보 상태를 방지하는 것 외에, 상기 비트 에러 레이트(BER)가 바르게 수렴하는 것이 또한 바람직하다. 본 발명자들은 상기 CMA 수렴 시간이 상기 CMA(x 또는 y)의 단계 1에서 최적화되는 편광에 의존하고, 따라서 상기 두 개에 대한 고속-수렴(도 3과 비교하여)을 결정하기 위해 상기 CMA를 두 개의 동시 처리 브랜치들로 분리한다는 것을 발견하였다. 단계 1의 브랜치 1은 예를 들면, 상기 제 1 단계 등화기의 출력 필드 포트 및 수렴 파라미터에 의존하여, 스토캐스틱 기울기 알고리즘에 따라 조정된 4개의 서브-등화기들로 상기 x 편광을 위해 최적화한다. 이러한 관계 때문에, 상기 제 1 단계 등화기의 전송 함수는 단위 행렬로 정규화될 수 있다. 한편, 단계 1의 브랜치 2는 상기 y 편광에 대해 최적화한다.

그 후 단계 2는 하나의 브랜치의 양쪽 편광들 모두가 수렴될 때까지 양쪽 편광들 모두를 독립적으로 최적화한다. 보다 빠른 단계로부터의 이들 FIR 필터 계수들은 그 후 단계 3으로 전달되고, 여기서 이미-수렴된 CMA는 양쪽 편광들 모두를 추적하고, 상기 데이터는 복구된다.

상기 패킷 수신기가 라인 레이트로 액세스될 수 있는 충분한 양의 RAM을 가진다면, 상기 ADC들 외의 디지털화된 파형들은 상기 디지털 FIR 필터들이 상기 데이터 스트림에 수렴될 때까지 메모리에 저장될 수 있다. 일단 수렴이 달성되면, 상기 데이터는 메모리로부터 검색될 수 있으며, 따라서 상기 CMA 또는 다른 복구 알고리즘이 수렴되는 동안 어떤 정보도 손실되지 않는다.

대표적인 방법에 대하여 상술된 다양한 상기 기능들은 예로서, 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 몇몇 조합으로 구체화된 적절한 명령들 하에서 동작하는 특별한 또는 일반적인 목적 디지털 정보 처리 디바이스들에 의해 쉽게 실행된다. 예를 들면, 하나의 요소가 전용 하드웨어로서 구현될 수 있다. 전용 하드웨어 요소들은 "프로세서들", "제어기들", 또는 유사한 용어들로서 불리울 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능들은 단일 전용 프로세서에 의해, 단일 공유 프로세서에 의해, 또는 그 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들에 의해 제공될 수 있다.

게다가, 상기 용어 "프로세서" 또는 "제어기"의 명시적 이용은 배타적으로 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 나타내도록 해석되어서는 안되고, 제한 없이, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 네트워크 프로세서, 주문형 반도체(ASIC) 또는 다른 회로, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 비휘발성 저장장치, 논리, 또는 몇몇 다른 물리적 하드웨어 구성요소 또는 모듈을 암묵적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 DSP 및 다른 논리 회로들의 기능적 모듈들은 반도체 기술로 구성된 ASIC(주문형 반도체)으로서 구현될 수 있으며 또한 FPGA(필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이들) 또는 임의의 다른 하드웨어 블록들로 구현될 수 있다.

또한, 하나의 요소는 상기 요소의 기능들을 수행하기 위해 프로세서 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령들로서 구현될 수 있다. 명령들의 몇몇 예들은 소프트웨어, 프로그램 코드, 및 펌웨어이다. 상기 명령들은 상기 요소의 기능을 수행하도록 상기 프로세서에 지시하기 위해 상기 프로세서에 의해 실행될 때 동작한다. 상기 명령들은 상기 프로세서에 의해 판독가능한 저장 디바이스들 상에 저장될 수 있다. 상기 저장 디바이스들의 몇몇 예들은 디지털 또는 고체-상태 메모리들, 자기 디스크들 및 자기 테이프들과 같은 자기 저장 미디어, 하드 드라이브들, 또는 광학적으로 판독가능한 디지털 데이터 저장 미디어이다.

비록 특정 실시예들이 여기에 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이들 특정 실시예들에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 다음 청구항들 및 그것들의 임의의 등가물들에 의해 규정된다.

110: 고정-파장 송신기 130: 링
140: 광 탭
160: 패킷 변환 ASIC 200: 수신기
210: 광 하이브리드 224: 펄스 생성기
226: 지연 생성기
240: 아날로그-디지털 변환기들 260: 적응 등화

Claims

제 1 채널 파장에서 대략 중심에 있는 국부 발진기 신호를 생성하기 위한 동조가능한 국부 발진기;
제 1 입력부에서 M-진 변조 방식을 갖는 파장-분할-다중화된(WDM) 신호 및 제 2 입력부에서 상기 국부 발진기 신호를 수신하기 위한 광 하이브리드로서, M은 2보다 큰 정수인, 상기 광 하이브리드;
상기 광 하이브리드의 제 1 채널 파장 출력의 동위상 및 직교위상 성분들을 검출하기 위한 복수의 검출기들;
상기 동위상 및 직교위상 성분들을 디지털화하기 위한 복수의 아날로그-디지털 변환기들; 및
상기 WDM 신호의 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하기 위한 디지털 신호 프로세서를 포함하는, 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 동조가능한 국부 발진기는 광 시스템 노드들로부터 수신된 입력 큐 길이 정보에 기초하는 파장 스케줄에 기초하여 상기 국부 발진기 신호를 생성하도록 구성되는, 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 WDM 신호는 편광-분할 다중화(PDM)되고, 상기 디지털 신호 프로세서는 직교 송신 편광들로의 혼합된 신호 편광들의 소스 분리를 위한 필터링을 수행하도록 구성된 적응 등화 모듈을 포함하는, 수신기.
제 3 항에 있어서,
상기 적응 등화 모듈은 훈련 시퀀스에 대한 요구 없이 유한 임펄스 응답(FIR) 필터 계수들을 적응시키기 위해 3-단계 상수-모듈러스 알고리즘(CMA)을 수행하도록 구성된 CMA 모듈을 포함하고,
상기 CMA 모듈은:
상기 광 하이브리드의 상기 제 1 채널 파장 출력의 각각의 편광을 개별 브랜치에서 동시에 처리하기 위한 제 1 단계 서브모듈;
하나의 브랜치가 수렴될 때까지 각각의 브랜치에서 독립적으로 상기 제 1 채널 파장 출력의 양쪽 편광들 모두를 최적화하기 위한 제 2 단계 서브모듈; 및
양쪽 편광들 모두를 처리하기 위해 상기 수렴된 브랜치로부터의 FIR 필터 계수들을 이용하기 위한 제 3 단계 서브모듈을 포함하는, 수신기.
제 1 항에 있어서,
상기 아날로그-디지털 변환기들에 의해 출력된 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들 중 적어도 일부를 저장하기 위한 메모리를 추가로 포함하는, 수신기.
제 5 항에 있어서,
상기 DSP는 또한 적응 등화 노력들이 수렴을 야기한 후, 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 저장된 부분을 이용하여 상기 WDM 신호의 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하도록 구성되는, 수신기.
국부 발진기를 복수의 채널 파장들 중 대략 제 1의 파장으로 동조하는 단계;
M-진 변조 방식을 갖는 파장-분할-다중화된(WDM) 신호를 획득하는 단계로서, M은 2보다 큰 정수인, 상기 획득 단계;
상기 국부 발진기에 기초하여 상기 WDM 신호의 제 1 채널을 선택하는 단계;
상기 제 1 채널의 동위상 및 직교위상 성분들을 검출하는 단계;
상기 동위상 및 직교위상 성분들을 디지털화하는 단계; 및
상기 WDM 신호의 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 국부 발진기는 광 시스템 노드들로부터 수신된 입력 큐 길이 정보에 기초하는 파장 스케줄에 기초하여 조정되는, 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 WDM 신호는 편광-분할-다중화(PDM)되고, 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 단계는 직교 송신 편광들로의 혼합된 신호 편광들의 소스 분리를 위한 필터링을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 필터링은:
상기 제 1 채널의 각각의 편광을 개별 브랜치에서 동시에 처리하는 단계;
하나의 브랜치가 수렴될 때까지 각각의 브랜치에서 독립적으로 상기 제 1 채널의 양쪽 편광들 모두를 최적화하는 단계; 및
상기 수렴된 브랜치로부터의 FIR 필터 계수들을 이용하여 상기 제 1 채널의 양쪽 편광들 모두를 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 채널의 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 적어도 일부를 저장하는 단계를 추가로 포함하고,
상기 WDM 신호의 제 1 채널에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들을 처리하는 단계는:
상기 제 1 채널 상에서 적응 등화를 수행한 후 상기 일부에 의해 운반된 데이터를 복구하기 위해 저장된 상기 디지털화된 동위상 및 직교위상 성분들의 일부를 처리하는 단계를 포함하는, 방법.