KR20140077734A - 광 수신기에 대한 iq 불균형 측정 장치 및 iq 불균형 측정 방법 - Google Patents

광 수신기에 대한 iq 불균형 측정 장치 및 iq 불균형 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치는 광 신호 및 기준 신호를 생성하여 광 수신기에 제공하는 광 생성부, 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하는 상기 광 수신기로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성하는 그래프 생성부 및 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 연산부를 포함한다. 본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법은 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있다.

Description

광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법{IQ IMBALANCE MEASURING DEVICE AND IQ IMBALANCE MEASURING METHOD FOR OPTICAL RECEIVER}
본 발명은 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법에 관한 것이다.
광 신호를 이용한 고속 전송 시스템의 수신기로서 코히어런트 광 수신기(Coherent Optical Reciever)가 연구되고 있다. 코히어런트 광 수신기는 동위상 성분(I:In-phase)의 신호와 직교 위상 성분(Q: Quadri-phase)의 신호를 출력한다. 비이상적인 광 수신기에서는, 출력되는 I 신호와 Q 신호 사이에 크기 및 위상 불균형이 발생될 수 있다. 이러한 IQ 불균형은 원 신호를 왜곡시키므로, 광 수신기의 수신 성능이 저하될 수 있다.
수신기의 IQ 불균형을 측정하고, 송수신기에서 측정된 IQ 불균형을 기초로 신호를 보상하여 성능 저하를 방지할 수 있다. 디지털적으로 IQ 불균형을 측정하기 위하여 복수의 신호 샘플들이 이용될 수 있다. 그러나 디지털적으로 IQ 불균형을 추정하기 위해서는 매우 많은 신호 샘플이 요구되므로, 고속의 신호에 대하여 많은 연산이 요구될 수 있다.
본 발명은 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있는 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치는 광 신호 및 기준 신호를 생성하여 광 수신기에 제공하는 광 생성부, 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하는 상기 광 수신기로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성하는 그래프 생성부 및 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 연산부를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 광 신호 및 상기 기준 신호는 동일한 주파수를 가진다.
실시 예에 있어서, 상기 광 신호의 위상은 가변된다.
실시 예에 있어서, 상기 광 생성부는 기준 광 신호를 생성하는 광원, 상기 기준 광 신호를 제 1 및 제 2 광 신호로 분배하고, 상기 제 2 광 신호를 기준 신호로서 출력하는 광 분배기, 제어 전압에 응답하여 상기 제 1 광 신호의 위상을 변조하고, 상기 변조된 제 1 광 신호를 광 신호로서 출력하는 광 위상 변조기 및 상기 제어 전압을 이용하여 상기 광 위상 변조기를 제어하는 함수 발생기를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 광 생성부는 상기 광 신호와 상기 기준 신호의 편광 상태가 동일하도록 상기 제 1 광 신호의 편광을 조절하는 편광 조절부를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 함수 발생기는 상기 제 1 광 신호의 위상이 2π 이상 변화되도록 상기 광 위상 변조기를 제어한다.
실시 예에 있어서, 상기 제어 전압은 접지 전압부터 임계 위상 전압 레벨까지 선형으로 가변된다.
실시 예에 있어서, 상기 연산부는 타원 방정식을 이용하여, 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산한다.
실시 예에 있어서, 상기 기준 신호와 상기 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하의 값을 가진다.
실시 예에 있어서, 상기 광 생성부는 상기 광 신호를 생성하는 제 1 광원, 상기 기준 신호를 생성하는 제 2 광원, 상기 기준 신호의 주파수가 가변되도록 상기 제 2 광원을 제어하는 파장 제어기 및 상기 광 신호와 상기 기준 신호의 편광 상태가 동일하도록 상기 광 신호의 편광을 조절하는 편광 조절기를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 기준 신호의 주파수는 가변된다.
실시 예에 있어서, 상기 미리 지정된 임계값은 상기 광 수신기의 대역폭을 기초로 설정된다.
본 발명에 의한 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 방법은 상기 광 수신기에 가변 위상을 가지는 광 신호 및 기준 신호를 제공하는 단계, 상기 광 수신기로부터 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하여 출력된 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬 도형을 생성하는 단계 및 상기 리사쥬 도형을 참조하여, 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 설정된 도형 방정식을 이용하여 계산하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 기준 신호는 상기 광 신호와 동일한 주파수를 가지며, 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 단계는 상기 리사쥬 도형을 참조하여, 타원 방정식을 이용하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산한다.
본 발명에 의한 코히어런트 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 방법은 상기 광 수신기에 광 신호 및 주파수가 가변되는 기준 신호를 제공하는 단계, 상기 광 수신기로부터 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하여 출력된 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬 도형을 생성하는 단계 및 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 단계를 포함하며, 상기 기준 신호와 상기 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하의 값을 가진다.
본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치 및 IQ 불균형 측정 방법은 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치 및 그와 연결된 광 수신기를 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 광 수신기의 일실시예를 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 광 생성부의 일실시예를 도시하는 블록도이다.
도 4는 함수 발생기에서 발생되는 제어 전압의 일실시예를 도시하는 그래프이다.
도 5는 도 3의 광 생성부에서 생성된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 생성된 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다.
도 6은 도 1의 IQ 불균형 측정 장치를 이용한 실제 실험에 의한 도 5의 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다.
도 7은 고속 전송된 QPSK(Quadrature phase-shift keying) 데이터에 응답하여 광 수신기가 출력한 I 신호 및 Q 신호를 샘플링하여 생성된 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다.
도 8은 도 1의 광 생성부의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 IQ 불균형 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 IQ 불균형 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 이하에서 사용되는 용어들은 오직 본 발명을 설명하기 위하여 사용된 것이며 본 발명의 범위를 한정하기 위해 사용된 것은 아니다. 앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 IQ 불균형 측정 장치 및 그와 연결된 광 수신기(10)를 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 생성부(110), 그래프 생성부(120) 및 연산부(130)를 포함한다. IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(10)로부터 출력되는 I 신호(I signal: Inphase Signal) 및 Q 신호(Q signal: Quadrature Signal)에 대한 리사쥬(Lissajous) 도형을 이용하여 IQ 불균형을 측정할 수 있다. IQ 불균형 측정 장치는 디지털 샘플링 대신 리사쥬 도형을 이용하므로, 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있다.
광 생성부(110)는 광 수신기에 제공될 광 신호 및 기준 신호를 생성한다. 광 생성부(110)로부터 생성되는 광 신호 및 기준 신호의 주파수 및 위상은 조절될 수 있다.
광 생성부(110)로부터 생성된 광 신호 및 기준 신호는 직교하는 두 편광 성분을 가질 수 있다. 두 편광 성분은 각각 위상 변조될 수 있다. 광 생성부(110)는 생성된 광 신호 및 기준 신호를 광 수신기(10)에 제공한다.
광 수신기(10)는 코히어런트 광 수신기일 수 있다. 광 수신기(10)는 입력된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 제 1 광 검출 신호 그룹 및 제 2 광 검출 신호 그룹을 출력한다. 광 수신기(10)로부터 출력되는 제 1 광 검출 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분에 응답하여 출력되는 신호 그룹이다. 광 수신기(10)로부터 출력되는 제 2 광 검출 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 2 편광 성분에 응답하여 출력되는 신호 그룹이다. 광 수신기(10) 및 그로부터 출력되는 제 1 및 제 2 광 검출 신호 그룹은 도 2를 참조하여 더 자세히 설명될 것이다.
그래프 생성부(120)는 광 수신기(10)로부터 출력된 제 1 광 검출 신호 그룹을 제공받을 수 있다. 혹은 그래프 생성부는 광 수신기(10)로부터 출력된 제 2 광 검출 신호 그룹을 제공받을 수 있다. 그래프 생성부(120)는 제 1 광 검출 신호 그룹, 제 2 광 검출 신호 그룹 혹은 제 1 및 제 2 검출 신호 그룹을 이용하여 리사쥬 도형을 생성한다. 제 1 검출 신호 그룹 및 제 2 검출 신호 그룹에 대한 리사쥬 도형 생성 방법은 동일하므로, 이하에서는 제 1 광 검출 신호 그룹에 대한 리사쥬 도형 생성에 관하여 설명한다.
제 1 광 검출 신호 그룹은 제 1 동위상 신호 그룹 및 제 1 직교 신호 그룹을 포함한다. 제 1 동위상 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분의 동위상 성분에 응답하여 출력되는 신호 그룹이다. 제 1 직교 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분의 직교 성분에 응답하여 출력되는 신호 그룹이다.
그래프 생성부(120)는 제 1 동위상 신호 그룹으로부터 I 신호를 선택한다. 또, 그래프 생성부(120)는 제 1 직교 신호 그룹으로부터 Q 신호를 선택한다. 그래프 생성부(120)는 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성한다. 예를 들어, 그래프 생성부(120)는 X축을 I 신호, Y축을 Q 신호로 하는 리사쥬 도형을 생성할 수 있다. 그래프 생성부(120)는 생성된 리사쥬 도형을 연산부(130)에 제공한다. 그래프 생성부(120)는 오실로스코프 일 수 있다. 그러나 그래프 생성부(120)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다.
연산부(130)는 리사쥬 도형을 이용하여 IQ 불균형을 계산한다. 연산부(130)는 광 생성부(110)로부터 생성되는 광 신호 및 기준 신호로부터 예상되는 이상적인 리사쥬 도형과 실제로 측정된 리사쥬 도형을 비교한다. 연산부(130)는 비교 결과를 분석하여 광 수신기의 IQ 불균형을 계산할 수 있다.
리사쥬 도형은 저속의 신호에 대하여 생성될 수 있다. 또한 간단한 형태의 리사쥬 도형, 예를 들어 원형,을 이용하면 적은 연산으로도 IQ 불균형이 쉽게 계산될 수 있다. 광 생성부(110) 및 연산부(130)의 동작에 관하여는 도 3 내지 도 5를 참조하여 더 자세히 설명될 것이다.
상술된 IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 신호 및 기준 신호를 생성하고, 생성된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(10)로부터 출력되는 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬(Lissajous) 도형을 생성하며, 생성된 리사쥬 도형을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형을 측정할 수 있다. IQ 불균형 측정 장치는 디지털 샘플링 대신 리사쥬 도형을 이용하므로, 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있다. 또한 IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 신호 및 기준 신호의 주파수 및 위상을 가변하여 다양한 신호 환경에서 광 수신기의 IQ 불균형을 측정할 수 있다.
도 2는 도 1의 광 수신기의 일실시예를 도시하는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 광 수신기(10)는 제 1 및 제 2 편광 분리기(11a, 11b), 제 1 및 제 2 광학 하이브리드(12a, 12b) 및 제 1 및 제 2 광 검출기(13a, 13b)를 포함한다. 광 수신기(10)는 코히어런트 광 수신기일 수 있다. 광 수신기(10)는 광 신호 및 기준 신호에 응답하여, 제 1 광 검출 신호 그룹 및 제 2 광 검출 신호 그룹을 출력한다.
제 1 편광 분리기(11a)는 광 신호를 제공받는다. 제 1 편광 분리기(11a)는 제공된 광 신호를 제 1 편광 성분 및 제 2 편광 성분으로 분리한다. 제 1 편광 분리기(11a)는 광 신호의 제 1 편광 성분은 제 1 광학 하이브리드(12a)에, 제 2 편광 성분은 제 2 광학 하이브리드(12b)에 제공한다.
제 2 편광 분리기(11b)는 기준 신호를 제공받는다. 제 2 편광 분리기(11b)는 제공된 기준 신호를 제 1 편광 성분 및 제 2 편광 성분으로 분리한다. 제 2 편광 분리기(11b)는 기준 신호의 제 1 편광 성분은 제 1 광학 하이브리드(12a)에, 제 2 편광 성분은 제 2 광학 하이브리드(12b)에 제공한다.
제 1 및 제 2 편광 분리기(11a, 11b)는 예를 들어, 광 분배기, 복굴절 도파로 및 위상 변이 도파로를 이용하여 제공된 신호를 제 1 및 제 2 편광 성분으로 분리할 수 있다. 그러나 제 1 및 제 2 편광 분리기(11a, 11b)의 구성은 이에 한정되지 않는다.
제 1 광학 하이브리드(12a)는 기준 신호의 제 1 편광 성분을 이용하여 광 신호의 제 1 편광 성분의 위상을 검출한다. 제 1 광학 하이브리드(12a)의 출력은 제 1 광 검출기(13a)에 전달된다. 제 1 광학 하이브리드(12a)의 출력은 기준 신호의 제 1 편광 성분과 광 신호의 제 1 편광 성분의 위상 차이가 단계적으로 일정 값, 예를 들어 π/2씩 증가되는 복수의 간섭 신호들일 수 있다.
제 2 광학 하이브리드(12b)는 기준 신호의 제 2 편광 성분을 이용하여 광 신호의 제 2 편광 성분의 위상을 검출한다. 제 2 광학 하이브리드(12b)의 출력은 제 2 광 검출기(13b)에 전달된다. 제 2 광학 하이브리드(12b)의 출력은 기준 신호의 제 2 편광 성분과 광 신호의 제 2 편광 성분의 위상 차이가 단계적으로 일정 값, 예를 들어 π/2씩 증가되는 복수의 간섭 신호들일 수 있다.
제 1 광 검출기(13a)는 제 1 광학 하이브리드(12a)로부터의 출력을 수신한다. 제 1 광 검출기(13a)는 수신된 광의 세기에 대응하는 전기적 신호, 예를 들어 전류 혹은 전압, 을 발생시킨다.
제 1 광 검출기(13a)는 제 1 광학 하이브리드(12a)로부터의 출력에 응답하여, 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분의 동위상 성분 동위상 성분에 대응되는 제 1 동위상 신호 그룹을 출력한다. 제 1 광 검출기(13a)는 제 1 광학 하이브리드(12a)로부터의 출력에 응답하여 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분의 직교 성분에 대응되는 제 1 직교 신호 그룹을 출력한다. 제 1 광 검출기(13a)에 의하여 발생된 제 1 동위상 신호 그룹 및 제 1 직교 신호 그룹은 제 1 광 검출 신호 그룹으로서 출력된다.
제 2 광 검출기(13b)는 제 2 광학 하이브리드(12b)로부터의 출력을 수신한다. 제 2 광 검출기(13b)는 수신된 광의 세기에 대응하는 전기적 신호, 예를 들어 전류 혹은 전압, 을 발생시킨다.
제 2 광 검출기(13b)는 제 2 광학 하이브리드(12b)로부터의 출력에 응답하여, 광 신호 및 기준 신호의 제 1 편광 성분의 동위상 성분에 대응되는 제 2 동위상 신호 그룹을 출력한다. 제 2 광 검출기(13b)는 제 2 광학 하이브리드(12b)로부터의 출력에 응답하여 광 신호 및 기준 신호의 제 2 편광 성분의 직교 성분에 대응되는 제 2 직교 신호 그룹을 출력한다. 제 2 광 검출기(13b)에 의하여 발생된 제 2 동위상 신호 그룹 및 제 2 직교 신호 그룹은 제 2 광 검출 신호 그룹으로서 출력된다.
제 1 및 제 2 동위상 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 1 및 제 2 편광 성분의 I 신호를 포함한다. 제 1 및 제 2 직교 신호 그룹은 광 신호 및 기준 신호의 제 1 및 제 2 편광 성분의 Q 신호를 포함한다.
상술된 바와 같이, 광 수신기의 물리적 특성에 의하여 I 신호 및 Q 신호 사이에 크기 및 위상 불균형이 발생될 수 있다. 이러한 IQ 불균형을 보상하기 위하여, 도 1의 IQ 불균형 측정 장치(100)는 IQ 불균형을 측정하는 방법을 제공한다.
IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 수신기(10)에 입력되는 광 신호 및 기준 신호를 생성하고, 생성된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(10)로부터 출력되는 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬(Lissajous) 도형을 생성하며, 생성된 리사쥬 도형을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형을 측정할 수 있다. IQ 불균형 측정 장치는 디지털 샘플링 대신 리사쥬 도형을 이용하므로, 저속의 신호에 대하여 적은 연산으로 광 수신기에 대한 IQ 불균형을 측정할 수 있다. 또한 IQ 불균형 측정 장치(100)는 광 신호 및 기준 신호의 주파수 및 위상을 가변하여 다양한 신호 환경에서 광 수신기의 IQ 불균형을 측정할 수 있다.
도 3은 도 1의 광 생성부의 일실시예를 도시하는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 광 생성부(110)는 광원(111), 광 분배기(112), 함수 발생기(113) 및 광 위상 변조기(114)를 포함한다. 광 생성부(110)는 위상이 가변되는 광 신호 및 광 신호와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 제공한다. 광 생성부(110)로부터 제공되는 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(도 1 참조, 10)로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호에 대한 이상적인 리사쥬 도형은 타원형이다. 따라서 광 생성부(110)로부터 생성된 광 신호 및 기준 신호를 이용하면, 타원 방정식을 이용하여 용이하게 광 수신기의 IQ 불균형을 측정할 수 있다.
광원(111)은 기준 광 신호를 생성한다. 기준 광 신호는 직교하는 두 편광 성분을 가질 수 있다. 광원(111)은 생성된 기준 광 신호를 광 분배기(112)에 제공한다.
광 분배기(112)는 광원으로부터 제공된 기준 광 신호를 제 1 광 신호 및 제 2 광 신호로 분배한다. 광 분배기(112)는 제 1 광 신호를 광 위상 변조기(114)에 제공한다. 광 분배기(112)는 제 2 광 신호를 기준 신호로서 출력한다.
함수 발생기(113)는 광 위상 변조기(114)를 제어하기 위한 제어 전압을 생성한다. 함수 발생기(113)로부터 생성되는 제어 전압은 광 위상 변조기(114)에서 제 1 광 신호의 위상이 2π 이상 변화되도록 제공될 수 있다.함수 발생기(113)로부터 생성되는 제어 전압은 선형으로 가변될 수 있다. 그러나 제어 전압의 가변 방법은 이에 한정되지 않는다.
도 4는 도 3의 함수 발생기에서 발생되는 제어 전압의 일실시예를 도시하는 그래프이다. 도 4에서 가로축은 시간을, 세로축은 제어 전압의 크기를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 제어 전압은 접지 전압 레벨에서 A 전압 레벨까지 선형으로 증가된다. A 전압 레벨은 임계 위상 전압 레벨 이상의 값을 가진다. 임계 위상 전압 레벨은 광 위상 변조기(도 3 참조, 114)가 제 1 광 신호의 위상이 2π 변화되도록 하는 전압 레벨이다.
다시 도 3을 참조하면, 광 위상 변조기(114)는 제 1 광 신호의 위상을 함수 발생기(113)로부터 제공되는 제어 전압에 응답하여 변조한다. 광 위상 변조기(114)는 변조된 제 1 광 신호를 편광 조절기(115)에 제공한다.
편광 조절기(115)는 광 위상 변조기(114)로부터 제공된 변조된 제 1 광 신호의 편광을 조절한다. 편광 조절기(115)는 제 1 광 신호의 편광을 기준 신호의 편광 상태와 동일하도록 조절할 수 있다. 편광 조절기(115)는 조절된 제 1 광 신호를 광 신호로서 출력한다.
상술된 광 생성부(110)는 위상이 변조되는 광 신호 및 광 신호와 동일한 주파수를 가지는 기준 신호를 출력한다. 광 생성부(110)로부터 출력된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(도 1 참조, 10)로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 생성된 리사쥬 도형은 타원형이다. 특히, 광 위상 변조기(114)에서 제 1 광 신호의 동위상 성분 및 직교 위상 성분에 IQ 불균형이 없는 경우, 리사쥬 도형은 원형이다.
생성된 리사쥬 도형을 타원 방정식을 이용하여 분석하면, 동위상 성분의 크기, 직교 위상 성분의 크기 및 동위상 성분과 직교 위상 성분 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 계산된 정보들을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형이 계산될 수 있다.
도 5는 도 3의 광 생성부에서 생성된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 생성된 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다. 도 5에서 가로축은 동위상 성분을, 세로축은 직교 위상 성분을 나타낸다.
광 위상 변조기(도 3 참조, 114)에서 제 1 광 신호의 동위상 성분 및 직교 위상 성분에 크기 및 위상차 오프셋이 없는 경우, 이상적인 리사쥬 도형은 원형이다. 그러나 광 수신기(도 1 참조, 10)의 물리적 특성에 의하여 IQ 불균형이 발생되는 경우, 리사쥬 도형은 타원형이 될 수 있다. 타원형의 리사쥬 도형을 타원 방정식을 이용하여 분석하면, 동위상 성분의 크기, 직교 위상 성분의 크기 및 동위상 성분과 직교 위상 성분 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 계산된 정보들을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형이 계산될 수 있다.
도 6은 도 1의 IQ 불균형 측정 장치를 이용한 실제 실험에 의한 도 5의 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다. 도 7은 고속 전송된 QPSK(Quadrature phase-shift keying) 데이터에 응답하여 광 수신기가 출력한 I 신호 및 Q 신호를 샘플링하여 생성된 리사쥬 도형을 도시하는 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, IQ 불균형 측정 장치(도 1 참조, 10)를 이용하여 생성된 리사쥬 도형과 실제 고속 전송된 데이터를 이용하여 생성된 리사쥬 도형의 형태가 유사함을 확인할 수 있다. 따라서 IQ 불균형 측정 장치(10)에 의하여 생성된 리사쥬 도형을 참조하여 측정된 IQ 불균형에 응답하여 IQ 불균형을 보정하면, 실제 전송 시스템의 성능도 향상될 수 있다.
도 8은 도 1의 광 생성부의 다른 실시예를 도시하는 블록도이다. 도 8을 참조하면, 광 생성부(210)는 제 1 광원(211), 제 2 광원(212), 파장 제어기(213) 및 편광 제어기(214)를 포함한다. 광 생성부(210)는 광 신호 및 파장이 가변되는 기준 신호를 출력한다. 광 생성부(210)로부터 출력된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(도 1 참조, 10)로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 생성된 리사쥬 도형을 참조하면, 광 수신기의 IQ 불균형이 측정될 수 있다.
제 1 광원(211)은 제 1 광 신호를 생성한다. 제 1 광 신호는 직교하는 두 편광 성분을 가질 수 있다. 제 1 광원(211)은 생성된 제 1 광 신호를 편광 조절기(214)에 제공한다.
제 2 광원(212)은 제 2 광 신호를 생성한다. 제 2 광 신호는 직교하는 두 편광 성분을 가질 수 있다. 제 2 광 신호의 주파수는 파장 제어기(213)로부터 제공되는 제어 신호에 응답하여 가변될 수 있다. 제 2 광원(212)는 제 2 광 신호를 기준 신호로서 출력한다.
파장 제어기(213)는 제 2 광원(212)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 파장 제어기(213)는 제 1 광 신호와 제 2 광 신호의 주파수 차이가 원하는 주파수가 되도록 제어 신호를 생성한다. 제 1 광 신호와 제 2 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하가 되도록 설정될 수 있다. 임계값은 광 수신기(도 1 참조, 10)의 대역폭을 기초로 설정될 수 있다.
편광 조절기(214)는 제 1 광원(211)으로부터 제공된 제 1 광 신호의 편광을 조절한다. 편광 조절기(214)는 제 1 광 신호의 편광을 기준 신호의 편광 상태와 동일하도록 조절할 수 있다. 편광 조절기(214)는 조절된 제 1 광 신호를 광 신호로서 출력한다.
상술된 광 생성부(210)는 광 신호 및 광 신호와 일정 주파수 차이를 가지는 기준 신호를 출력한다. 광 생성부(210)로부터 출력된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 광 수신기(도 1 참조, 10)로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 생성된 리사쥬 도형의 이상적인 형태는 주파수 차이를 기초로 결정된다.
생성된 리사쥬 도형을 타원 방정식을 이용하여 분석하면, 동위상 성분의 크기, 직교 위상 성분의 크기 및 동위상 성분과 직교 위상 성분 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 계산된 정보들을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형이 계산될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 IQ 불균형 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
S110 단계에서, IQ 불균형을 측정하고자 하는 광 수신기에 가변 위상을 가지는 광 신호 및 기준 신호를 제공한다. 광 신호의 위상은 0 내지 2π 범위에서 가변될 수 있다. 광 수신기는 제공된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 I 신호 및 Q 신호를 출력한다.
S120 단계에서, S110 단계에서 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성한다. 리사쥬 도형의 가로축은 I 신호, 세로축은 Q 신호의 크기를 나타낼 수 있다. 광 신호 및 기준 신호가 동일한 주파수를 가질 경우, 이상적인 리사쥬 도형은 타원형이다.
S130 단계에서, S120 단계에서 생성된 리사쥬 도형을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형을 계산한다. S120 단계에서 생성된 리사쥬 도형이 타원형인 경우, 타원 방정식을 이용하여 광 신호의 동위상 성분의 크기, 직교 위상 성분의 크기 및 동위상 성분과 직교 위상 성분 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 계산된 정보들을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형이 계산될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 IQ 불균형 측정 방법을 도시하는 순서도이다.
S210 단계에서, IQ 불균형을 측정하고자 하는 광 수신기에 광 신호 및 주파수가 가변되는 기준 신호를 제공한다. 기준 신호의 주파수는 광 신호의 주파수와 일정 주파수 차이를 가지도록 조절될 수 있다. 기준 신호와 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하의 값을 가지도록 설정될 수 있다. 임계값은 광 수신기의 대역폭을 기초로 설정될 수 있다. 광 수신기는 제공된 광 신호 및 기준 신호에 응답하여 I 신호 및 Q 신호를 출력한다.
S220 단계에서, S210 단계에서 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성한다. 리사쥬 도형의 가로축은 I 신호, 세로축은 Q 신호의 크기를 나타낼 수 있다. 리사쥬 도형의 이상적인 형태는 광 신호와 기준 신호의 주파수 차이를 기초로 결정된다.
S230 단계에서, S220 단계에서 생성된 리사쥬 도형을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형을 계산한다. 생성된 리사쥬 도형과 이상적인 리사쥬 도형을 비교하면, 광 신호의 동위상 성분의 크기, 직교 위상 성분의 크기 및 동위상 성분과 직교 위상 성분 사이의 위상차가 계산될 수 있다. 계산된 정보들을 이용하여 광 수신기의 IQ 불균형이 계산될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형될 수 있다. 예를 들어, 광 생성부, 그래프 생성부 및 연산부의 세부적 구성은 사용 환경이나 용도에 따라 다양하게 변화 또는 변경될 수 있을 것이다. 본 발명에서 사용된 특정한 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 그 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어서는 안되며 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 범위에 대하여도 적용되어야 한다.
100: IQ 불균형 측정 장치
110: 광 생성부
120: 그래프 생성부
130: 연산부

Claims (15)

  1. 광 신호 및 기준 신호를 생성하여 광 수신기에 제공하는 광 생성부;
    상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하는 상기 광 수신기로부터 출력된 I 신호 및 Q 신호를 이용하여 리사쥬 도형을 생성하는 그래프 생성부; 및
    상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 연산부를 포함하는 IQ 불균형 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 신호 및 상기 기준 신호는 동일한 주파수를 가지는 IQ 불균형 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광 신호의 위상은 가변되는 IQ 불균형 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광 생성부는
    기준 광 신호를 생성하는 광원;
    상기 기준 광 신호를 제 1 및 제 2 광 신호로 분배하고, 상기 제 2 광 신호를 기준 신호로서 출력하는 광 분배기;
    제어 전압에 응답하여 상기 제 1 광 신호의 위상을 변조하고, 상기 변조된 제 1 광 신호를 광 신호로서 출력하는 광 위상 변조기; 및
    상기 제어 전압을 이용하여 상기 광 위상 변조기를 제어하는 함수 발생기를 포함하는 IQ 불균형 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 광 생성부는 상기 광 신호와 상기 기준 신호의 편광 상태가 동일하도록 상기 제 1 광 신호의 편광을 조절하는 편광 조절부를 더 포함하는 IQ 불균형 측정 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 함수 발생기는 상기 제 1 광 신호의 위상이 2π 이상 변화되도록 상기 광 위상 변조기를 제어하는 IQ 불균형 측정 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어 전압은 접지 전압부터 임계 위상 전압 레벨까지 선형으로 가변되는 IQ 불균형 측정 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 연산부는 타원 방정식을 이용하여, 상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 IQ 불균형 측정 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기준 신호의 주파수는 가변되는 IQ 불균형 측정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기준 신호와 상기 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하의 값을 가지는 IQ 불균형 측정 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 미리 지정된 임계값은 상기 광 수신기의 대역폭을 기초로 설정되는 IQ 불균형 측정 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 광 생성부는
    상기 광 신호를 생성하는 제 1 광원;
    상기 기준 신호를 생성하는 제 2 광원;
    상기 기준 신호의 주파수가 가변되도록 상기 제 2 광원을 제어하는 파장 제어기; 및
    상기 광 신호와 상기 기준 신호의 편광 상태가 동일하도록 상기 광 신호의 편광을 조절하는 편광 조절기를 포함하는 IQ 불균형 측정 장치.
  13. 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 방법에 있어서,
    상기 광 수신기에 가변 위상을 가지는 광 신호 및 기준 신호를 제공하는 단계;
    상기 광 수신기로부터 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하여 출력된 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬 도형을 생성하는 단계; 및
    상기 리사쥬 도형을 참조하여, 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 설정된 도형 방정식을 이용하여 계산하는 단계를 포함하는 IQ 불균형 측정 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기준 신호는 상기 광 신호와 동일한 주파수를 가지며,
    상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 단계는 상기 리사쥬 도형을 참조하여, 타원 방정식을 이용하여 상기 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 단계인 IQ 불균형 측정 방법.
  15. 코히어런트 광 수신기에 대한 IQ 불균형 측정 방법에 있어서,
    상기 코히어런트 광 수신기에 광 신호 및 주파수가 가변되는 기준 신호를 제공하는 단계;
    상기 코히어런트 광 수신기로부터 상기 광 신호 및 상기 기준 신호에 응답하여 출력된 I 신호 및 Q 신호를 기초로 리사쥬 도형을 생성하는 단계; 및
    상기 리사쥬 도형을 참조하여 상기 코히어런트 광 수신기의 IQ 불균형을 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 기준 신호와 상기 광 신호의 주파수 차이는 미리 지정된 임계값 이하의 값을 가지는 IQ 불균형 측정 방법.
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