KR20210134964A

KR20210134964A - 신호 샘플링 방법, 장치 및 광 수신기

Info

Publication number: KR20210134964A
Application number: KR1020217032012A
Authority: KR
Inventors: 구오화 구; 양종 야오; 난샨 차오; 춘구이 타오
Original assignee: 지티이 코포레이션
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2021-11-11
Also published as: US20220407678A1; CN112583571A; EP3937418A1; KR102636811B1; WO2021063219A1; JP7297099B2; JP2022531890A; EP3937418A4

Abstract

본 발명은 신호 샘플링 방법, 장치 및 광 수신기를 제공하고, 방법은 제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 단계; 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 단계; 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계; 및 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

신호 샘플링 방법, 장치 및 광 수신기

관련 출원의 상호 참조

본 발명은 2019년 09월 30일자로 중국 특허국에 출원한, 출원번호가 201910944543.1인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하는 바, 당해 발명의 모든 내용은 인용을 통해 본 발명에 결합된다.

본 발명은 통신 분야에 관한 것으로, 예를 들어, 신호 샘플링 방법, 장치 및 광 수신기에 관한 것이다.

클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷 및 5세대 이동통신 기술(the 5th Generation mobile communication technology: 5G) 또는 미래 가능한 6세대 이동통신 기술(the 6th Generation mobile communication technology: 6G)과 같은 고속 전송 데이터 정보 서비스가 발전함에 따라, 광 액세스 네트워크는 대역폭 서비스 지원 기능 및 전송 성능 측면에서 새로운 도전 과제를 해결해야 한다. 수동 광 네트워크(Passive Optical Network: PON)를 기반으로 한 고속 광전송 네트워크 애플리케이션도 빠르게 성장하고 있으므로, 50GHz 또는 100GHz 이상의 고속 광전송 PON이 필수 선택으로 되었고, 수요가 매우 시급하며 전송 성능 요구 사항도 더 높다.

시분할 다중화(Time-Division Multiplexing: TDM)의 PON 시스템에서, 버스트 PON 기술은 각 광 네트워크 유닛(Optical Network Unit: ONU)에 상응한 전송 타임 슬롯을 할당하며, 상이한 ONU에서 생성된 광 버스트 패킷의 경우 광 회선 단말(Optical Line Terminal: OLT)에서 광 수신기를 통해 수신되어, 사용자 수가 크게 증가하고, 액세스 네트워크 중 버스트 트래픽 서비스에 잘 적응하며, 고대역폭을 제공하는 동시에 전체 네트워크의 유연성을 향상시키고, 서비스 통합과 자원 공유를 구현한다.

업스트림 PON 전송 시스템은 다중 ONU의 버스트 전송 시스템으로서, 상이한 ONU의 데이터는 버스트 패킷 형태로 OLT에 발송된다. 버스트 모드에서 각 ONU에서 OLT로 전송된 버스트 데이터 패킷은 일시적으로 전송되어 랜덤으로 도착한 것으로 간주할 수 있으므로, OLT의 클록 위상과 동기화되지 않고, 위상차가 존재한다. 또한, 버스트 모드의 고속 PON 시스템에서 상이한 ONU에서 OLT로 발송된 버스트 패킷 신호는 광섬유 전송 링크의 거리가 다르고 링크의 손상도 다르기 때문에, OLT 측으로의 각 버스트 패킷 전송의 지연도 다르다. 따라서, OLT 측의 수신기(Analog-to-Digital Converter, ADC)가 로컬 클록에 따라 샘플링하는 경우, 버스트 패킷이 도착할 때 버스트 패킷 신호의 위상과 OLT 측 로컬 샘플링 클록 위상이 일치하지 않으므로, 샘플링 위상은 편차가 생기고, 샘플링은 심볼의 최적의 위치에 없으며, 샘플링 데이터의 신호 에너지가 감소하여, 신호대잡음비가 감소하고 오류 코드가 증가한다.

본 발명은 적어도 관련 기술에서 샘플링 위상 편차로 인한 신호대잡음비 감소 및 오류 코드 증가 문제를 해결하기 위해 신호 샘플링 방법, 장치 및 광 수신기를 제공한다.

본 발명은 신호 샘플링 방법을 제공하고, 상기 방법은

제1 샘플링 주파수에 따라 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 단계;

제2 샘플링 주파수에 따라 상기 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 단계;

상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계; 및

상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 신호 샘플링 장치를 제공하고, 상기 장치는

제1 샘플링 주파수에 따라 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 제1 샘플링 모듈;

제2 샘플링 주파수에 따라 상기 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 제2 샘플링 모듈;

상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제1 결정 모듈; 및

상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 보간 모듈을 포함한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 신호 샘플링 장치를 포함하는 광 수신기를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 샘플링 방법의 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 샘플링 장치의 구조 블록도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 버스트 클록 복구 해결수단의 구현 블록도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오류 신호 위상 추정 알고리즘의 흐름 모식도이고,
도 5는 본 발명의 선택 가능한 실시예에 따른 롤오프 인자에서의 위상 추정 방법의 성능 모식도이고,
도 6은 본 발명의 선택 가능한 실시예에 따른 롤오프 인자에서의 위상 추정 방법의 성능 모식도이고,
도 7은 본 발명의 선택 가능한 실시예에 따른 롤오프 인자에서의 위상 추정 방법의 성능 모식도이고,
도 8은 본 발명의 선택 가능한 실시예에 따른 롤오프 인자에서의 위상 추정 방법의 성능 모식도이다.

아래에서 첨부된 도면을 실시예에 결부하여 본 발명을 설명한다. 설명해야 할 것은, 모순되지 않는 전제하에서 본 발명 중의 실시예 및 실시예 중의 특징은 서로 조합될 수 있다.

설명해야 할 것은, 본 발명의 명세서 및 특허청구범위 및 전술한 도면 중의 용어 "제1", "제2" 등은 유사한 객체를 구별하기 위한 것으로서, 지정된 순서 또는 선후 순서의 설명에 사용될 필요가 없다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 샘플링 방법의 흐름도이고, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 흐름은 하기와 같은 단계를 포함한다.

단계 (S101)에서, 제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득한다.

단계 (S103)에서, 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득한다.

단계 (S105)에서, 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정한다.

단계 (S107)에서, 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득한다.

상기 단계를 통해, 제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하고; 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하며; 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하고; 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하므로, 관련 기술에서 샘플링 위상 편차로 인한 신호대잡음비 감소 및 오류 코드 증가 문제를 해결할 수 있으며, 수신된 버스트 신호와 획득된 타깃 샘플링 신호 사이의 오류를 감소하는 효과를 달성할 수 있다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는, 제2 샘플링 신호에 대해 심볼 판정을 수행하여, 판정 신호를 획득하는 단계; 제2 샘플링 신호와 판정 신호의 오류 신호를 결정하는 단계; 및 오류 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계를 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 오류 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는, 버스트 신호에 대응되는 심볼 주파수 부분에서 오류 신호의 이산 푸리에 변환 결과를 결정하는 단계; 및 푸리에 변환 결과에 따라 위상차를 결정하는 단계를 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 푸리에 변환 결과에 따라 위상차를 결정하는 단계는, 푸리에 변환 결과에 따라 샘플링 위상을 추출하고, 샘플링 위상에 따라 위상차를 결정하는 단계를 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는, 제2 샘플링 신호의 심볼간 간섭을 제거하는 단계; 및 심볼간 간섭을 제거한 후의 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계를 더 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계는, 위상차에 따라 제1 샘플링 신호의 샘플링 포인트 오프셋을 결정하는 단계; 및 샘플링 포인트 오프셋에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 또한 신호 샘플링 장치를 제공하고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 샘플링 장치의 구조 블록도이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 신호 샘플링 장치는, 제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 제1 샘플링 모듈(22); 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 제2 샘플링 모듈(24); 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제1 결정 모듈(26); 및 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 보간 모듈(28)을 포함한다.

상기 모듈을 통해, 제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하고; 제2 샘플링 주파수에 따라 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하며; 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하고; 위상차에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하므로, 관련 기술에서 샘플링 위상 편차로 인한 신호대잡음비 감소 및 오류 코드 증가 문제를 해결할 수 있으며, 수신된 버스트 신호와 획득된 타깃 샘플링 신호 사이의 오류를 감소하는 효과를 달성할 수 있다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제1 결정 모듈은, 제2 샘플링 신호에 대해 심볼 판정을 수행하여, 판정 신호를 획득하는 판정 유닛; 제2 샘플링 신호와 판정 신호의 오류 신호를 결정하는 제1 결정 유닛; 및 오류 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제2 결정 유닛을 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제2 결정 유닛은, 버스트 신호에 대응되는 심볼 주파수 부분에서 오류 신호의 이산 푸리에 변환 결과를 결정하는 제1 결정 서브 유닛; 및 푸리에 변환 결과에 따라 위상차를 결정하는 제2 결정 서브 유닛을 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제2 결정 서브 유닛은 푸리에 변환 결과에 따라 샘플링 위상을 추출하고, 샘플링 위상에 따라 위상차를 결정하도록 설정된다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 제1 결정 모듈은, 제2 샘플링 신호의 심볼간 간섭을 제거하는 제거 유닛; 및 심볼간 간섭을 제거한 후의 제2 샘플링 신호에 따라 버스트 신호와 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제3 결정 유닛을 포함한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 보간 모듈은, 위상차에 따라 제1 샘플링 신호의 샘플링 포인트 오프셋을 결정하는 제4 결정 유닛; 및 샘플링 포인트 오프셋에 따라 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 제1 보간 유닛을 포함한다.

본 실시예에서의 장치는 상기 실시예 및 선택 가능한 실시형태를 구현하기 위한 것으로, 이미 설명하였기에 반복하여 설명하지 않는다. 위에서 사용된 용어 "실시형태"는 사전 설정 기능을 가진 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 조합을 구현할 수 있다.

상기 복수의 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어를 통해 구현될 수 있고, 후자의 경우 다음과 같은 방식을 통해 구현될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 모듈은 모두 동일한 프로세서에 위치하거나; 또는, 상기 복수의 모듈은 임의의 조합의 형태로 각각 상이한 프로세서에 위치한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 중 어느 하나에 따른 신호 샘플링 장치를 포함하는 광 수신기를 제공한다.

선택 가능한 실시형태

아래에서 응용 장면에 결부하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

관련 기술에서 연속 전송 동기화 디지털 위상 고정 루프 기술은 루프의 안정적인 셋업 시간이 비교적 길기 때문에, 업스트림 버스트 시스템의 수신에 적합하지 않다. 다운스트림 PON 전송 시스템은 하나의 연속 송수신 시스템으로서, 데이터 연속 송수신의 타이밍 또는 심볼 동기화 알고리즘이 많으며, 업스트림 버스트 모드 전송의 수신과 연속 시스템 전송의 수신은 다르다. 상이한 버스트 패킷은 통상적으로 상이한 사용자 단말 ONU에서 유래되고, 발송 요구 사항은 상이한 시간에서 생성되므로, 복수의 버스트 패킷은 버스트 모드의 복수의 ONU에서 OLT로의 전송 채널이 다르고 지연도 다르며, 하나의 데이터 패킷에서 획득된 동기화 정보는 다음 데이터 패킷에 사용할 수 없다. 각 버스트 패킷에는 통상적으로 프리앰블이 있으므로, 버스트 패킷의 포획과 위상 동기화는 통상적으로 데이터 보조를 기반으로 하고, 위상 동기화는 유효 데이터 전에 셋업되어야 한다. 시스템 전송은 또한 효율이 높아야 하기 때문에, 동기화에 사용되는 프리앰블은 너무 길어서는 안된다. 또한, 버스트 데이터 패킷의 길이는 길고 짧음이 있고, 어떤 짧은 버스트 패킷 데이터는 수천개, 수백개 또는 수십개의 심볼만 있을 수 있으며, 때로는 매번 정보 발송 시간이 비교적 짧고, 반드시 버스트 패킷의 유효 데이터 전에 동기화를 구현해야 한다. 따라서 버스트 클록 복구의 가장 큰 어려운 점은 제한된 프리앰블 내에 있고, 가능한 짧은 시간 내에 위상의 빠른 추정과 빠른 포획을 구현해야 한다.

위상 동기화 시간이 가능한 짧아야 하는 외에, 위상 추정의 지터도 가능한 작아야 한다. 대부분의 타이밍 위상 검출은 신호 변조 대역폭에 의존하고, 타이밍 오류와 잡음비는 밀접히 관련되어, 위상 추정의 지터에 영향을 준다. 일반적으로, 신호 변조 대역폭과 신호대잡음비가 작을수록 추정된 위상 지터 분산이 크고; 비제로 복귀(Not Return to Zero: NRZ) 신호와 같은 상승 코사인 변조 신호의 경우, 타이밍 위상 검출의 성능은 나이퀴스트(Nyquist) 롤오프 인자에 크게 의존한다. 롤오프 인자가 작을수록, 신호 변조 대역폭은 작고, 위상 추정 분산이 크고, 동기화 성능이 나쁘다. 그러나, 롤오프 인자는 주파수 스펙트럼 효율에 영향을 주므로, 롤오프 인자가 작을수록 주파수 스펙트럼이 높다. 실제 프로젝트에서 주파수 스펙트럼 효율을 기반으로, 롤오프 인자의 범위는 일반적으로 0.15 ~ 0.5 사이에 있다. 따라서, PON 업스트림 버스트 클록 복구의 요구 사항에서, 변조 대역폭과 신호대잡음비가 비교적 작은 경우에 위상 추정과 타이밍 복구의 지터 요구 사항이 가능한 작아야 데이터 샘플링의 최적의 위치를 더 잘 복구할 수 있다.

본 발명의 선택 가능한 실시형태에서, 상기 PON 업스트림 버스트 수신 시스템에 대한 위상 및 클록 복구의 요구 사항에 기반하여, 고속 광 네트워크 전송의 버스트 클록 복구에 대하여 고속 위상 추정 방법과 타이밍 복구 장치를 제시하였다. 이 방법은 나이퀴스트 롤오프 인자에 민감하지 않으며, 신호대잡음비가 낮고 롤오프 인자가 비교적 작은 경우에 제곱법과 같은 범용 알고리즘으로 추정된 위상 지터에 비해 훨씬 작고, 복구된 데이터의 최적의 샘플링 위치가 더 정확하며, 하드웨어 구현이 간단하고, 버스트 패킷의 유효 데이터 전의 프리앰블 필드에서 빠르게 위상을 포획하고 타이밍 동기화를 셋업할 수 있다.

본 발명의 선택 가능한 실시형태에서, 데이터 클록 복구(Clock and Data Recovery, CDR)는 위상 추정 및 데이터 보간과 같은 2개의 단계로 나눈다. 버스트 패킷의 프리앰블을 이용하여 위상 추정을 수행하는 경우, 버스트 패킷의 데이터에 대해 버퍼링해야 한다. 본 발명의 TDM PON 시스템의 OLT 측의 업스트림 버스트 수신을 위한 클록 복구 장치는 필터, 위상 추정 및 보간 필터와 같은 3개의 주요 기능 모듈을 포함한다. 위상 오류 수정 및 지터 추적을 추정해야 하는 경우, 보간 필터를 추적 성능이 비교적 좋은 피드백 루프 Gardner 위상 판별 CDR과 같은 CDR 모듈로 교체할 수 있다.

OLT 측 수신기가 버스트 패킷의 도착을 검출한 후, ADC는 로컬 고정 클록 주파수

로 수신된 신호를 샘플링하여, 버스트 패킷 신호의 샘플링 시퀀스

을 획득한다. 샘플링은

, 즉 2배 샘플링을 만족하고,

는 심볼 주기이며,

는 OLT 측 ADC의 로컬 샘플링 클록의 샘플링 주기이다. 본 해결수단에서 OLT 측의 클록과 원격 ONU에서 발송한 심볼의 클록 주파수는 동기화된 것이다. OLT와 원격 ONU 노드 사이의 통신이 연속적인 시분할 다중화 PON 시스템의 경우, 원격 ONU의 로컬 발진기는 위상 고정 루프(Phase Locked Loop: PLL)를 사용하여 OLT의 클록(이 클록은 정밀도가 높음)에 고정됨으로써, 원격 ONU에서 중앙국 OLT로의 버스트 전송 주파수가 OLT 측 클록과 동기화되도록 보장할 수 있다.

ADC에 의해 샘플링된 버스트 패킷 디지털 신호의 일부 시퀀스를 먼저 2배로 업샘플링한 다음, 등화 필터링 모듈에 보내 등화하여, 심볼간 간섭(inter-symbol interference: ISI)을 제거한다. 이 부분의 디지털 신호는 N(N은 수십 내지 수천일 수 있음)개의 심볼로 구성된 버스트 패킷의 알려진 프리앰블에 대응되는 샘플링 데이터이다.

위상 추정 모듈은 등화 필터링 모듈에 의해 등화된 후 출력된 프리앰블 디지털 신호를 수신하고, 프리앰블 데이터 신호는 4배 샘플링 신호

이다.

그리고,

를 판정하여 상응한 판정 시퀀스

를 획득한다.

샘플링 신호

및 이에 상응한 판정 시퀀스

로, 샘플링 위상 및 신호 위상 오프셋으로 인한 샘플링 오류 신호

을 획득한 다음, 샘플링 오류 신호의 절댓값 시퀀스

을 획득하거나, 샘플링 오류 신호의 제곱 시퀀스

을 획득할 수 있으며, 아래에서 예를 들어 방법을 설명하고, 아래의 계산 방법은 샘플링 오류 신호의 제곱 시퀀스에도 적용할 수 있다.

절댓값 시퀀스

에 대해, 심볼 주파수

부분의 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)를 계산한다.

부분의 이산 푸리에 변환

에 따라, 샘플링 위상을 추출하여, 샘플링 위상오프셋 τ를 획득한다.

여기서, arg()는 복수의 인수를 구하는 것을 의미한다. 추정하여 위상

를 획득한다.

샘플링 주기

로 샘플링 위상 오프셋 τ를 정규화한 후 2배 샘플링의 샘플링 포인트 오프셋으로 변환한다.

추정하여 획득된 샘플링 포인트 오프셋 μ를 보간 필터링 모듈에 보낸다. 보간 필터링 모듈의 보간기는 Farrow 구조를 사용하여 구현된다. μ를 Farrow 보간기의 보간 위치의 레지스터에 보낸다. 이로써, 보간기는 버스트 패킷의 2배 샘플링 신호에 대해 보간하여, 샘플링 위상과 버스트 신호 위상이 일치한 최적의 샘플링 데이터를 복구한다.

하나의 선택 가능한 실시형태에서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 버스트 클록 복구 해결수단의 구현 블록도이고, 도 3에 도시된 바와 같이, 주로 2배 업샘플링 모듈, 등화 필터링 모듈, 위상 추정 모듈, 데이터 버퍼링 모듈 및 보간 필터링 모듈의 5개의 모듈로 구성된다.

본 해결수단은 도 3과 같다. OLT 측 광 수신기에 의해 수신된 버스트 패킷 아날로그 신호

에 대해, 로컬 클록은 주기

로 버스트 신호에 대해 2배 샘플링을 수행하여, 샘플링 시퀀스

을 획득한다. 시퀀스

의 프리앰블 시퀀스를 2배 업샘플링 모듈에 보내 샘플링하고, 샘플링 후의 4배 샘플링 프리앰블 시퀀스를 최소 평균 제곱(Least Mean Square: LMS) 등화기에 보내 등화하여, 심볼간 간섭(inter-symbol interference: ISI)을 제거한 다음, 위상 추정 모듈에 보내 버스트 패킷 신호와 로컬 샘플링 클록의 위상차를 추정하여, 정규화된 위상 오프셋 τ를 획득한다. 위상 추정의 시간 지연으로 인해, 이 기간 동안의 데이터는 데이터 버퍼에 버퍼링된다. 추정하여 획득된 샘플링 포인트 오프셋 μ를 보간 필터링 모듈에 보낸다. 보간 필터링 모듈의 보간기는 Farrow 구조를 사용하여 구현된다. μ를 Farrow 보간기의 보간 위치의 레지스트에 보낸다. 이로써, 보간기는 버퍼 중의 버스트 패킷의 2배 샘플링 데이터 신호에 대해 순차적으로 보간하여, 샘플링 위상과 버스트 신호 위상이 일치한 최적의 샘플링 데이터를 복구한다.

본 발명의 위상 추정 모듈의 구현은 도 4에 도시된 바와 같고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오류 신호 위상 추정 알고리즘의 흐름 모식도이다. 구현 자원을 고려할 때, OLT 측 ADC는 버스트 신호에 대해서만 2배 샘플링을 수행하여, 버스트 신호의 2배 샘플링의 디지털 신호를 획득하고, 버스트 패킷 프리앰블은 160개의 2진 변조{-1, +1}의 NRZ 신호이며, 이에 상응한 2배 샘플링 신호 시퀀스는

이다.

프리앰블 2배 샘플링 시퀀스

을 2배 업샘플링 모듈에 보내, 2배 업샘플링하여 4배 샘플링 시퀀스

를 획득한다.

를 등화 필터링 모듈에 보내, LMS 등화하여, ISI 제거 후 위상 추정 모듈에 보낸다.

심볼 샘플링 위상 오프셋으로 인한 오류 신호를 이용하여 위상 오프셋을 추정하는 구현 방식은 도 4와 같다. 위상 추정 모듈의 심볼 판정 서브 모듈은 먼저

에 대해 심볼 판정을 수행하여, 상응한 판정 시퀀스

를 획득한다.

오류 신호 서브 모듈은 ADC 샘플링 위상 오프셋으로 인한 신호 오류를 계산하고,

이다.

이산 푸리에 서브 모듈은 오류 신호 시퀀스

에 대해

주파수 부분에서의 푸리에 변환을 계산하고,

일 실시예에서,

이며,

위상 추출 서브 모듈은 정규화된 샘플링 위상 오프셋 μ를 계산하고,

2배 업샘플링, 등화 필터링 및 위상 추정을 수행할 때 소정의 시간 지연이 발생하는데, 이 과정의 버스트 디지털 신호는 버퍼링이 필요하며, 정규화된 샘플링 위상 오프셋 μ를 추정한 후 신호의 최적 샘플링 위치를 복구한다.

정규화된 샘플링 위상 오프셋 μ를 보간 필터링 모듈에 보낸다. 보간 필터링 모듈의 보간기는 4 또는 6 탭의 Farrow 구조 다항식 보간 필터를 사용하여 구현된다. μ를 Farrow 보간기의 보간 분수 간격 레지스트에 보낸다. 이로써, 보간기는 버퍼링 데이터에서 버스트 패킷의 2배 샘플링 신호에 대해 보간하여, 샘플링 위상과 버스트 신호 위상이 일치한 최적의 샘플링 데이터를 복구한다.

본 발명의 버스트 클록 위상 추정 방법은 신호대잡음비가 낮고 롤오프 인자가 비교적 작은 경우에 제곱법(Square Law: SL)과 같은 다른 범용 위상 추정 방법으로 추정된 위상 지터에 비해 훨씬 작고, 복구된 데이터의 최적의 샘플링 위치가 더 정확하다. 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8은 각각 롤오프 인자 R=0.5, R=0.35, R=0.25 및 R=0.15의 네가지 경우의 제곱법 SL 추정 알고리즘 및 본 발명의 위상 추정 알고리즘으로 추정된 위상 지터 성능을 도시하고, 도면에서 SL 추정기(estimator)는 제곱법 위상 추정기이이며, 판정 기반(Decision-Directed: DD)의 추정기는 본 발명의 위상 추정기이다.

상술한 실시형태의 설명을 통해, 당업자는 상기 실시예에 따른 방법이 소프트웨어와 필요한 범용 하드웨어 플랫폼에 의해 구현되거나 또는 하드웨어를 통해 구현될 수 있음을 알 수 있다. 본 발명은 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있고, 상기 컴퓨터 소프트웨어 제품은 하나의 저장 매체(예를 들어 판독 전용 메모리(Read-Only Memory: ROM)/랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory: RAM), 자기 디스크, 광 디스크)에 저장되며, 복수의 명령을 포함하여 하나의 단말 기기(휴대폰, 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 기기 등일 수 있음)가 본 발명의 임의의 실시예에 따른 방법을 구현하도록 한다.

당업자가 이해해야 할 것은, 상술한 본 발명의 복수의 모듈 또는 복수의 단계는 범용 컴퓨터 장치로 구현될 수 있고, 이들은 하나의 컴퓨팅 장치에 집중되거나, 또는 복수의 컴퓨팅 장치로 구성된 네트워크에 분산될 수 있으며, 선택 가능하게, 이들은 컴퓨팅 장치에 의해 실행 가능한 프로그램 코드로 구현될 수 있으므로, 이들은 저장 장치에 저장되어 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 수 있고, 일부 경우에는 여기와 다른 순서로 도시되거나 설명된 단계를 수행할 수 있거나, 또는 이들을 각각 복수의 집적 회로 모듈로 만들거나 이들 중의 복수의 모듈 또는 단계를 하나의 집적 회로 모듈로 만들어 구현할 수 있다. 본 발명은 임의의 지정된 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 한정되지 않는다.

Claims

신호 샘플링 방법으로서,
제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 단계;
제2 샘플링 주파수에 따라 상기 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 단계;
상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계; 및
상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계
를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는,
상기 제2 샘플링 신호에 대해 심볼 판정을 수행하여, 판정 신호를 획득하는 단계;
상기 제2 샘플링 신호와 상기 판정 신호의 오류 신호를 결정하는 단계; 및
상기 오류 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계
를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
제2항에 있어서,
상기 오류 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는,
상기 버스트 신호에 대응되는 심볼 주파수 부분에서 상기 오류 신호의 이산 푸리에 변환 결과를 결정하는 단계; 및
상기 푸리에 변환 결과에 따라 상기 위상차를 결정하는 단계
를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
제3항에 있어서,
상기 푸리에 변환 결과에 따라 상기 위상차를 결정하는 단계는,
상기 푸리에 변환 결과에 따라 샘플링 위상을 추출하고, 상기 샘플링 위상에 따라 상기 위상차를 결정하는 단계를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 단계는,
상기 제2 샘플링 신호의 심볼간 간섭을 제거하는 단계; 및
상기 심볼간 간섭을 제거한 후의 상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 상기 위상차를 결정하는 단계
를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계는,
상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호의 샘플링 포인트 오프셋을 결정하는 단계; 및
상기 샘플링 포인트 오프셋에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 상기 타깃 샘플링 신호를 획득하는 단계
를 포함하는, 신호 샘플링 방법.
신호 샘플링 장치로서,
제1 샘플링 주파수에 따라, 수신된 버스트 신호를 샘플링하여, 제1 샘플링 신호를 획득하는 제1 샘플링 모듈;
제2 샘플링 주파수에 따라 상기 제1 샘플링 신호 중의 프리앰블 신호를 샘플링하여, 제2 샘플링 신호를 획득하는 제2 샘플링 모듈;
상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제1 결정 모듈; 및
상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 타깃 샘플링 신호를 획득하는 보간 모듈
을 포함하는, 신호 샘플링 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 결정 모듈은,
상기 제2 샘플링 신호에 대해 심볼 판정을 수행하여, 판정 신호를 획득하는 판정 유닛;
상기 제2 샘플링 신호와 상기 판정 신호의 오류 신호를 결정하는 제1 결정 유닛; 및
상기 오류 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 위상차를 결정하는 제2 결정 유닛
을 포함하는, 신호 샘플링 장치.
제8항에 있어서,
상기 제2 결정 유닛은,
상기 버스트 신호에 대응되는 심볼 주파수 부분에서 상기 오류 신호의 이산 푸리에 변환 결과를 결정하는 제1 결정 서브 유닛; 및
상기 푸리에 변환 결과에 따라 상기 위상차를 결정하는 제2 결정 서브 유닛
을 포함하는, 신호 샘플링 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 결정 서브 유닛은 상기 푸리에 변환 결과에 따라 샘플링 위상을 추출하고, 상기 샘플링 위상에 따라 상기 위상차를 결정하는, 신호 샘플링 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 결정 모듈은,
상기 제2 샘플링 신호의 심볼간 간섭을 제거하는 제거 유닛; 및
상기 심볼간 간섭을 제거한 후의 상기 제2 샘플링 신호에 따라 상기 버스트 신호와 상기 제1 샘플링 주파수에 대응되는 로컬 샘플링 클록의 상기 위상차를 결정하는 제3 결정 유닛
을 포함하는, 신호 샘플링 장치.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보간 모듈은,
상기 위상차에 따라 상기 제1 샘플링 신호의 샘플링 포인트 오프셋을 결정하는 제4 결정 유닛; 및
상기 샘플링 포인트 오프셋에 따라 상기 제1 샘플링 신호에 대해 보간하여, 상기 타깃 샘플링 신호를 획득하는 제1 보간 유닛
을 포함하는, 신호 샘플링 장치.
광 수신기로서,
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 신호 샘플링 장치를 포함하는, 광 수신기.