KR20170062512A - 광 수신기 별 분산 선보상을 갖는 광 송신기 - Google Patents

광 수신기 별 분산 선보상을 갖는 광 송신기 Download PDF

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KR20170062512A
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Abstract

장치는 원격 광 수신기와 연관된 분산 값에 기초하여 디지털 신호 시퀀스에 대한 섬유 분산 선보상을 수행하여 선보상된 신호를 생성하도록 구성된 디지털 신호 처리(DSP) 유닛, DSP 유닛에 연결되고, 선보상된 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하도록 구성된 복수의 디지털 아날로그 컨버터(DACs), 그리고 복수의 디지털 아날로그 컨버터에 연결되어, 아날로그 전기 신호를 제1 광 신호로 변환하고, 일정한 광 전기장(E-field)을 제1 광 신호에 부가하여 제2 광 신호를 생성하며, 원격 광 수신기에 제2 광 신호를 송신하도록 구성된 프론트엔드를 포함한다.

Description

광 수신기 별 분산 선보상을 갖는 광 송신기{OPTICAL TRANSMITTER WITH OPTICAL RECEIVER-SPECIFIC DISPERSION PRE-COMPENSATION}
본 발명은 광 통신 분야에 관한 것으로, 특히 광 수신기 별 분산 선보상을 갖는 광 송신기에 관한 것이다.
본원은 2014년 10월 1일자로 출원된, "광 수신기 별 분산 선보상을 갖는 광 송신기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제14/503,550호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본원에 참고 문헌으로 인용된다.
광 액세스 네트워크는 FTTH(fiber to the home), FTTB(fiber to the building), 엔터프라이즈 연결성, 비즈니스 연결성, 4세대(4G) 및/또는 차세대 무선 통신를 위한 모바일 백홀(back-haul) 및 프론트홀(front-haul)과 같은, 다양한 서비스를 제공하는 데 사용될 수 있다. 더 높은 네트워크 용량 및 더 넓은 거리 커버리지에 대한 지속적인 요구는 현재 및 미래의 광 액세스 네트워크 설계에서 문제점을 제기한다. 예를 들어, 광섬유 전송 장애의 영향은 광 전송 속도 및 전송 거리가 증가함에 따라 더욱 심각해질 수 있다. 광섬유 전송 장애는 색 분산(CD: chromatic dispersion), 편광 모드 분산(PMD: polarization mode dispersion), 위상 노이즈, 및 비선형 효과를 포함할 수 있다. 그러나, CD는 특히 장거리에서의 고속 전송에 대한, 성능 제한 요인 중 하나일 수 있다.
CD는 광 신호 내의 상이한 스펙트럼 성분(예를 들어, 파장)이 상이한 속도로 광섬유를 통해 이동하고 상이한 시간 순간(예를 들어, 상이한 지연으로)에 수신기에 도달하도록 야기하여, 데이터를 운반하는 광 펄스를 시간적으로 확장하고 심벌 간 간섭(ISI: inter-symbol interference)을 유발할 수 있다. 일부 시스템은 반대 부호 분산의 또 다른 광섬유를 사용하여 광섬유 내의 CD를 보상할 수 있으나 손실, 복잡성, 및 비용이 증가할 수 있다. 고속 아날로그-디지털 컨버터(ADC: analog-to-digital converter), 고속 디지털-아날로그 컨버터(DAC: digital-to-analog converter) 및 고성능 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)의 최근 발전은 광섬유 장애가 DSP에 의해 디지털 방식으로 보상될 수 있도록 하였다.
주어진 광섬유 링크를 통해 이동하는 때 광 신호가 겪게 되는 분산 효과는 명목상 광섬유 링크 분산의 반대인 수량만큼 송신기에서 분산 선보상을 통해 보상될 수 있다. 그러나, 전형적인 광 액세스 네트워크에서, 광 회선 단말(OLT: optical line terminal)의 송신기는 OLT로부터 상이한 거리에 위치될 수 있는, 다수의 광 네트워크 유닛(ONU: optical network unit)에 시분할 다중(TDM: time-division-multiplexed) 신호 블록을 전송할 수 있다. 따라서, 상이한 ONU로 예정된 TDM 블록은 상이한 광섬유 링크 분산을 겪을 수 있고, 따라서 OLT는 모든 TDM 블록에 대해 동일한 섬유 분산 선보상을 사용하지 않을 수 있다. 또한, 직접 검출(DD: direct-detection)이 ONU의 수신기에서 공통적으로 사용될 수 있으므로, OLT의 송신기는 DD 수신기에 적합한 광 수신기 별 분산 선보상 방식을 요구할 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시는 원격 광 수신기와 연관된 분산 값에 기초하여 디지털 신호 시퀀스에 대한 섬유 분산 선보상(fiber dispersion pre-compensation)을 수행하여 선보상된 신호를 생성하도록 구성된 DSP 유닛, DSP 유닛에 연결되고, 선보상된 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하도록 구성된 복수의 DAC, 그리고 복수의 디지털 아날로그 컨버터에 연결되어, 아날로그 전기 신호를 제1 광 신호로 변환하고, 일정한 광 전기장(E-field)을 제1 광 신호에 부가하여 제2 광 신호를 생성하며, 원격 광 수신기에 제2 광 신호를 송신하도록 구성된 프론트엔드(frontend)를 포함하는 장치를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 개시는 광 통신 장치에 사용하기 위한 방법으로서, 제1 원격 광 수신기에 연관된 제1 색 분산(CD) 값에 따라 제1 원격 광 수신기용의 제1 디지털 신호 시퀀스를 선보상하여 제1 선보상 디지털 신호를 생성하는 단계, 제2 원격 광 수신기에 연관된 제2 색 분산 값에 따라 제2 원격 광 수신기용의 제2 디지털 신호 시퀀스를 선보상하여 제2 선보상 디지털 신호를 생성하는 단계, 광 세기 변조 방식을 사용하여 제1 선보상 디지털 신호 및 제2 선보상 디지털 신호로부터 선보상 광 신호를 생성하는 단계, 그리고 광 네트워크를 통해 제1 원격 광 수신기 및 제2 원격 광 수신기에 선보상 광 신호를 송신하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 개시는 광 통신 장치에 사용하기 위한 방법으로서, 광 통신 장치에 연관된 색 분산(CD)에 기초하여 선보상된 광 신호를 수신하는 단계, 광 신호를 전기 신호들로 변환하는 단계, 그리고 전기 신호들로부터 신호 블록을 복원하는 단계를 포함하고, 전기 신호들은 신호 이전에 가드 인터벌(GI)을 포함하고, 가드 인터벌은 색 분산 및 다른 장치에 연관된 적어도 하나의 다른 색 분산에 기초하는, 방법을 포함한다.
이들 및 다른 특징들은 첨부 도면들 및 청구 범위와 관련하여 참조된 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 개시를 보다 완전히 이해하기 위해, 첨부된 도면 및 상세한 설명과 관련하여 참조된 다음의 간단한 설명을 참조할 것이며, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수동형 광 네트워크(PON: passive optical network)의 개략도이다.
도 2는 광 송신기의 실시예의 개략도이다.
도 3은 트랜시버 유닛의 실시예의 개략도이다.
도 4는 전자 분산 선보상(pre-EDC: pre-compensation)을 수행하기 위한 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 5는 선보상을 수행하기 위한 방법의 다른 실시예의 순서도이다.
도 6은 섬유 분산 선보상된 광 신호를 처리하기 위한 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 7a는 선보상이 없는 40Gbps의 4레벨 펄스 진폭 변조된(4-PAM: 4 levels-pulse amplitude modulated) 신호에 대한 송신기 신호 성상도(signal constellation plot)의 일 실시예를 도시한다.
도 7b는 선보상이 없는 40Gbps의 4-PAM 신호에 대한 수신기 아이 다이어그램(eye diagram)의 일 실시예를 도시한다.
도 8a는 선보상을 갖는 40Gbps의 4-PAM 신호에 대한 송신기 신호 성상도의 일 실시예를 도시한다.
도 8b는 선보상을 갖는 40Gbps의 4-PAM 신호에 대한 수신기 아이 다이어그램의 일 실시예를 도시한다.
도 9a는 선보상이 없는 40Gbps의 직교 주파수 분할 멀티플렉싱(OFDM) 신호에 대한 송신기 신호 성상도의 일 실시예를 도시한다.
도 9b는 선보상이 없는 40Gbps의 OFDM 신호에 대한 수신기 스펙트럼 플롯의 일 실시예를 도시한다.
도 9c는 선보상이 없는 40Gbps의 OFDM 신호에 대한 수신기 서브캐리어 성상도의 실시예를 도시한다.
도 10a는 선보상을 갖는 40Gbps의 OFDM 신호에 대한 송신기 신호 성상도의 실시예를 도시한다.
도 10b는 선보상을 갖는 40Gbps의 OFDM 신호에 대한 수신기 스펙트럼 플롯의 실시예를 도시한다.
도 10c는 선보상을 갖는 40Gbps의 OFDM 신호에 대한 수신기 서브캐리어 성상도의 실시예를 도시한다.
하나 이상의 실시예의 예시적인 구현이 아래에서 제공되지만, 개시된 시스템 및/또는 방법은 현재 공지되어 있거나 존재하는 임의의 개수의 기술을 사용하여 구현될 수 있다는 것을 당초에 이해해야 한다. 본 개시는 여기에서 도시되고 설명된 예시적인 설계 및 구현 예를 포함하여, 이하에서 설명되는 예시적인 구현 예, 도면, 및 기술에 결코 제한되어서는 안되고, 첨부된 청구항의 범위 내에서 등가물의 전체 범위와 함께 수정될 수 있다.
고속 광역(wide-coverage) 광 액세스를 제공하는 한 가지 접근 방식은 상관 솔루션(coherent solutions)에 기반할 수 있다. 상관 솔루션은 더 높은 전력 감도 및 주파수 선택성을 제공할 수 있으므로, 비상관 솔루션 보다 더 높은 데이터 전송 레이트를 제공하고, 최대 도달 거리를 확장하며, 광 액세스 네트워크 내에서 더 많은 최종 사용자를 지원할 수 있다. 상관 솔루션은 진폭 및 위상 정보를 포함할 수 있는 반면에, 비상관 솔루션은 진폭 정보를 포함할 수 있지만, 위상 정보를 포함하지 않을 수 있다. 상관 솔루션에서, 상관 OLT는 BPSK(binary phase-shift keying), QPSK(quadrature phase-shift keying), 16-QAM(quadrature amplitude modulation), 또는 고차 변조 포맷과 같은 상이한 변조 포맷으로 서로 상이한 ONU에 대한 데이터를 인코딩할 수 있고, 각 ONU에 대해 최대 데이터 레이트를 달성하도록 편광 분할 멀티플렉싱(PDM: polarization-division multiplexing)를 이용할 수 있다. 상관 ONU는, 예를 들어, 수신된 신호로부터 원래의 송신된 데이터를 복원하기 위해, 섬유 분산 및 상관 검출을 완화(mitigate)하도록 평활화(equalization)를 수행함으로써, 디지털 신호 처리 기술을 사용하여 수신된 신호를 컨디셔닝할 수 있다. 디지털 신호 처리 기술 중 일부는 데이터 지원 평활화, 블라인드 평활화 평활화, 또는 적응 평활화에 기반할 수 있다. 상관(coherent) 솔루션의 일례는 여기에 참고 문헌으로 인용된, F. Vacondio, et al.의 "버스트 모드 소프트웨어 정의된 상관 트랜스폰더(transponders)에 의해 이네이블링된 플렉서블 TDMA 액세스 광 네트워크", 광 통신 유럽 컨퍼런스(ECOC: European conference on optical communications)에서 기술된다. 수신된 광 신호를 상관 검출하기 위해, 상관 수신기는 전기적 도메인(electrical domain) 및 디지털 도메인(digital domain)에서 채널 왜곡을 완화하기 위해 송신기, 밸런스 검출기, 고속 ADC, 및 DSP의 위상에 대해 튜닝된 국부 발진기를 사용할 수 있다. 따라서, 상관 수신기는 복잡하고 비용이 많이들 수 있다. 또한, 현재의 ONU들은 종래의 DD에 대해 구축될 수 있고(예를 들어, 위상 복원 없이), 따라서 상관 검출을 수행하도록 구비되지 않을 수도 있다.
본 발명은 수신기-별 또는 링크-의존형 섬유 분산 효과에 따라 광 송신기에서 선보상을 수행하는 메커니즘을 개시한다. 개시된 선보상 기술은 송신 신호의 전기장(E-field)에서 동작할 수 있고, OOK(on-off keying), n-PAM(n-level PAM), OFDM, DMT(discrete multi-tone), 이중이진(duobinary), DPSK(different phase-shift keying), DQPSK(differential quadrature phase-shift keying) 또는 DD에 적합한 다른 변조 포맷과 같은, 임의의 변조 포맷을 갖는 신호에 적합할 수 있다. 실시예에서, OLT는 각각의 연결된 ONU에 대한 섬유 분산의 수량을 결정할 수 있고 각각의 DS(downstream) 신호를 수신하도록 예정된 OLT와 ONU 사이의 섬유 분산 효과를 설명하기 위해 전송 전에 각각의 DS 신호를 선보상할 수 있어서, ONU가 제로 섬유 분산 효과에 가까운 DS 신호를 수신할 수 있고, 여기서 DS는 OLT에서 ONU로의 전송 방향을 나타낼 수 있다. 상이한 ONU들로 예정된 상이한 신호 블록들 또는 상이한 세그먼트들의 분산 선보상을 용이하게 하기 위해, OLT는 상이한 ONU들로 예정된 신호 블록들 사이에 가드 인터벌(GIs: guard intervals)을 삽입할 수 있다. 선보상이 광 송신기에서 수행되므로, 개시된 선보상 기술은 종래의 DD 수신기 및 상관 수신기와 같은, 임의의 유형의 광 수신기와 호환 가능할 수 있다. 일 실시예에서, OLT는 송신기 전력 효율을 향상시키고, 변조와 연관된 전력 손실을 감소시키며, 저해상도 DAC 및 DSP의 사용을 가능하게 하도록 동위상/직교위상(I/Q: in-phase/quadrature-phase) 모듈레이터와 병렬로 위치된 DC 캐리어를 포함하는 마흐-젠더 모듈레이터(MZM: Mach-Zehnder modulator)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 섬유 분산 선보상 신호는 직류(DC) 성분 및 DC 프리(free) 선보상 신호 성분으로 분리될 수 있으며, 여기서 원하는 선보상된 신호를 재생하도록 DC 프리 선보상 신호 성분은 I/Q 모듈레이터를 통해 광 변조될 수 있고 DC 성분은 DC 캐리어 브랜치를 통해 광 추가될 수 있다. 또한, OLT는 모듈레이터의 사용을 용이하게 하도록 자동 바이어스 제어를 사용할 수 있다. 개시된 실시예는 제로 분산 페널티에 가까운 광역(예를 들어, 최대 약 100km) 고속(예를 들어, 약 10Gbps 이상) 광 액세스를 제공할 수 있고, ONU가 기존의 리소스(예를 들어, ONU 수신기 구조에 대한 수정 없이)를 재사용하거나 또는 최소한의 수정으로 업그레이드되도록 할 수 있다. 본 개시는 OLT의 관점에서 실시예를 설명할 수 있지만, 개시된 실시예는 ONU 내의 송신기 또는 임의의 다른 광통신 장치에 적용될 수 있음을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PON(100)의 개략도이다. PON(100)은 OLT(110), 복수의 ONU(120)(예컨대, ONU1, ONU2, ONUN) 및 OLT(110) 및 ONU들(120)에 연결될 수 있는 ODN(130)을 포함할 수 있다. PON(100)은 OLT(110) 및 ONU들(120) 사이에 데이터를 분배하기 위해 임의의 능동 컴포넌트를 필요로 하지 않는 통신 네트워크일 수 있다. 대신에, PON(100)은 OLT(110) 및 ONU들(120) 사이에서 데이터를 분배하기 위해 ODN(130) 내의 수동 광 컴포넌트를 사용할 수 있다. PON(100)은 약 10Gbps의 다운스트림 대역폭 및 적어도 약 2.5Gbps의 업스트림 대역폭을 가질 수 있는, 10Gbps 기가비트 PON(XGPON)과 같은, NGA(Next Generation Access) 시스템일 수 있다. 대안적으로, PON(100)은 EPON(Ethernet passive optical network), 10GEPON(10 Gigabit EPON), APON(asynchronous transfer mode PON), BPON(broadband PON), GPON, 또는 WPON(wavelength division multiplexed(WDM) PON)과 같은, 임의의 이더넷 기반 네트워크일 수 있다.
OLT(110)는 ONU(120) 및 또 다른 백본 네트워크(예를 들어, 인터넷)와 통신하도록 구성된 임의의 장치일 수 있다. 구체적으로, OLT(110)는 백본 네트워크와 ONU들(120) 사이의 중개자로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, OLT(110)는 백본 네트워크로부터 수신된 데이터를 ONU들(120)에 전달하고, ONU들(120)로부터 수신된 데이터를 백본 네트워크에 전송할 수 있다. OLT(110)의 구체적인 구성은 PON(100)의 종류에 따라 달라질 수 있지만, OLT(110)는 광 송신기 및 광 수신기를 포함할 수 있다. 백본 네트워크가 PON(100)에서 사용되는 PON 프로토콜과는 상이한 이더넷 또는 SONET/SDH(synchronous optical networking/synchronous digital hierarchy)와 같은 네트워크 프로토콜을 사용하는 때, OLT(110)는 네트워크 프로토콜을 PON 프로토콜로 변환할 수 있는 컨버터를 포함할 수 있다. OLT(110) 컨버터는 또한 PON 프로토콜을 네트워크 프로토콜로 변환할 수 있다. OLT(110)는 중앙 오피스와 같은, 중심 위치에 위치될 수 있지만, 다른 위치에도 위치될 수 있다.
ODN(130)은 데이터 분배 시스템일 수 있다. 예를 들어, ODN(130)은 피더 광섬유(131), 복수의 드롭 광섬유(132, 133 및 134), 및 피더 광섬유(131)를 드롭 광섬유(132, 133 및 134)에 연결시키는 스플리터(135)를 포함할 수 있다. 피더 광섬유(131) 및 드롭 광섬유(132, 133 및 134)는 OLT(110)와 ONU(120) 사이에서 데이터를 운반하는 광 신호를 전송하는 임의의 광섬유 케이블일 수 있다. 스플리터(135)는 광 신호를 하나 또는 그 이상의 부분으로 분할하도록 구성된 임의의 광 커플러(예를 들어, 방향성 커플러 또는 MMI(multi-mode interference) 커플러)일 수 있으며, 분할된 각각은 드롭 광섬유(132, 133 및 134) 중 하나를 통해 운반된다. ODN(130)은 다른 분배기, 커플러, 및 다른 장비(미도시)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, ODN(130)은 3개의 광 전송 링크(161, 162, 및 163)를 통해 OLT(110)와 ONU(120) 사이에서 확장할 수 있다. 예를 들어, 광 전송 링크(161)는 피더 광섬유(131) 및 드롭 광섬유(132)를 따라 OLT(110)로부터 ONU(120)에 광 신호를 전송할 수 있고, 광 전송 링크(162)는 피더 광섬유(131) 및 드롭 광섬유(133)를 따라 OLT(110)로부터 ONU(120)에 광 신호를 전송할 수 있으며, 광 전송 링크(163)는 피더 광섬유(131) 및 드롭 광섬유(134)를 따라 OLT(110)로부터 ONU(120)에 광 신호를 전송할 수 있다. ODN(130)은 도 1에 도시된 바와 같이 또는 임의의 다른 적절한 배치로 배치될 수 있음을 유의해야 한다.
ONU들(120)은 OLT(110) 및 고객 또는 최종 사용자와 통신하도록 구성된 임의의 장치일 수 있다. 구체적으로, ONU들(120)은 OLT(110)와 고객 사이의 중개자로서 역할을 할 수 있다. 예를 들어, ONU들(120)은 OLT(110)로부터 수신된 데이터를 고객에게 포워딩하고, 고객으로부터 수신된 데이터를 OLT(110)에게 포워딩할 수 있다. 일 실시예에서, ONU들(120)의 구체적인 구성은 PON(100)의 유형에 따라 달라질 수 있지만, ONU들(120)은 OLT(110)에 광학 신호들을 전송하도록 구성된 광 송신기 및 OLT(110)로부터 광 신호들을 수신하도록 구성된 광 수신기를 포함할 수 있다. 또한, ONU들(120)은 광 신호를 이더넷 또는 ATM(asynchronous transfer mode) 프로토콜 내의 신호와 같은, 고객을 위한 전기 신호로 변환하는 컨버터와, 고객 장치로 및 고객 장치로부터 전기 신호를 송신 및/또는 수신할 수 있는 제2 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. ONU들(120)은 고객 구내와 같은, 분산된 위치에 위치될 수 있지만, 다른 위치에도 위치될 수 있다.
각각의 광 전송 링크(161, 162, 및 163)는 전송 매체로서의 광섬유(131, 132, 133, 및 134)의 사용 및 광섬유(131, 132, 133, 및 134)를 따른 상이한 신호 성분들 간의 상이한 전파 속도로 인한 섬유 분산을 포함할 수 있다. 예를 들어, OLT(110)는 데이터 심벌을 각각 갖는 복수의 광 펄스를 포함하는 광파 신호를 ONU(120)에 전송할 수 있다. 광파 신호가 광 전송 링크(161, 162, 또는 163)를 따라 전파하는 때, CD 효과는 광 펄스가 시간상으로 확산(예를 들어, 펄스 확장 효과)하도록 할 수 있으므로, ONU(120)는 중첩되는 인접 광 펄스들 또는 서로 간섭(예를 들어, ISI 또는 CD 유도 간섭)하는 인접 데이터 심벌들을 수신할 수 있다. 따라서, ONU(120)는 원래의 데이터를 오류 없이 복원할 수 없거나, ISI가 상당히 강한 때 원래의 데이터를 전혀 복원하지 못할 수도 있다. CD 효과를 반전 또는 제거하기 위해, CD 효과는 ONU(120)의 수신기에서 보상 또는 제거되거나 또는 OLT(110)의 송신기에서 선보상될 수 있다. 그러나, 오늘날의 많은 ONU는 저렴한 비용 및 낮은 복잡도를 달성하기 위해 종래의 DD 수신기 아키텍처를 사용할 수 있으며, 따라서 CD 보상을 수행하는 상관 수신기 아키텍처가 구비되지 않을 수 있다. 따라서, OLT(110)의 송신기에서 CD 선보상을 통합하는 것은 많은 ONU(120)의 수신기에서 증가된 비용 및 복잡성을 제거함으로써 보다 적합하거나 비용 효율적인 솔루션일 수 있다. CD 효과는 광섬유 길이뿐만 아니라, 데이터 속도(예를 들면, 보 율(baud rate))에 따라 증가할 수 있음을 유의해야 한다.
각각의 광 전송 링크(161, 162, 163)는 상이한 광섬유 경로 길이로 인해 상이한 CD 효과를 포함할 수 있고, 따라서 각 ONU(120)는 상이한 CD 효과를 수신할 수 있다. DS 신호를 선보상하는 하나의 접근 방식은 DS 신호의 수신자(예를 들어, 예정된 ONU들(120))에 따른 CD 효과를 설명하는 것일 수 있다. 예를 들어, 광 전송 링크(161, 162, 또는 163)는 각각 D1, D2, 또는 D3으로 표현되는 CD의 수량을 포함할 수 있다. 따라서, OLT(110)는 전송 신호가 광 전송 링크(161)를 통해 OLT(110)에 연결되는 ONU(120)(예를 들어, ONU1)로 전송되는 때, D1의 수량으로의 CD로 전송 신호를 선보상할 수 있다. 이와 유사하게, OLT(110)는 전송 신호가 광 전송 링크(162)를 통해 OLT(110)에 연결하는 ONU(120)(예를 들어, ONU2)에 전송되는 때, D2 의 수량으로의 CD로 전송 신호를 선보상할 수 있고, OLT(110)는 전송 신호가 광 전송 링크(163)를 통해 OLT(110)에 연결하는 ONU(120)(예를 들어, ONUN)에 전송되는 때, D3의 수량으로의 CD로 전송 신호를 선보상할 수 있다. 이와 같이, 각 ONU(120)는 최소한의 CD 효과 또는 제로 CD 효과에 가까운 OLT(110)로부터 DS 신호를 수신할 수 있다. 따라서, ONU들(120)은 수정 없이 종래의 DD 수신기 구조를 사용할 수 있다.
OLT(110)는 몇몇 메커니즘을 통해 광 전송 링크(161, 162, 및 163)에서 CD의 수량을 획득할 수 있다. 예를 들어, CD 효과는 ONU(120)의 초기 셋업 또는 설치 중에 테스트 장비에 의해 측정될 수 있으며, 여기서 테스트 장비는 테스트 신호를 ONU(120)에 전송하고 리턴된 신호의 지연을 측정할 수 있다. 대안적으로, OLT(110)는 선보상을 위한 CD의 수량을 반복적으로 조정하고 CD의 수량에 대한 최적 추정을 결정하여 네트워크 탐색 과정 동안 ONU(120)가 네트워크에 참여하는 때 CD의 수량을 측정할 수 있다.
OLT(110)는 ONU(120)에게 업스트림(US) 전송 대역폭 및 DS 전송 대역폭을 지정하도록 동적 대역폭 할당을 수행할 수 있고, US는 ONU(120)에서 OLT(110)로의 전송 방향을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, OLT(110)는 DS 전송을 위해 TDMA(time-division multiple access) 방식을 사용할 수 있다. TDMA 방식에서, ONU들(120) 중 하나에 대해 각각 지정된, 복수의 타임 슬롯(141, 142, 143, 144, 145, 및 146)으로 DS 채널을 분할함으로써 ONU들(120)간에 DS 채널 또는 전송 대역폭이 공유될 수 있다. 예를 들어, 타임 슬롯들(141 및 145)은 ONU들(120) 중 첫 번째(예를 들어, ONU1)에 대해 지정될 수 있고, 타임 슬롯들(142 및 144)은 ONU들(120) 중 두 번째(예를 들어, ONU2)에 대해 지정될 수 있으며, 타임 슬롯들(143 및 146)은 ONU들(120) 중 세 번째(예를 들어, ONUN)에 대해 지정될 수 있다. 각 ONU(120)는 OLT(110) DS 데이터를 검출, 디코딩, 및 디인캡슐레이팅(de-encapsulate)하고 ONU(120) 또는 ONU(120)의 사용자 클라이언트로 예정되지 않은 데이터 패킷을 필터링할 수 있다. OLT(110)는 ONU들(120)과 통신하기 위해 TDMA 방식과 별도로 또는 TDMA 방식과 조합하여 다른 액세스 방식을 사용할 수 있음을 유의해야 한다.
섬유 분산을 설명하기 위해 DS 신호를 선보상하는 것 이외에, OLT(110)는 각각의 시간 슬롯들(141-146) 사이에 GI(150)를 삽입하여 인접 신호 블록들 간의 CD 유도 간섭을 감소시킬 수 있고, 여기서 GI(150)는 CD 유도 펄스 확장 지속 기간, ΔTCD 보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 심벌 기간은 데이터 속도 또는 보 레이트에 의해 결정될 수 있는, TS로 표현될 수 있고, CD 유도 간섭은 심벌이 TS 보다 더 큰 기간인, 기간 TCD에 걸쳐 발생할 수 있으며, 여기서 CD 유도 펄스 확장 지속 기간은 TCD와 TS 사이의 차이(예를 들어, ΔTCD = TCD-TS)로서 지칭될 수 있다.
OLT(110)는 인접 시간 슬롯들에 지정된 ONU들(120)에 따라 인접 시간 슬롯들(141-146) 사이에 상이한 지속 기간을 갖는 GI들(150)을 삽입할 수 있다. 예를 들어, 각 GI(150)는 하기에 나타낸 바와 같이 인접 시간 슬롯에 지정된 ONU들(120)의 펄스 확장 지속 기간의 합의 약 50(%)보다 더 큰 값으로 구성될 수 있다.
여기서 TTT는 시간 슬롯(i)에 지정된 제1 ONU(120)에 대한 펄스 확장 지속 기간을 나타낼 수 있고, KKK는 시간 슬롯(i)에 후속하는 시간 슬롯(i+1)에 지정된 제2 ONU(120)에 대한 펄스 확장 지속 기간을 나타낼 수 있다.
대안적으로, 모든 GI(150)는 아래에 나타낸 바와 같이 모든 ONU들(120)에 대한 펄스 확장 지속 기간의 평균보다 더 큰 동일한 지속 기간으로 구성될 수 있다.
또한, OLT는 ONU들(120) 타이밍 복원 회로들이 GI(150)의 수신 후에 위상 동기를 유지할 수 있도록 데이터 심벌 기간의 정수 배(예를 들어, m×Ts, 여기서 m은 정수임)가 되도록 GI들(150)의 지속 기간을 구성할 수 있다.
일부 실시예에서, PON(100)은 EPoC(Ethernet PON over Coaxial) 네트워크와 같은 하이브리드 액세스 네트워크를 형성하기 위해 동축 네트워크에 연결될 수 있다. 하이브리드 액세스 네트워크에서, 동축 라인 터미널(CLT: coaxial line terminal)은 동축 네트워크에 연결된 동축 네트워크 유닛들(CNUs) 및 OLT(110) 사이의 중개자로서 역할을 할 수 있다. CLT는 OLT(110)로부터 수신된 데이터를 CNU로 포워딩하고, CNU로부터 수신된 데이터를 OLT(110)로 포워딩할 수 있다. OLT(110)는 ONU들(120)과 실질적으로 유사한 스케줄링 메커니즘을 사용하여 US 전송 대역폭 및 DS 전송 대역폭을 CLT에 지정할 수 있다. 또한, OLT(110)는 DS 신호를 CLT에 전송하는 때 유사한 섬유 분산 선보상 메커니즘을 사용할 수 있다.
도 2는 OLT(110)와 같은 OLT, ONU(120)와 같은 ONU, EPoC 네트워크 내의 CLT, 또는 임의의 다른 광통신 디바이스에 의해 사용되는 광 송신기(200)의 일 실시예의 개략도이다. 송신기(200)는 광 신호로서 데이터를 변조 및 전송하고, 광 신호를 전송하기 전에 섬유 분산을 선보상하는 데 사용될 수 있다. 송신기(200)는 DSP 유닛(210), 두 개의 DAC(220), 두 개의 전기 증폭기(230)(AMP로 도시됨), 레이저(240), 광 변조 섹션(250), 및 광 증폭기(280)를 포함하고, 레이저(240), 광 변조 섹션(250), 및 광 증폭기(280)는 프론트엔드(frontend)로서 지칭될 수 있다.
DSP 유닛(210)은 디지털 신호 처리 기능을 수행하도록 구성될 수 있으며, 하나 이상의 DSP 및/또는 다른 논리 회로를 포함할 수 있다. 송신기(200)는 데이터 소스 또는 데이터 생성 유닛(도시되지 않음)으로부터 입력 데이터 스트림을 수신할 수 있다. DSP 유닛(210)은 광 변조 및 전송에 적합한 전기장을 생성하도록 미리 결정된 변조 방식(예를 들어, OOK, n-PAM, DMT, 이중이진, DPSK, DQPSK)에 따라 데이터 정보 비트를 데이터 심벌에 매핑할 수 있으며, 아래에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 선보상된 신호를 생성하기 위해 전기장을 선보상할 수 있다. 섬유 분산 선보상이 디지털 전기적 도메인에서 수행되기 때문에, 섬유 분산 선보상은 선보상이라고 지칭될 수 있다. DSP 유닛(210)은 아래에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 입력 데이터 스트림의 수신자 또는 목적지 광 수신기의 수신자에 의존하거나 또는 특정되는 광 분산 효과에 따라 선보상(pre-EDC)을 수행할 수 있다. 선보상된 신호는 실수 성분 및 허수 성분을 포함할 수 있음에 유의해야 한다.
DAC들(220)은 DSP 유닛(210)에 연결될 수 있고, 섬유 분산 선보상된 신호들을 아날로그 전기 신호들(231 및 232)로 변환할 수 있다. 예를 들어, DAC들(220) 중 첫 번째 DAC는 실수 성분을 전기 신호(231)로 변환할 수 있고, DAC들(220) 중 두 번째 DAC는 허수 성분을 전기 신호(232)로 변환할 수 있다. 전기 증폭기들(230)은 DAC들(220) 및 광 변조 섹션(250) 사이에 위치될 수 있고 광 변조 섹션(250)을 구동하기 위한 적합한 전압 레벨들을 생성하도록 아날로그 전기 신호들을 증폭하도록 구성될 수 있다.
광 변조 섹션(250)은 레이저(240)에 연결될 수 있다. 레이저(240)는 실질적으로 일정한 진폭, 주파수, 및 위상을 포함하는 광파 신호를 생성하도록 구성된 광원일 수 있다. 광 변조 섹션(250)은 전압 신호에 따라 광파 신호를 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광파 신호는 데이터 정보 비트로부터 변환된 전압 신호를 갖는 광 캐리어로서 지칭될 수 있다.
광 변조 섹션(250)은 상부 간섭계 아암(upper interferometer arm)(251), 하부 간섭계 아암(252), 제1 광 스플리터(253), 및 제1 광 결합기(254)를 포함하는 MZI 구조를 포함할 수 있다. 광 변조 섹션(250)은 레이저(240)로부터 광파 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 광 스플리터(253)는 광파 신호를 제1 부분 및 제2 부분으로 분할하도록 구성된 방향성 커플러, MMI, 또는 파워 스플리터일 수 있고, 여기서 제1 부분은 상부 간섭계 아암(251)을 따라 전파할 수 있고 제2 부분은 하부 간섭계 아암(252)을 따라 전파할 수 있다. 제1 광 결합기(254)는 제1 광 스플리터(253)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 광 신호를 분리하는 대신에 광 신호를 결합하도록 구성될 수 있다.
광 변조 섹션(250)은 상부 간섭계 아암(251)에 연결된 I/Q 모듈레이터(260)를 더 포함할 수 있다. I/Q 모듈레이터(260)는 표준 I/Q 모듈레이터와 유사하게, 내재된 마흐-젠더 모듈레이터(MZM) 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, I/Q 모듈레이터(260)는 제2 광 스플리터(263), I 브랜치(261), Q 브랜치(262), 제2 광 결합기(264), 및 MZM들(265 및 266)을 포함할 수 있다. I 브랜치(261) 및 Q 브랜치(262)는 서로에 대해 대략 평행하게 위치될 수 있고, 제2 광 스플리터(263) 및 제2 광 결합기(264) 사이에 위치될 수 있다. MZM(265)은 I 브랜치(261)에 연결될 수 있고, MZM(266)은 Q 브랜치(262)에 연결될 수 있다. 제2 광 스플리터(263) 및 제2 광 결합기(264)는 각각 제1 광 스플리터(253) 및 제1 광 결합기(254)와 실질적으로 유사할 수 있다.
I/Q 모듈레이터(260)는 레이저(240)에 의해 생성된 광파 신호의 제1 부분을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 광 스플리터(263)는 광파 신호의 제1 부분을 두 개의 대략 동일한 부분(예를 들어, 50:50 분할 비), 제3 부분 및 제4 부분으로 분할하도록 구성될 수 있고, 여기서 제3 부분은 I 브랜치(261)를 따라 전파할 수 있고 제4 부분은 Q 브랜치(262)를 따라 전파할 수 있다.
MZM(265)은 제1 광 스플리터(253)와 유사한, 제3 광 스플리터(273), 및 제1 광 결합기(254)와 유사한, 제3 광 결합기(274) 사이에 위치된 한 쌍의 간섭계 아암(271)을 포함할 수 있다. MZM(265)은 I 성분을 생성하도록 전기 신호(231)에 따라 광파 신호의 제3 부분을 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제3 광 스플리터(273)는 광파 신호의 제3 부분을 간섭계 아암들(271) 중 하나에 의해 제공되는 광 경로를 따라 각각 전파하는, 두 개의 거의 동일한 부분으로 분할할 수 있다. 전기 신호(231)는 제1 간섭계 아암(271)에서 위상 변화(예를 들어, 위상 변조)를 일으키기 위해 간섭계 아암들(271) 중 첫 번째 아암(예를 들어, 전극(도시되지 않음)을 통해)에 인가될 수 있다. 간섭계 아암(271 및 272)의 광학 경로를 결합하여, MZM(265)은 MZM(265)의 출력에서 광 전력이 전기 신호(231)에 따라 변할 수 있는 세기 변조로, 위상 변조를 변환할 수 있다.
MZM(266)은 MZM(265)에서와 유사한 구조를 포함할 수 있고, MZM(265)에서와 유사한 세기 변조 메커니즘을 사용하여 Q 성분을 생성하도록 전기 신호(232)에 따라 광파 신호의 제4 부분을 변조하도록 구성될 수 있다.
I/Q 모듈레이터(260)는 I 브랜치(261)와 Q 브랜치(262) 사이에서 약 π/2 라디안의 위상 시프트 또는 지연을 제공하기 위해 Q 브랜치(262)에 연결된 제1 위상 시프터(267)를 더 포함할 수 있다. 제2 광 결합기(264)는 I/Q 변조된 광 신호를 생성하도록 I 및 Q 성분들을 결합하도록 구성될 수 있다.
광학 변조 섹션(250)은 제2 간섭계 아암(252)에 연결되고, 제2 간섭계 아암(252)이 I 브랜치(261)에 대해 제로 위상을 포함할 수 있도록, 제2 간섭계 아암(252)을 바이어스(bias)하도록 구성된 제2 위상 시프터(257)를 더 포함할 수 있다. 제2 간섭계 아암(252)은 제2 위상 시프터(257)를 조정하여 I/Q 모듈레이터(260)에 DC 바이어스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 하부 간섭계 아암(252)은 DC 캐리어 아암으로서 지칭될 수 있고, 제2 위상 시프터(257)는 DC 요소로서 지칭될 수 있다.
DSP 유닛(210)에 의해 생성된 선보상된 신호 또는 전기장은, 이하에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, DC 성분(예를 들어, 0이 아닌 평균값(non-zero mean value))을 포함할 수 있다. DAC(220)의 해상도를 최소화하고 광 변조 섹션(250)의 전력 효율을 향상시키기 위해, DSP 유닛(210)은 선보상된 신호로부터 DC 성분을 제거 또는 분리하여 더 작은 신호 범위를 갖는 DC 프리 선보상 신호 성분을 생성한다. I/Q 모듈레이터는 DC 프리 선보상 신호 성분을 변조할 수 있고, 제2 간섭계 아암(252)은 일정한 광 전기장(예를 들어, DC 성분과 동일한 수량으로)을 제공하도록 구성될 수 있고, 이는 제1 광 결합기(254)를 통해 광학적으로 추가된다.
송신기(200)는 제1 광 결합기(254)에 연결되고 PON(100)과 같은, 광 네트워크를 통한 송신을 위해 적합한 광 신호 증폭을 제공하도록 구성된 광 증폭기(280)를 더 포함할 수 있다.
송신기(200)에서의 전력 손실을 최소화하기 위해, 제1 광 스플리터(253)는 제1 간섭계 아암(251) 및 제2 간섭계 아암(252) 사이의 전력 분할 비를 제공하도록 구성될 수 있어, 각각의 I 브랜치(261) 및 Q 브랜치(262)에 대한 피크-대-피크 구동 전압 스윙이 π의 위상 변화(예를 들어, 반파 전압 Vπ)를 유도하기 위한 전압 보다 대략 또는 약간 더 높을 수 있다. 표준 I/Q 변조기의 변조 깊이(예를 들어 전압 신호 및 광 캐리어 신호 사이의 세기 비)가 MZM의 비선형 전달 함수 특성으로 인해 더 제한될 수 있으므로 송신기(200)는 표준 I/Q 변조기 송신기(제2 간섭계 아암(252)이 없는)와 비교하는 때 상당히 낮은 전력 손실을 제공할 수 있다는 것을 유의해야 한다.
송신기(200)는 제1 광 스플리터(253) 및/또는 제1 광 결합기(254)에 적합한 분할 비를 구성하여 제2 간섭계 아암(252)에서 일정한 광 전기장(예를 들어, 고정 DC 바이어스)를 제공하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 두 개의 전기 증폭기(230)의 출력 전력은, 섬유 분산 선보상된 신호가 광 변조 섹션(250)의 출력에서 정확하게 재생될 수 있도록, 일정한 광 전기장의 수량에 기초하여 DC 프리 선보상 신호 성분을 추가로 스케일링하도록 조정될 수 있다 이중이진, DPSK, 및 DQPSK와 같이, 그것들의 전기장 내에 DC 성분을 갖지 않는 광 신호의 경우, DC 캐리어 아암이 요구되지 않을 수 있음에 유의해야 한다.
송신기(200)는 광 변조 섹션(250)에 대한 자동 바이어스 제어를 제공하도록 광 변조 섹션(250)에 연결되는 자동 바이어스 컨트롤러(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 자동 바이어스 제어는 Q 브랜치(262)의 바이어스를 디더링(예를 들어, 저주파 디더(dither) 톤을 통해)하고, 광 변조 섹션(250)의 출력에서 디더 톤을 모니터링하며, 광 변조 섹션(250)의 출력에서 디더 톤을 최소화하도록 제1 위상 시프터(267)에서의 바이어스를 제어함으로써 실현될 수 있다.
도 3은 인코딩된 데이터를 갖는 광 신호를 송신 및/또는 수신하는 임의의 장치일 수 있는, 트랜시버 유닛(300)의 실시예의 개략도이다. 예를 들어, 트랜시버 유닛(300)은 OLT(110), ONU(120), EPoC 네트워크 내의 CLT, 또는 PON(100)과 같은, PON 또는 임의의 다른 광 전송 네트워크(OTN)에서의 사용에 적합한 임의의 다른 광 네트워크 요소와 같은, 광 통신 장치 내에 위치될 수 있고, 및/또는 광 송신기(200)를 포함할 수 있다. 트랜시버 유닛(300)은 이하에서 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 방법(400, 500, 및/또는 600)과 같은, 본 명세서에 기술된 임의의 방식을 구현하거나 지원하도록 구성될 수도 있다. 당업자는 트랜시버 유닛이라는 용어가 트랜시버 유닛(300)이 단지 일 예일 뿐인 광범위한 장치를 포함한다는 것을 인식할 것이다. 트랜시버 유닛(300)은 설명의 명료성을 위해 포함되었지만, 특정 트랜시버 유닛 실시예 또는 트랜시버 유닛 실시예의 클래스에 본 개시의 적용을 제한하는 것을 의미하지는 않는다. 본 개시에서 설명된 특징들 및 방법들 중 적어도 일부는 트랜시버 유닛(300)과 같은 네트워크 장치 또는 구성 요소에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 특징 및 방법은 하드웨어 상에서 실행되도록 설치된 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜시버 유닛(300)은 OTL 내의 전송을 위해 전기 신호를 광 신호로 변환할 수 있는 전기-대-광(E/O: electrical-to-optical) 프론트엔드(310) 및/또는 OTN으로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있는 광-대-전기(O/E: optical-to-electrical) 프론트엔드(320)를 포함할 수 있다. 처리 유닛(330)은 각각, DAC들(220) 및 ADC들(350)과 유사하게, 처리 유닛(330)의 일부일 수 있거나 또는 일부가 아닐 수도 있는, 다수의 DAC(340)를 통해 E/O 프론트엔드(310) 및 O/E 프론트엔드(320)에 연결될 수 있다. DAC(340)는 처리 유닛(330)에 의해 생성된 디지털 전기 신호를, E/O 프론트엔드(310)로 공급될 수 있는 아날로그 전기 신호로 변환할 수 있다. ADC(350)는 O/E 프론트엔드(320)로부터 수신된 아날로그 전기 신호를, 처리 유닛(330)에 의해 처리될 수 있는 디지털 전기 신호로 변환할 수 있다. 처리 유닛(330)은, 범용 프로세서, 싱글-코어 프로세서, 멀티-코어 프로세서, 주문형 집적 회로(ASICs: application-specific integrated circuits), 및/또는 DSP를 포함할 수 있는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 처리 유닛(330)은 방법(400 및/또는 500)을 구현할 수 있는, 송신(Tx) 선보상(pre-EDC) 모듈(333), 및/또는 원래의 전송된 데이터를 복원하도록 방법(600), 채널 평활화, 타이밍 복원, 복조(demodulation), 및/또는 데이터 디코딩을 구현할 수 있는 수신(Rx) 데이터 복원 모듈(334)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, Tx 선보상 모듈(333) 및 Rx 데이터 복원 모듈(334)은 처리 유닛(330)에 의해 실행될 수 있는 메모리 모듈(332)에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 메모리 모듈(332)은 컨텐츠를 일시적으로 저장하기 위한 캐시(예를 들어 RAM(random access memory))를 포함할 수 있다. 또한, 메모리 모듈(332)은 내용이 비교적 더 긴, 예를 들어 판독 전용 메모리(ROM)를 저장하기위한 장기 기억 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 캐시 및 장기 스토리지는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SSD(Solid-State Drive), 하드 디스크, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
실행 가능 명령을 트랜시버 유닛(300) 상으로 프로그래밍 및/또는 로딩하여, 처리 유닛(330) 및/또는 메모리 모듈(332) 중 적어도 하나가 변경되고, 트랜시버 유닛(300)을 본 개시에 의해 교시되는 신규한 기능을 갖는, 특정 기계 또는 장치, 예를 들어, 멀티-코어 포워딩 아키텍처로 부분적으로 변환하는 것에 의해 이해된다. 실행 가능한 소프트웨어를 컴퓨터에 로딩하여 구현할 수 있는 기능은 잘 알려진 설계 규칙에 의해 하드웨어 구현으로 변환될 수 있다는 것이 전기 엔지니어링 및 소프트웨어 엔지니어링 분야의 기본이다. 소프트웨어에서 컨셉을 구현하는 것 대 하드웨어에서 컨셉을 구현하는 것 사이의 결정은 전형적으로 소프트웨어 영역에서 하드웨어 영역으로의 변환과 관련된 임의의 문제 보다 디자인의 안정성, 생산되는 장치의 수, 및/또는 클록 속도 요구 사항의 고려 사항에 달려 있다. 일반적으로, 하드웨어 구현을 리-스피닝(re-spinning)하는 것이 소프트웨어 디자인을 리-스피닝하는 것 보다 더 비용이 높기 때문에, 자주 변경되는 디자인은 소프트웨어로 구현하는 것이 더 바람직할 수 있다. 일반적으로, 대량 생산 실행의 경우 하드웨어 구현이 소프트웨어 구현 보다 비용이 더 적게 들 수 있기 때문에, 대량으로 생산될 안정적인 디자인은 하드웨어, 예를 들어, ASIC로 구현되는 것이 바람직할 수 있다. 흔히 디자인은 소프트웨어 형태로 개발되고 테스트될 수 있으며, 나중에 잘 알려진 디자인 규칙에 따라, 소프트웨어의 명령어를 고정화(hardwires)시키는 ASIC 내의 동등한 하드웨어 구현으로 변형될 수 있다. 새로운 ASIC에 의해 제어되는 기계가 특정 기계 또는 장치인 것과 동일한 방식으로, 실행 가능한 명령으로 프로그래밍되고 및/또는 로딩된 컴퓨터는 마찬가지로 특정 기계 또는 장치로 간주될 수 있다.
본 개시의 임의의 프로세싱은 컴퓨터 시스템 내의 프로세서(예를 들어, 컴퓨터 시스템 내의 범용 CPU)가 컴퓨터 프로그램을 실행시킴으로써 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이 경우, 컴퓨터 프로그램 제품은 임의의 유형의 비일시적인(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능 매체를 사용하여 컴퓨터 또는 이동 장치에 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 또는 네트워크 장치의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 임의의 유형의 유형의 저장 매체를 포함한다. 비일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체의 예들로는 자기 저장 매체(플로피 디스크, 자기 테이프, 하드 디스크 드라이브 등과 같은), 광 자기 저장 매체(예를 들어, 광 자기 디스크), CD-ROM(compact disc read only memory), CD-R(compact disc recordable), CD-R/W(compact disc rewritable), DVD, Blu-ray(등록 상표) 디스크(BD), 및 반도체 메모리(마스크 ROM, 프로그래머블 ROM(PROM), 소거 가능 PROM과 같은), 플래시 ROM, 및 RAM을 포함한다. 컴퓨터 프로그램 제품은 또한 임의의 유형의 일시적인 컴퓨터 판독 가능 매체를 사용하여 컴퓨터 또는 네트워크 장치에 제공될 수 있다. 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체의 예는 전기 신호, 광 신호 및 전자기파를 포함한다. 일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 유선 통신 회선(예를 들어, 전기 전선 및 광섬유) 또는 무선 통신 회선을 통해 컴퓨터에 프로그램을 제공할 수 있다.
도 4는 광 송신기(200) 또는 트랜시버 유닛(300)과 같은, 광 송신기에서 구현될 수 있는, 선보상을 수행하는 방법(400)의 실시예의 순서도이며, OLT(110)와 같은 OLT, 또는 ONU(120)와 같은 ONU에 의해 사용될 수 있다. 방법(400)은 DSP 유닛(210) 또는 처리 유닛(330)과 같은, DSP 유닛에서 구현하기에 적합할 수 있다. 방법(400)은 OLT와 관련하여 기술될 수 있지만, 유사한 메커니즘이 ONU에 적용될 수 있다. OLT는 복수의 ONU에 연결될 수 있고, 각각은 OLT와 ONU 사이의 광 경로에 의존하는 ONU 특정 섬유 분산 효과와 연관된다. 방법(400)은 DS 신호로 지정된 ONU에 따라 특정 수량의 섬유 분산을 설명하기 위해 송신 전에 각 DS 신호를 선보상할 수 있다. 방법(400)은, 잘 알려지거나 또는 미리 결정되고, 각각이 특정 ONU, ONU(i)와 연관된 ONU 특정 분산 값들, D(i)의 세트로 시작될 수 있으며, 여기서 i는 1에서 N까지 변화하는 정수 값일 수 있다.
단계(410)에서, 방법(400)은 복수의 신호 블록들, S(i)를 디지털 신호 시퀀스로 어셈블링할 수 있으며, 여기서 각 S(i)는 상이한 ONU(i)로 예정될 수 있고, 각 ONU(i)는 특정 분산 값, D(i)에 연관될 수 있다. 단계(420)에서, 방법(400)은 인접 신호 블록들, S(i) 및 S(i+1) 사이에 GI들을 삽입할 수 있다. 전술한 바와 같이, 섬유 분산 효과는 펄스 확장을 야기할 수 있으며, 여기서 분산 유도 확장 기간은 ONU(i)에 대해 ΔTCD(i)로서 표현될 수 있다. 방법(400)은 인접한 신호 블록들 사이의 ISI를 추가로 완화하도록, GI가 ΔTCD(i) 보다 더 커지도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 인접 신호 블록들, S(i) 및 S(i+1) 사이에 GI를 삽입할 수 있으며, 여기서 GI는 GI의 지속 기간이, 수학식 1에 기술된 바와 같이, 펄스 확장 기간들, ΔTCD(i) 및 ΔTCD(i+1)의 합의 대략 50% 보다 더 클 수 있도록, 구성될 수 있다. 대안적으로, 방법(400)은 동일한 지속 기간으로 모든 GI를 구성할 수 있으며, 여기서 지속 기간은 수학식 2에 기술된 바와 같이, 모든 펄스 확장 기간 (ΔTCD(i))의 평균일 수 있다. 또한, 방법(400)은 GI가 ONU 수신기에서 타이밍 복원을 단순화하기 위해 심벌 기간의 정수배를 포함할 수 있도록 GI를 구성할 수도 있다.
단계(430)에서, 방법(400)은 미리 결정된 변조 방식에 따라 디지털 신호 시퀀스에 대한 전기장을 결정할 수 있다. 전기장은 선택된 변조 방식에 따라 실수 성분(예를 들어, I 성분) 및 허수 성분(예를 들어, Q 성분)을 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 선택된 변조 방식이 OOK 방식인 때, 신호 시퀀스의 전기장은 하나는 0의 비트 값을 나타내고 다른 하나는 1의 비트 값을 나타내는, 두 개의 값들 사이에서 변화하는 I 성분을 포함할 수 있다.
단계(440)에서, 방법(400)은 해상도를 증가시키기 위해 전기장에 오버샘플링(oversampling)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 2x 오버샘플링을 사용할 수 있다. 단계(450)에서, 오버샘플링을 수행한 후, 방법(400)은 선보상 디지털 신호를 생성하도록 신호 시퀀스의 오버샘플링된 전기장에 대해 선보상을 수행할 수 있다. 방법(400)은 ONU(i)와 연관된 대응하는 D(i)에 따라 각 S(i)에 대한 전기장을 선보상할 수 있다. CD는 광섬유 길이에 의존하고 실질적으로 일시적으로 정적일 수 있으므로, 예를 들어, 시스템 개시 과정에서, 선보상의 보상 분산 값이 미리 결정될 수 있다.
방법(400)은 ONU 특정 분산 값들 중 하나, D(i)(예를 들어, Dpre(i) = -D(i)인)에 반대되는 주어진 보상 분산 값, Dpre(i)에 각각이 대응하는 복수의 주파수 도메인 필터를 결정할 수 있다. 주파수 도메인 필터를 결정한 후에, 방법(400)은 각 신호 블록을 고속 푸리에 컨버터(FFT)를 통해 주파수 시퀀스로 변환하고, Dpre(i)에 따라 주파수 도메인 필터를 선택하며, 선택된 주파수 도메인 필터로 주파수 시퀀스를 필터링함으로써 주파수 시퀀스를 선보상할 수 있다. 주파수 시퀀스의 선보상 후에, 방법(400)은 선보상된 주파수 시퀀스를 시간 도메인 디지털 신호 시퀀스로 역 FFT(IFFT)를 통해 변환할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(400)은 다른 주파수 응답 평활화 및 다른 비선형성 보상을 추가적으로 수행할 수 있다. 주파수 영역 보상 또는 평활화는 중첩-및-가산(overlap-and-add) 접근 방식 또는 중첩-및-저장(overlap-and-save) 접근 방식을 사용하여 수행될 수 있다. 주파수 도메인 필터는 정적 필터일 수 있지만, 네트워크 재구성(예를 들어, 광섬유 길이 변경과 같은 물리적 구성의 변경) 동안에 업데이트될 수 있음에 유의해야 한다.
단계(460)에서, 선보상을 수행한 후, 방법(400)은 보다 낮은 해상도 및/또는 저렴한 DAC의 사용을 가능하게 하기 위해, 선보상된 신호를 DC 성분 및 DC 프리 성분(예를 들어, 실수 성분 및 허수 성분을 포함함)으로 분리할 수 있다. 이중이진, DPSK, 및 DQPSK와 같이, 그것들의 전기장에 DC 성분을 갖지 않는 광 신호의 경우, 단계(460)는 스킵될 수 있음에 유의해야 한다.
단계(470)에서, 방법(400)은 DC 프리 선보상 성분을 DAC들(220)과 같은 DAC들에 전송할 수 있다. 예를 들어, 방법(400)은 아날로그 전기 신호를 생성하도록 디지털-아날로그 변환을 위해 실수 성분을 하나의 DAC에, 그리고 허수 성분을 다른 DAC에 송신할 수 있다. 예를 들어, DAC는 광 I/Q 변조를 위해, 송신기(200) 내의 I/Q 모듈레이터(260)와 유사한, I/Q 모듈레이터에 연결될 수 있고, DC 성분은 송신기(200) 내의 제2 간섭계 아암(252)과 유사한, DC 바이어스 요소를 통해 광학적으로 추가될 수 있다. 단계들(440 및 460)은 선택적일 수 있고 방법(400)은 도시된 순서로 또는 당업자에 의해 결정된 임의의 다른 적절한 순서로 동작될 수 있음을 유의해야 한다.
도 5는 선보상을 수행하는 방법(500)의 다른 실시예의 순서도이다. 방법(500)은 방법(400)과 유사할 수 있고 광 송신기(200) 또는 트랜시버 유닛(300)과 같은, 광 송신기에서 구현될 수 있으며, OLT(110)와 같은 OLT에 의해, 또는 ONU(120)와 같은 ONU에서, 사용될 수 있다. 단계(510)에서, 방법(500)은 PON(100)과 같은, 광 네트워크 상에 연결된 복수의 원격 광 수신기와 연관된 복수의 CD 값을 획득하는 것으로 시작될 수 있다. 예를 들어, 각 원격 광 수신기에 대한 CD의 수량은 테스트 장비를 통한 원격 광 수신기의 초기 셋업 또는 설치 중에 측정될 수 있고 CD 값은 OLT에 입력될 수 있다. 대안적으로, 방법(500)은, 예를 들어, 선보상을 위한 CD의 수량을 반복적으로 조정하고 CD의 수량에 대한 최적 추정을 결정하여, 네트워크 탐색 과정 동안 원격 광 수신기가 네트워크에 참여하는 때 CD의 수량을 측정할 수 있다.
단계(520)에서, 방법(500)은 제1 선보상 디지털 신호를 생성하도록 제1 원격 광 수신기와 연관된 CD 값들 중 첫 번째에 따라 원격 광 수신기들 중 첫 번째에 예정된 제1 디지털 신호 시퀀스를 선보상할 수 있다. 단계(530)에서, 방법(500)은 제2 선보상 디지털 신호를 생성하도록 제2 원격 광 수신기와 연관된 CD 값들 중 두 번째에 따라 원격 광 수신기들 중 두 번째에 예정된 제2 디지털 신호 시퀀스를 선보상할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)은 방법(400)의 단계(450)에서 기술된 것처럼 실질적으로 유사한 메커니즘을 사용함으로써 주파수 도메인에서의 제1 디지털 신호 시퀀스 및 제2 디지털 신호 시퀀스를 선보상할 수 있다.
단계(540)에서, 방법(500)은 예를 들어, I/Q 모듈레이터(260)와 같은 I/Q 모듈레이터를 통해, I/Q 변조 방식을 사용하여 제1 선보상 디지털 신호 및 제2 선보상 디지털 신호로부터 선보상된 광 신호를 생성할 수 있다. 단계(550)에서, 방법(500)은 광 신호를 광 네트워크를 통해 원격 광 수신기에 전송할 수 있다.
도 6은 섬유 분산 선보상된 광 신호를 처리하기 위한 방법(600)의 실시예의 순서도이다. 방법(600)은 트랜시버 유닛(300)과 같은 광통신 디바이스의 광 수신기에서 구현될 수 있으며, OLT(110)와 같은 OLT 또는 ONU(120)와 같은 ONU에 의해 사용될 수 있다. 단계(610)에서, 방법(600)은 디바이스와 연관된 CD에 기초하여 선보상된 광 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 송신기(200)와 유사한, 송신기는 광 신호를 송신하기 전에 선보상을 수행할 수 있다. 단계(620)에서, 방법(600)은 O/E 프론트엔드(320)와 같은, O/E 프론트엔드를 통해, 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 단계(630)에서, 방법(600)은 전기 신호로부터 신호 블록을 복원할 수 있고, 여기서 전기 신호는 신호 블록 이전에 GI를 포함할 수 있다. GI는 데이터를 운반하지 않을 수 있고, 잔여 섬유 분산에 의해 야기되는 펄스 폭 확장 효과(예를 들어, 선보상 이후)의 완화를 가능하게 할 수 있다. GI는 수학식(1) 또는 (2)에서 설명된 것과 같이 실질적으로 유사한 메커니즘을 사용하여 구성될 수 있다. 방법(600)은 DD 수신기 아키텍처 또는 상관 수신기 아키텍처와 같은 임의의 수신기 아키텍처에 적합할 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 7 내지 10은 광 송신기에서의 선보상의 효과 및 광 수신기에서의 선보상에 의해 제공된 성능 개선을 설명하고 비교한다. 광 송신기는 광 송신기(200) 또는 트랜시버 유닛(300)과 유사할 수 있으며, OLT(110)와 같은 OLT 또는 ONU(120)와 같은 ONU에 위치될 수 있다. 광 수신기는 트랜시버 유닛(300)과 유사할 수 있고 OLT 또는 ONU에 위치될 수 있다. 또한, 도 7a 내지 도 8b는 약 17ps/nm/km(picoseconds per nanometer wavelength change and kilometer propagation distance)의 분산 계수 및 약 40km의 길이를 갖는 표준 SSMF(single-mode fiber) 광섬유를 포함하는 제1 광 전송 링크를 통해 40Gbps 4-PAM 신호에 대해 캡처된 플롯을 도시한다. 따라서, 제1 광 전송 링크 내의 CD의 총량은 약 680 ps/nm(picoseconds per nanometer)일 수 있다. 또한, 도 9a 내지 10c는 약 17ps/nm/km의 분산 계수 및 약 32km의 길이를 갖는 SSMF 광섬유를 포함하는 제2 광 전송 링크를 통해 16QAM 서브캐리어 변조를 갖는 40Gbps 양의 값의(positive-valued) OFDM 신호 또는 DMT 신호에 대해 캡처된 플롯을 도시하며, 따라서 제2 광 전송 링크 내의 CD의 총량은 약 544ps/nm일 수 있다.
도 7a는 선보상이 없는 40Gbps 4-PAM 신호에 대한 송신기 신호 성상도(710)의 일 실시예를 도시한다. 성상도(710)에서, x축은 전기장의 I 성분을 나타내고, y축은 전기장의 Q 성분을 나타내며, 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 지점들(711, 712, 713 및 714)(원으로 도시됨)은 송신기에서의 4-PAM 신호의 전기장을 나타낼 수 있고, 4-PAM 변조에 의해 제공된 4개의 신호 레벨에 대응할 수 있다. 예를 들어, 그레이 코딩(gray-coding)에서, 지점들(711, 712, 713, 및 714)은 이진 값 00, 01, 11, 및 10을 각각 나타낼 수 있다. 지점들(715, 716, 717, 및 718)(점으로 도시됨)은 예를 들어, 선보상 동안 Dpre를 0의 값으로 설정함으로써, 전송된 광 신호의 전기장을 선보상 없이 나타낼 수 있다. 이와 같이, 지점들(711, 712, 713 및 714)은 지점들(715, 716, 717 및 718)과 각각 오버레이(overlay)할 수 있다.
도 7b는 선보상이 없는 40Gbps 4-PAM 신호에 대한 수신기 아이 다이어그램(720)의 일 실시예를 도시한다. 아이 다이어그램(720)에서, x축은 심벌 기간 당 시간(t/Ts)의 단위로 시간을 나타내고, y축은 일정 단위로 정규화된 수신 전력을 나타낸다. 아이 패턴(721)은, 예를 들어 수신기에서 수신된 디지털 데이터 신호의 다수의 상이한 블록들의 스위프(sweep)를 오버레잉(overlaying)하거나 또는 중첩하는(superimposing) 오실로스코프를 통해, 4-PAM 신호가 제1 광 전송 링크를 통해 전파된 후에 수신기에서 캡처될 수 있다. 비트 대 비트의 타이밍 및 진폭의 차이는 아이 패턴(721)을 오픈(open)하거나 또는 축소시킨다. 아이 다이어그램(720)에서 관찰된 바와 같이, 아이 패턴(721)은 섬유 분산으로 인해 거의 완전하게 폐쇄되고, 여기서 4-PAM의 4개의 신호 레벨은 구별되지 않을 수 있다. 이와 같이, 수신기는 CD 평활화 없이 4-PAM 신호로 운반된 원래의 데이터를 복원할 수 없을 수도 있다.
도 8a는 선보상을 갖는 40 Gbps 4-PAM 신호에 대한 송신기 신호 성상도(810)의 일 실시예를 도시한다. 성상도(810)에서, x축은 전기장의 I 성분을 나타내고, y축은 전기장의 Q 성분을 나타내며, 여기서 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 지점들(811, 812, 813, 및 814)(원으로 도시 됨)는 송신기에서의 4-PAM 신호의 전기장을 나타낼 수 있고, 4-PAM 변조에 의해 제공된 4개의 신호 레벨에 대응할 수 있다. 예를 들어, Dpre를 제1 광 전송 링크의 분산 값과 부호가 반대인 값(예를 들어 Dpre = -680ps/nm)으로 설정하여, 지점(815)(점으로 도시됨)은 선보상 이후의 지점들(811, 812, 813, 및 814)에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 지점(815)은 선보상 이후에 회전 및/또는 스케일링될 수 있다. 또한, 지점(815)는 약 0.8 또는 약 0.9에서 DC 성분 또는 DC 오프셋을 포함할 수 있다(819로 도시됨). 방법(300)에서 전술한 바와 같이, DC 성분을 분리 또는 제거하여, 지점(815)은 DC 제거가 없는 경우 보다 낮은 해상도로, DAC(220)와 같은, DAC에 의해 변환될 수 있음을 유의해야 한다.
도 8b는 선보상을 갖는 40 Gbps 4-PAM 신호에 대한 수신기의 아이 다이어그램(820)의 일 실시예를 도시한다. 아이 다이어그램(820)에서, x축은 t/Ts의 단위로 시간을 나타내고, y축은 몇몇 일정한 단위로 정규화된 수신 전력을 나타낸다. 아이 패턴(821)은 도 5와 관련하여 전술한 바와 실질적으로 유사한 메커니즘을 이용하여 4-PAM 신호가 광 전송 링크를 통해 전파한 후에 수신기에서 캡처될 수 있다. 아이 다이어그램(820)에서 관찰된 바와 같이, 아이 패턴(821)은 오픈되고 4-PAM의 4개의 신호 레벨(예를 들어, 약 0, 약 0.7, 약 1.4, 및 약 2의 수신 전력에서)이 명확하게 구별 가능하다. 이와 같이, 수신기는 추가적인 CD 평활화 없이 4-PAM 신호로 운반된 원래의 데이터를 복원할 수 있다. 아이 다이어그램(720 및 820)을 비교함으로써, 선보상은 섬유 분산 패널티를 효과적으로 제거한다.
도 9a는 선보상이 없는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 송신기 신호 성상도(910)의 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어는 16-QAM 데이터 심벌을 운반할 수 있다. 성상도(910)에서, x축은 전기장의 I 성분을 나타내고, y축은 전기장의 Q 성분을 나타내며, 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 지점들(911)은 예를 들어, 선보상 동안 Dpre를 0의 값으로 설정하여, 선보상 없는 송신기에서 OFDM 신호의 전기장을 나타낼 수 있다. OFDM은 주파수 서브캐리어 멀티플렉싱을 사용하며, 여기서 데이터 정보 비트는 데이터 심벌에 매핑되고 주파수 서브캐리어로 운반된다는 것을 유의해야 한다.
도 9b는 선보상이 없는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 수신기 스펙트럼 플롯(920)의 일 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어는 16-QAM 데이터 심벌을 전달할 수 있다. 수신기 스펙트럼 플롯(920)에서, x축은 기가헤르쯔(GHz) 단위의 주파수를 나타내고, y축은 데시벨(dB) 단위의 전력을 나타낸다. 수신기 스펙트럼(921)은 OFDM 신호가 제2 광 전송 링크를 통해 전파한 후에 수신기에서 캡처된 스펙트럼을 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 수신된 스펙트럼(921)은 OFDM 신호 채널 대역폭을 확장하고(예를 들어, 영역(922)에서) OFDM 대역내 주파수 응답을 왜곡할 수 있는(예를 들어, 영역(923)에서), 섬유 분산 효과를 나타낸다.
도 9c는 선보상이 없는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 수신기 서브캐리어 성상도(930)의 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어는 16-QAM 데이터 심벌을 운반할 수 있다. 서브캐리어 성상도(930)에서, x축은 I 성분을 나타내고, y축은 Q 성분을 나타내며, 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 성상도(930)는 OFDM 신호가 제2 광 전송 링크를 통해 전파한 후에 수신기에서 캡처될 수 있다. 성상도 지점들(931)은 각 서브캐리어로부터 복조된 데이터 비트들에 각각 대응하는, 16-QAM 성상 지점들(constellation points)에 대응할 수 있다. 도시된 바와 같이, 일부의 성상 지점들(931)은 16개의 별개 그룹(예를 들어, 각 그룹 사이에 상당한 거리가 있는)으로 긴밀하게 그룹핑되는 대신 펼쳐지므로(spread out), 수신기는 오류없이 OFDM 신호 내에서 운반되는 원래의 데이터를 정확하게 슬라이싱 수행할 수 없거나 또는 복원할 수 없을 수 있다. 예를 들어, 수신된 OFDM 신호에 대한 비트 오류율(BER)은 약 3E-4일 수 있다.
도 10a는 선보상을 갖는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 송신기 신호 성상도(1010)의 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어는 16-QAM 데이터 심벌을 운반할 수 있다. 성상도(1010)에서, x축은 전기장의 I 성분을 나타내고, y축은 전기장의 Q 성분을 나타내며, 여기서 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 지점(1011)는 예를 들어, Dpre를 제2 광 전송 링크의 분산 값과 부호가 반대 인 값(예를 들어, Dpre = -544ps/nm)으로 설정하여, 선보상 이후의 송신기에서의 OFDM 신호의 전기장을 나타낼 수 있다. 성상도(910 및 1010)을 비교함으로써, 지점들(1011)은 선보상 후에 회전 및/또는 스케일링될 수 있다. 도시된 바와 같이, 지점들(1011)은 약 1.4에서 DC 성분 또는 DC 오프셋을 포함할 수 있다(1019로 도시 됨). 마찬가지로, 전술한 바와 같이, DC 성분을 분리 또는 제거하여, 지점(1011)은 DAC(220)와 같은, DAC에 의해 DC 제거 없이 보다 낮은 해상도로 변환될 수 있다.
도 10b는 선보상을 갖는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 수신기 스펙트럼 플롯(1020)의 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어가 16-QAM 데이터 심벌을 전달할 수 있다. 수신기 스펙트럼 플롯(1020)에서, x축은 GHz 단위의 주파수를 나타내고, y축은 dB 단위의 전력을 나타낸다. 수신기 스펙트럼(1021)은 OFDM 신호가 제2 광 전송 링크를 통해 전파한 후에 수신기에서 캡처된 스펙트럼을 나타낼 수 있다. 수신기 스펙트럼 플롯(1020)을 수신기 스펙트럼 플롯(920)과 비교함으로써, 수신된 스펙트럼(1021)은 왜곡되지 않을 수 있고, OFDM 신호는 송신 신호가 섬유 분산에 대해 선보상되는 때 OFDM 채널 대역폭(1022) 내에서 운반될 수 있다.
도 10c는 선보상을 갖는 40Gbps 양의 값의 OFDM 신호에 대한 수신기 서브캐리어 성상도(1030)의 실시예를 도시하고, 여기서 OFDM 신호의 서브캐리어가 16-QAM 데이터 심벌을 운반할 수 있다. 서브캐리어 성상도(1030)에서, x축은 I 성분을 나타내고, y축은 Q 성분을 나타내며, 여기서 x축 및 y축은 일정한 단위로 존재할 수 있다. 성상도(1030)는 OFDM 신호가 제2 광 전송 링크를 통해 전파한 후에 수신기에서 캡처될 수 있다. 지점들(1031)은 각 서브캐리어에 대해 수신된 16-QAM 성상 지점들에 대응할 수 있다. 성상도(1030)를 성상도(930)과 비교함으로써, 성상 지점(1031)은 16개의 별개 그룹으로 긴밀하게 그룹핑되고 상당한 거리로 분리될 수 있으므로, 수신기는 OFDM 신호 내에서 운반되는 원래의 데이터를 정확하게 복원할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 약 18dB의 품질 팩터 제곱(quality factor square)(예를 들어, SNR(signal-to-noise) 비와 유사한)을 갖는 OFDM 신호를 수신할 수 있다.
적어도 하나의 실시예가 개시되고 당업자에 의해 이루어진 실시예의 실시예(들) 및/또는 특징(들)의 변경, 조합, 및/또는 변형이 본 개시의 범위 내에 있다. 실시예(들)의 특징을 조합, 통합, 및/또는 생략함으로써 초래되는 다른 실시예도 본 개시의 범위 내에 있다. 수치 범위 또는 제한이 명시적으로 언급되는 경우, 그러한 명시적인 범위 또는 제한은 명시적으로 언급된 범위 또는 제한 내에 속하는 동일한 크기의 반복 범위 또는 제한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다(예를 들어, 약 1 내지 약 10은, 2, 3, 4 등을 포함하고, 0.10 이상은 0.11, 0.12, 0.13 등을 포함한다). 예를 들어, 하한, Rl 및 상한, Ru를 갖는 수치 범위가 개시될 때마다, 범위 내에 있는 임의의 수가 구체적으로 개시된다. 특히, 범위 내의 다음 숫자가 구체적으로 개시된다. R= Rl+k*(Ru- Rl)이고, 여기서 k는 1%에서 100%까지의 변수이며, 1%씩 증가한다. 즉, k는 2%, 3%, 4%, 5%, ..., 70%, 71%, 72%, ... 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 또는 100%이다. 또한, 상기에서 정의된 두 개의 R 넘버에 의해 정의된 임의의 수치 범위가 또한 구체적으로 개시된다. 달리 명시되지 않는 한, "약"이라는 용어는 후속 숫자의+10%를 의미한다. 청구항의 임의의 구성 요소와 관련하여 "선택적으로"라는 용어의 사용은 그 구성 요소가 요구되거나, 또는 대안적으로, 그 구성 요소가 요구되지 않음을 의미하며, 두 대안은 청구항의 범위 내에 있다. "구성하는", "포함하는", 및 "갖는"과 같은 광범위한 용어의 사용은 "이뤄지는", "필수로 구성되는", 및 "실질적으로 구성되는"과 같은 보다 좁은 용어에 대한 지원을 제공하도록 이해되어야 한다. 따라서, 보호의 범위는 전술한 설명에 의해 제한되지 않고, 그 청구 범위에 의해 정의되며, 그 범위는 청구 범위의 주제의 모든 등가물을 포함한다. 각각의 모든 청구 범위는 본 개시의 상세한 설명으로 포함되며, 청구 범위는 본 개시의 실시예(들)이다. 개시 내용에 대한 논의는 선행 기술임을 인정하는 것은 아니며, 특히 본 신청서의 우선일 이후의 발행일을 갖는 모든 참조 사항에 적용된다. 본 개시에 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 출판물의 개시는 본 개시 내용을 보완하는 예시적, 절차적, 또는 다른 세부 사항을 제공하는 한도까지, 참조로서 통합된다.
본 개시에서 몇몇 실시예가 제공되었지만, 개시된 시스템 및 방법은 본 개시의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 많은 다른 특정 형태로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 본 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명의 의도는 여기서 주어진 상세한 설명에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다양한 요소 또는 구성 요소가 다른 시스템에서 결합되거나 또는 통합될 수 있거나 특정 특징이 생략되거나, 또는 구현되지 않을 수 있다.
또한, 다양한 실시예에서 별개로 또는 개별적으로 기술되고 도시된 기술, 시스템, 서브시스템, 및 방법은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다른 시스템, 모듈, 기술, 또는 방법과 결합되거나 또는 통합될 수 있다. 서로 결합되거나 직접 결합되거나 통신하는 것으로 도시되거나 논의된 다른 항목은 전기적으로, 기계적으로, 또는 다른 방식으로 어떤 인터페이스, 장치, 또는 중간 구성 요소를 통해 간접적으로 결합되거나 통신될 수 있다. 변화, 대체, 및 변경의 다른 예는 당업자에 의해 확인될 수 있으며 여기에 개시된 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 원격 광 수신기와 연관된 분산 값에 기초하여 디지털 신호 시퀀스에 대한 섬유 분산 선보상(fiber dispersion pre-compensation)을 수행하여 선보상된 신호를 생성하도록 구성된 디지털 신호 처리(DSP: digital signal processing) 유닛,
    상기 DSP 유닛에 연결되고, 상기 선보상된 신호를 아날로그 전기 신호로 변환하도록 구성된 복수의 디지털 아날로그 컨버터(DACs: digital-to-analog converters), 그리고
    상기 복수의 디지털 아날로그 컨버터에 연결되어, 상기 아날로그 전기 신호를 제1 광 신호로 변환하고, 일정한 광 전기장(E-field)을 상기 제1 광 신호에 부가하여 제2 광 신호를 생성하며, 상기 원격 광 수신기에 상기 제2 광 신호를 송신하도록 구성된 프론트엔드(frontend)
    를 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산 값은 상기 원격 광 수신기에 연관된 색 분산(CD: chromatic dispersion)의 수량에 반대되는 값인,
    장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 DSP 유닛은 상기 분산 값에 대응하는 분산 효과를 제공하도록 정적 주파수 도메인 필터를 계산하고, 주파수 도메인에서 상기 정적 주파수 도메인 필터로 상기 디지털 신호 시퀀스를 필터링하도록 구성된,
    장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 광 신호는 상기 디지털 신호 시퀀스를 가지는 복수의 광 펄스를 포함하고, 상기 색 분산은 상기 광 펄스들을 펄스 확장 기간만큼 확장시키며,
    상기 DSP 유닛은, 상기 디지털 신호 시퀀스 이전에 제1 가드 인터벌(GI: guard interval)을 삽입하고, 상기 디지털 신호 시퀀스 후에 제2 가드 인터벌을 삽입하도록 구성되고,
    상기 제1 가드 인터벌 및 상기 제2 가드 인터벌 각각은 상기 펄스 확장 기간 보다 더 큰 기간을 포함하는,
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가드 인터벌은 정수 개의 심벌 기간을 포함하고,
    상기 심벌 기간은 상기 제1 광 신호의 송신 보 율(transmission baud rate)에 기초하는,
    장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선보상된 신호는 직류(DC: direct current) 성분을 포함하고,
    상기 DSP 유닛은 상기 선보상된 신호로부터 상기 직류 성분을 제거하도록 구성된,
    장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디지털 아날로그 컨버터들에 연결되고, 상기 일정한 광 전기장에 기초하여 상기 아날로그 전기 신호를 증폭하도록 구성된 복수의 전기 증폭기
    를 더 포함하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프론트엔드는,
    동위상(I) 브랜치,
    직교위상(Q) 브랜치,
    상기 동위상 브랜치에 연결된 제1 마흐-젠더 모듈레이터(MZM: Mach-Zehnder modulator), 그리고
    상기 직교위상 브랜치에 연결된 제2 MZM을 포함하는 광 동위상/직교위상(I/Q: in-phase/quadrature-phase) 모듈레이터를 포함하고,
    상기 제1 MZM 및 상기 제2 MZM은 상기 아날로그 전기 신호를 상기 제1 광 신호를 변환하기 위해, 상기 아날로그 전기 신호에 따라 광 I/Q 변조를 수행하도록 구성된,
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프론트엔드는,
    상기 광 I/Q 모듈레이터가 연결된 상기 제1 간섭계 아암(arm),
    제2 간섭계 아암 및 상기 광 I/Q 모듈레이터 사이의 대략 영 위상차(zero phase differential)를 제공하도록 구성된 상기 제2 간섭계 아암, 그리고
    상기 제1 간섭계 아암 및 상기 제2 간섭계 아암에 연결된 광 스플리터
    를 포함하는 마흐-젠더 간섭계(MZI: Mach-Zehnder interferometer)를 포함하고,
    상기 광 스플리터는 상기 일정한 광 전기장을 제공하도록 미리 결정된 광 분할 비율로 구성된,
    장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 광 프론트엔드는 상기 제1 MZM, 상기 제2 MZM, 또는 그들의 조합에서 바이어스를 모니터링하고 제어하도록 구성된 자동 바이어스 컨트롤러를 더 포함하는,
    장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 광 선로 종단(OLT: optical line terminal) 송신기이고, 상기 원격 광 수신기는 광 네트워크 유닛(ONU: optical network unit) 수신기인,
    장치.
  12. 광 통신 장치에 사용하기 위한 방법으로서,
    제1 원격 광 수신기에 연관된 제1 색 분산(CD: chromatic dispersion) 값에 따라 상기 제1 원격 광 수신기용의 제1 디지털 신호 시퀀스를 선보상하여 제1 선보상 디지털 신호를 생성하는 단계,
    제2 원격 광 수신기에 연관된 제2 색 분산 값에 따라 상기 제2 원격 광 수신기용의 제2 디지털 신호 시퀀스를 선보상하여 제2 선보상 디지털 신호를 생성하는 단계,
    광 I/Q 변조 방식을 사용하여 상기 제1 선보상 디지털 신호 및 상기 제2 선보상 디지털 신호로부터 선보상 광 신호를 생성하는 단계, 그리고
    광 네트워크를 통해 상기 제1 원격 광 수신기 및 상기 제2 원격 광 수신기에 상기 선보상 광 신호를 송신하는 단계
    를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 원격 광 수신기에 연관된 네트워크 탐색 과정 동안 상기 제1 색 분산 값을 획득하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1 선보상 디지털 신호로부터 직류(DC: direct current) 성분을 제거하는 단계, 그리고
    상기 선보상 광 신호에 상기 직류 성분과 거의 동일한 일정한 광 전기장(E-field)을 부가하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 색 분산 값은 제1 펄스 확장 기간에 연관되고, 상기 제2 색 분산 값은 제2 펄스 확장 기간에 연관되며, 상기 방법은,
    상기 제1 디지털 신호 시퀀스 및 상기 제2 디지털 신호 시퀀스 사이에 가드 인터벌(GI: guard interval)을 삽입하는 단계, 그리고
    상기 GI가 상기 제1 펄스 확장 기간 및 상기 제2 펄스 확장 기간의 평균 값 보다 더 큰 시구간을 포함할 수 있도록, 상기 GI를 구성하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선보상 광 신호는 직접 검출에 적합하고, 상기 선보상 광 신호는 온-오프 키잉(OOK: on-off keying) 신호, n 레벨 펄스 진폭 변조(n-PAM: n-level pulse amplitude modulation) 신호, 이산 다중톤(DMT: discrete multi-tone) 신호, 이중이진(duobinary) 신호, 차동 위상 편이 키잉(DPSK: different phase-shift keying) 신호, 또는 차동 직교 위상 편이 변조(DQPSK: differential quadrature phase-shift keying) 신호를 가지는,
    방법.
  17. 광 통신 장치에 사용하기 위한 방법으로서,
    상기 광 통신 장치에 연관된 색 분산(CD: chromatic dispersion)에 기초하여 선보상된 광 신호를 수신하는 단계,
    상기 광 신호를 전기 신호들로 변환하는 단계, 그리고
    상기 전기 신호들로부터 신호 블록을 복원하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전기 신호들은 상기 신호 블록 이전에 위치된 가드 인터벌(GI: guard interval)을 포함하고, 상기 가드 인터벌은 상기 색 분산 및 다른 장치에 연관된 적어도 하나의 다른 색 분산에 기초하는,
    방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가드 인터벌은 심벌 기간 및 상기 색 분산에 의해 유발된 확장 펄스 기간 사이의 시간 차이 보다 더 큰 시구간을 포함하는,
    방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 신호 블록을 복원하는 단계는 직접 검출을 수행하는 단계를 포함하는,
    방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 통신 장치는 광 네트워크 유닛(ONU: optical network unit) 수신기인,
    방법.
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