KR101098588B1 - Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals - Google Patents
Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals Download PDFInfo
- Publication number
- KR101098588B1 KR101098588B1 KR1020100051336A KR20100051336A KR101098588B1 KR 101098588 B1 KR101098588 B1 KR 101098588B1 KR 1020100051336 A KR1020100051336 A KR 1020100051336A KR 20100051336 A KR20100051336 A KR 20100051336A KR 101098588 B1 KR101098588 B1 KR 101098588B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical signal
- polarization
- noise ratio
- optical
- signal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
- H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
- H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
- H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
- H04B10/07953—Monitoring or measuring OSNR, BER or Q
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/61—Coherent receivers
- H04B10/63—Homodyne, i.e. coherent receivers where the local oscillator is locked in frequency and phase to the carrier signal
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/06—Polarisation multiplex systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
편광다중화 방식을 이용하는 광신호의 광신호대 잡음비 감시 방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 방법은, 편광다중화된 광신호의 광신호 대 잡음비를 감시하기 위하여, 편광다중화된 광신호를 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱을 통해 수신하고, 비동기식 지연 탭 샘플링 기술을 이용하여 샘플링된 표본들의 크기 히스토그램으로부터 구해진 크기 품질 지수를 이용하여 광신호대 잡음비를 감시하는 것을 특징으로 한다. 광 링크에 존재하는 편광모드분산 및 편광의존손실을 무시할 수 없을 때 이에 의해 코히어런트 누화가 발생할 수 있는데, 이러한 누화의 영향은 유니터리(unitary) 행렬 변환 방법을 이용하여 효과적으로 제거될 수 있다.A method of monitoring an optical signal-to-noise ratio of an optical signal using a polarization multiplexing method is disclosed. In order to monitor the optical signal-to-noise ratio of a polarized multiplexed optical signal, the method of the present invention receives a polarized multiplexed optical signal through polarization diversity coherent mixing, and samples sampled using an asynchronous delay tap sampling technique. The optical signal-to-noise ratio is monitored using the magnitude quality index obtained from the magnitude histogram. When the polarization mode dispersion and the polarization dependence loss present in the optical link cannot be ignored, coherent crosstalk may occur. The influence of the crosstalk can be effectively eliminated using a unitary matrix transformation method.
Description
본 발명은 편광다중화된 광신호의 광신호대 잡음비 감시 방법에 관한 것으로, 특히 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱(polarization-diversity coherent mixing)과 비동기식 지연 탭 샘플링(asynchronous delay-tap sampling) 기술, 코히어런트 누화(coherent crosstalk)에 의한 영향을 보상하기 위한 유니터리 행렬 변환(unitary matrix transformation) 방법 및 CMA(constant modulus algorithm)를 이용한 광신호대 잡음비 감시 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
최근 광전송 시스템의 전송 용량 및 스펙트럼 효율성을 증가시키기 위해 수직인 두 편광 축(polarization axis)을 다중화(multiplexing)하는 편광다중화(PDM: polarization division multiplexing) 방식에 대한 연구가 매우 활발히 이루어지고 있다. 그러나 광링크(optical link)에 편광의존손실(PDL: polarization dependent loss)을 무시할 수 없을 때, 편광의존손실은 편광다중화된 광신호의 성능을 열화시킨다. 편광의존손실을 가지는 소자에 편광다중화된 광신호가 입사될 때 입사 각도에 따른 영향을 살펴보기 위해, 편광다중화된 광신호의 한 편광 축과 편광의존손실 소자의 한 편광 축의 각도를 입사각이라 정의한다. 먼저, 편광다중화된 광신호가 편광의존손실 소자에 0도의 입사각으로 입사되면, 편광의존손실 소자의 각 편광 축의 손실에 해당하는 만큼 두 편광 축에 존재하는 광신호의 파워(power)가 감소한다. 이 경우에는, 비록 편광다중화된 광신호의 편광 직교성(polarization orthogonality)은 유지되지만, 두 편광 축의 신호의 파워가 서로 다르기 때문에 각각의 편광 축의 광신호대 잡음비(OSNR: optical signal-to-noise ratio)는 서로 달라지게 된다. 또한, 편광다중화된 광신호가 편광의존손실 소자에 45도의 입사각으로 입사되면, 편광다중화된 광신호의 각 편광 축의 파워는 동일하지만 광신호의 편광 직교성이 더 이상 유지되지 않는다. 따라서, 광신호를 수신하게 되면, 각각의 편광 성분들이 서로 다른 편광축의 신호에 대해 코히어런트 누화(coherent crosstalk)로 작용하게 된다. 이러한 코히어런트 누화는 코히어런트 수신기를 사용하여 보상할 수 있지만, 편광의존손실에 의해 편광다중화된 광신호의 각각의 편광 축의 광신호대 잡음비가 달라지는 경우에는 이를 보상할 수 없으며, 따라서 각각의 편광 축에 대해서 광신호의 성능이 서로 달라지게 된다. 또한, 기존의 광신호대 잡음비 감시 방법을 이용하여 편광다중화된 광신호의 광신호대 잡음비를 감시하게 되면 실제 광신호의 성능보다 더 좋게 예측될 수 있는 문제점이 있다.Recently, researches on polarization division multiplexing (PDM), which multiplexes two perpendicular polarization axes in order to increase transmission capacity and spectral efficiency of optical transmission systems, have been actively conducted. However, when the polarization dependent loss (PDL) cannot be ignored in the optical link, the polarization dependency loss degrades the performance of the polarized multiplexed optical signal. The angle of one polarization axis of the polarization multiplexed optical signal and one polarization axis of the polarization dependent loss device is defined as an incidence angle in order to examine the effect of the incident angle when the polarized multiplexed optical signal is incident on the device having the polarization dependent loss. First, when the polarized multiplexed optical signal is incident on the polarization dependent loss element at an angle of incidence of 0 degrees, the power of the optical signals existing on the two polarization axes is reduced by the loss of each polarization axis of the polarization dependent loss element. In this case, although the polarization orthogonality of the polarized multiplexed optical signal is maintained, the optical signal-to-noise ratio (OSNR) of each polarization axis is different because the powers of the signals of the two polarization axes are different. They will be different. In addition, when the polarization multiplexed optical signal is incident on the polarization dependent loss element at an angle of incidence of 45 degrees, the power of each polarization axis of the polarization multiplexed optical signal is the same but polarization orthogonality of the optical signal is no longer maintained. Therefore, upon receiving an optical signal, each polarization component acts as a coherent crosstalk with respect to signals of different polarization axes. Such coherent crosstalk can be compensated by using a coherent receiver, but when the optical signal-to-noise ratio of each polarization axis of the polarization multiplexed optical signal is changed by the polarization dependent loss, the coherent crosstalk cannot be compensated. The performance of the optical signal is different with respect to the axis. In addition, when monitoring the optical signal-to-noise ratio of the polarization multiplexed optical signal using the conventional optical signal-to-noise ratio monitoring method has a problem that can be predicted better than the actual optical signal performance.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 편광다중화 방식을 이용하는 광신호의 두 편광 축에 대해 각각의 광신호 대 잡음비를 감시하는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for monitoring each optical signal-to-noise ratio with respect to two polarization axes of an optical signal using a polarization multiplexing scheme.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 광신호 대 잡음비 감시 방법은, 편광다중화 방식을 이용하는 광통신 시스템의 광 링크에서 편광다중화된 광신호의 광신호 대 잡음비를 감시하는 방법으로서, 상기 광신호를 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱을 통해 수신하는 단계와; 샘플링 주파수가 감시하고자 하는 광신호의 비트 레이트(bit rate)에 비해 현저히 낮은 비동기식 지연 탭 샘플링 기술을 이용하여 샘플링된 표본들의 크기 히스토그램으로부터 구해지는 크기 품질 지수를 이용하여 광신호 대 잡음비를 감시하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.The optical signal-to-noise ratio monitoring method of the present invention for achieving the above technical problem is a method for monitoring the optical signal-to-noise ratio of the polarization multiplexed optical signal in the optical link of the optical communication system using a polarization multiplexing method, the polarization of the optical signal Receiving via diversity coherent mixing; Monitoring the optical signal-to-noise ratio using a magnitude quality index derived from the magnitude histogram of the samples sampled using an asynchronous delay tap sampling technique whose sampling frequency is significantly lower than the bit rate of the optical signal to be monitored. Characterized in having a.
여기서, 상기 편광다중화된 광신호의 두 편광 축 사이에서 편광모드분산 등으로 발생하는 코히어런트 누화의 영향을 제거하기 위해 유니터리(unitary) 행렬 변환을 적용하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to apply a unitary matrix transformation in order to remove the influence of coherent crosstalk generated by polarization mode dispersion or the like between two polarization axes of the polarized multiplexed optical signal.
또한, 상기 크기 히스토그램은 상기 표본들 중에서 먼저 샘플링된 표본과 일정 지연 시간 후에 샘플링된 표본의 크기가 같은 경우만으로 이루어지며, 상기 크기 품질지수는 상기 크기 히스토그램에서 상기 표본들의 평균값과 표준편차의 비로 구해지는 것이 바람직하다.In addition, the size histogram is composed only when the sample sampled among the samples is the same size as the sample sampled after a certain delay time, and the size quality index is obtained by the ratio of the mean value and the standard deviation of the samples in the size histogram. It is desirable to lose.
한편, 상기 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱은 이중 편광 광 하이브리드, 광검출기 및 지역발진기에 의해 이루어지며, 입력되는 광신호와 지역발진기 사이의 주파수 차이는 호모다인(homodyne) 또는 인트라다인(intradyne)으로 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, the polarization diversity coherent mixing is performed by a dual polarization optical hybrid, a photodetector, and a local oscillator, and a frequency difference between the input optical signal and the local oscillator is homodyne or intradyne. It is preferable to make.
코히어런트 누화의 영향을 제거하기 위해 유니터리(unitary) 행렬 변환을 적용할 경우, 상기 광신호가 PDM-QSPK (Polarization Division Multiplexing- Quadrature Phase Shift Keying) 광신호라면, 상기 유니터리 행렬 변환 방법은, When unitary matrix transformation is applied to remove the effects of coherent crosstalk, if the optical signal is a PDM-QSPK (Polarization Division Multiplexing-Quadrature Phase Shift Keying) optical signal, the unitary matrix transformation method may include:
및 PDM-QPSK 광신호의 초기 조건인And initial conditions of the PDM-QPSK optical signal
를 이용하여 두 편광 축의 신호 성분을 분리하는 것이 바람직하다.It is preferable to separate the signal components of the two polarization axes using.
여기서, (Ein ,x, Ein ,y)와 (Ex, Ey)는 상기 광 링크에 입사되는 PDM-QPSK 신호의 두 편광 성분과 감시 기술을 이용하여 수신된 두 편광 성분이며, T는 상기 광 링크에 존재하는 편광모드분산과 편광 회전 정도를 나타내는 존스(Jones) 행렬이고, α와 δ는 두 편광 축 사이의 광 파워 분배(optical power splitting) 및 위상 지연(phase delay) 차를 각각 나타낸다.Here, (E in , x , E in , y ) and (E x , E y ) are two polarization components of the PDM-QPSK signal incident on the optical link and two polarization components received using a monitoring technique, and T Is a Jones matrix representing the polarization mode dispersion and the degree of polarization rotation present in the optical link, and α and δ are optical power splitting and phase delay differences between two polarization axes, respectively. Indicates.
상술한 본 발명에 의하면, 광링크에 편광의존손실 및 편광모드분산 등 광신호의 편광 직교성을 깨거나 편광 누화를 발생시키는 열화 요인들이 존재한다 하더라도, 편광다중화된 광신호의 두 편광 축에 존재하는 신호의 정보를 복구하여 두 편광 축에 대한 각각의 광신호 대 잡음비를 감시할 수 있다.According to the present invention described above, even if there are deterioration factors causing polarization crosstalk or breaking polarization orthogonality of an optical signal such as polarization dependence loss and polarization mode dispersion in the optical link, The information in the signal can be recovered to monitor the respective optical signal-to-noise ratios for both polarization axes.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광다중화된 광신호의 광신호 대 잡음비 감시 방법을 구현하기 위한 감시 장치의 구성도;
도 2는 유니터리(unitary) 행렬 변환 방법 및 CMA를 사용하여 광 링크의 편광모드분산에 의한 코히어런트 누화의 영향을 효과적으로 제거할 수 있음을 나타내는 그래프들;
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 PDM-QPSK 신호의 각 편광 축의 광신호 대 잡음비를 측정한 그래프;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 그 성능에 편광모드분산이 미치는 영향을 평가한 그래프;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 그 성능에 편광의존손실이 미치는 영향을 평가한 그래프; 및
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 PDM-QPSK 신호에 편광모드분산과 편광의존손실이 동시에 존재할 때, 이들이 감시 성능에 미치는 영향을 평가한 그래프이다.1 is a block diagram of a monitoring apparatus for implementing an optical signal-to-noise ratio monitoring method of a polarization multiplexed optical signal according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing that the effect of coherent crosstalk due to polarization mode dispersion of an optical link can be effectively eliminated using a unitary matrix transformation method and CMA;
3 is a graph measuring optical signal to noise ratio of each polarization axis of a PDM-QPSK signal according to an embodiment of the present invention;
4 is a graph evaluating the influence of polarization mode dispersion on the performance of the optical signal-to-noise ratio monitoring method according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph evaluating the influence of the polarization dependent loss on the performance of the optical signal to noise ratio monitoring method according to an embodiment of the present invention; And
6 is a graph evaluating the effects of the polarization mode dispersion and the polarization dependent loss on the PDM-QPSK signal when the optical signal-to-noise ratio monitoring method according to the embodiment of the present invention is present.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are merely provided to understand the contents of the present invention, and those skilled in the art will be able to make many modifications within the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to these examples.
본 발명은 멀티레벨 위상변조방식을 사용하는 편광다중화된 광신호에 대해 동작할 수 있는 광신호 대 잡음비 감시 기술에 관련된 것으로서, 제안된 감시 방법의 성능 평가를 위해 감시하고자 하는 광신호는 최근 광통신 시스템에서 가장 많이 사용되고 있는 PDM-QPSK(quadrature phase shift keying) 변조방식을 사용하였으나, 본 발명의 권리범위가 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. The present invention relates to an optical signal-to-noise ratio monitoring technique capable of operating on a polarization multiplexed optical signal using a multilevel phase modulation method. The optical signal to be monitored for performance evaluation of the proposed monitoring method is an optical communication system. In PDM-QPSK (quadrature phase shift keying) modulation method is most commonly used in the present invention, the scope of the present invention is not necessarily limited thereto.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 편광다중화된 광신호의 광신호 대 잡음비 감시 방법을 구현하기 위한 감시 장치의 구성도이다. 1 is a block diagram of a monitoring apparatus for implementing an optical signal-to-noise ratio monitoring method of a polarization multiplexed optical signal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 감시 장치(100)는, 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱을 위한 편광 다이버시티 코히어런트 믹서(polarization-diversity coherent mixer; 110), 지연 탭 샘플링부(120), A/D 변환기(130)와 코히어런트 누화 보상과 잡음 분포 측정 및 분석을 위한 디지털 처리부(140)로 구성된다. 이 감시 장치(100)는 다음과 같이 작동된다. 먼저, PDM-QPSK 신호의 두 편광 축에 존재하는 광신호(signal)는 이중 편광 광 하이브리드(dual-polarization optical hybrid; 114), 4개의 광검출기(photo detector; 116), 지역발진기(112)로 구성되는 편광 다이버시티 코히어런트 믹서(110)를 이용하여 수신된다. 수신된 신호는 RF 파워 분배기, RF 지연선 등으로 구성되는 비동기식 지연 탭 샘플링부(120)와 A/D 변환기(130)에서 디지털 신호로 샘플링된다. 이 샘플링 기술의 샘플링 주파수는 감시하고자 하는 광신호의 비트 레이트(bit rate)의 주파수와 동기화될 필요가 없다. 따라서, 이 샘플링 기술을 사용함으로써, 감시하고자 하는 광신호의 클럭(clock)을 추출하지 않고도, 광신호의 비트(bit)의 중심에 위치하는 샘플만을 획득할 수 있다. 뿐만 아니라, 비동기식 지연 탭 샘플링 기술의 샘플링 주파수는 감시하고자 하는 광신호의 비트 레이트(bit rate)보다 훨씬 낮은 속도의 주파수를 사용할 수 있으며, 지연 시간은 감시하고자 하는 광신호의 심볼 주기보다 작아야 한다.Referring to FIG. 1, the
광통신시스템의 광 링크에 편광모드분산이나 편광의존손실이 존재하면, 이것은 PDM-QPSK 신호의 편광 직교성을 깨기 때문에 코히어런트 누화를 발생시킨다. 일반적으로, 디지털 코히어런트 수신기에서는 이러한 코히어런트 누화는 CMA를 이용하여 보상할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 비동기식 샘플링 기술을 이용하므로 인접 심볼간의 정보가 없기 때문에, 누화를 보상하기 위해 CMA를 직접 적용할 수 없다. 이 때문에 코히어런트 누화는 제안된 본 발명의 감시 기술에서 오차를 유발시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 유니터리 행렬 변환(unitary matrix transformation) 방법을 이용하여 코히어런트 누화를 보상하고, 그 이후에 CMA를 적용하여 감시하고자 하는 광신호의 두 편광 축으로 각각의 광신호를 분리해낸다. 유니터리 행렬 변환 방법은 수신된 광신호에 포함된 코히어런트 누화 성분 제거를 목적으로 하는 디지털 신호 처리 과정이다. 광 링크에 입사되는 PDM-QPSK 신호의 두 편광 성분과 수신된 PDM-QPSK 신호의 두 편광 성분을 각각 (Ein ,x, Ein ,y)와 (Ex, Ey)라 하면, 다음과 같은 수학식 1을 얻을 수 있다. If polarization mode dispersion or polarization dependent loss is present in the optical link of the optical communication system, this breaks the polarization orthogonality of the PDM-QPSK signal, resulting in coherent crosstalk. In general, in a digital coherent receiver, such coherent crosstalk can be compensated for using a CMA. However, since the present invention uses an asynchronous sampling technique, since there is no information between adjacent symbols, CMA cannot be directly applied to compensate for crosstalk. Because of this, coherent crosstalk causes errors in the proposed surveillance technique of the present invention. To solve this problem, we use unitary matrix transformation to compensate for coherent crosstalk, and then apply each CMA to each polarization axis of the optical signal to be monitored by applying CMA. Isolate. The unitary matrix conversion method is a digital signal processing process for the purpose of removing coherent crosstalk components included in a received optical signal. If the two polarization components of the PDM-QPSK signal incident on the optical link and the two polarization components of the received PDM-QPSK signal are (E in , x , E in , y ) and (E x , E y ),
여기서, T는 상기 광 링크에 존재하는 편광모드분산과 편광 회전 정도를 나타내는 존스(Jones) 행렬이고, α와 δ는 두 편광 축 사이의 광 파워 분배 및 위상 지연 차를 각각 나타낸다. 광 링크에 입사되는 PDM-QPSK 신호의 특징으로부터 다음 수학식 2와 같은 초기 조건을 얻을 수 있다.Here, T is a Jones matrix representing the polarization mode dispersion and the degree of polarization rotation present in the optical link, and α and δ represent optical power distribution and phase delay differences between two polarization axes, respectively. From the characteristics of the PDM-QPSK signal incident on the optical link, an initial condition as shown in
따라서 이 두 조건을 만족하는 T의 역행렬을 수학식 1로부터 구하여 코히어런트 누화를 효과적으로 제거할 수 있다. 유니터리 행렬 변환 방법을 적용한 후, CMA를 적용하여 PDM 신호의 두 편광을 역다중화하면서 동시에 여분의 코히어런트 누화를 제거한다. 본 발명에서는 수신된 광신호는 비동기식으로 샘플링 되어 인접한 심볼 간의 정보가 없기 때문에 큰 값의 수렴 계수를 사용하고, CMA의 각 탭의 계수들이 재귀적응(recursive adaptation)하게 적응되도록 CMA를 동작시켰다. 이러한 디지털 신호처리는 디지털 처리부(140)에서 수행된다.Therefore, coherent crosstalk can be effectively removed by obtaining the inverse of T satisfying these two conditions from
도 2는 유니터리(unitary) 행렬 변환 방법 및 CMA를 사용하여 광 링크의 편광모드분산에 의한 코히어런트 누화의 영향을 효과적으로 제거할 수 있음을 나타내는 그래프들로서, 구체적으로는 20ps의 편광모드분산이 존재할 때, PDM-QPSK 광신호의 두 편광 축의 궤적(trajectory)을 나타낸다. 이 때, PDM-QPSK 신호의 입사각은 45도이다. 도 2에서 위와 아래는 PDM 신호의 각각의 편광 축에 존재하는 QPSK 광신호를 의미한다. 도 2의 좌측은 본 발명에서 제안하는 감시 방법을 이용하여 수신한 PDM-QPSK를 나타낸다. 편광모드분산에 의해 각 편광 축의 광신호에 코히어런트 누화가 발생하였음을 확인할 수 있다. 도 2의 중앙은 유니터리(unitary) 행렬 변환 방법을 이용하여 코히어런트 누화를 제거한 후의 QPSK 신호를 나타낸다. 도 2의 우측은 CMA를 적용하고 난 이후의 QPSK 신호이다. 도 2를 참조하면, 유니터리 행렬 변환 방법과 CMA는 코히어런트 누화에 의한 영향을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인할 수 있다.FIG. 2 is a graph illustrating that the effects of coherent crosstalk due to polarization mode dispersion of an optical link can be effectively removed using a unitary matrix transformation method and CMA. When present, it represents the trajectory of the two polarization axes of the PDM-QPSK optical signal. At this time, the incident angle of the PDM-QPSK signal is 45 degrees. In FIG. 2, up and down means QPSK optical signals present in respective polarization axes of the PDM signal. 2 shows the PDM-QPSK received using the monitoring method proposed in the present invention. It can be confirmed that coherent crosstalk has occurred in the optical signal of each polarization axis by polarization mode dispersion. 2 shows the QPSK signal after the coherent crosstalk is removed using a unitary matrix transformation method. 2 is a QPSK signal after applying CMA. Referring to FIG. 2, it can be seen that the unitary matrix transformation method and the CMA can effectively remove the effects of coherent crosstalk.
코히어런트 누화를 제거한 후, PDM-QPSK 신호의 두 편광 축에 존재하는 크기 성분들에 대한 히스토그램을 이용하여, 잡음의 분포로부터 품질 지수를 계산한다. 여기에서 품질 지수는 크기 히스토그램에서 평균값과 표준편차 값의 비로 정의된다. 이 품질 지수는 광신호대 잡음비와 상관 관계가 매우 높으므로, 품질 지수를 이용하여 PDM-QPSK 광신호의 두 편광 축에 대한 광신호 대 잡음비를 독립적으로 감시할 수 있다.After removing coherent crosstalk, a quality index is calculated from the distribution of noise using histograms for the magnitude components present in the two polarization axes of the PDM-QPSK signal. The quality index is defined here as the ratio of the mean and standard deviation values in the magnitude histogram. Since this quality index is highly correlated with the optical signal-to-noise ratio, the quality index can be used to independently monitor the optical signal-to-noise ratio for the two polarization axes of the PDM-QPSK optical signal.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 PDM-QPSK 신호의 각 편광 축의 광신호 대 잡음비를 측정한 그래프로서, 구체적으로는 본 발명의 광신호 대 잡음비 감시 방법을 이용하여 측정된 42.7 Gbps PDM-QPSK 신호의 두 편광 축에 대한 각각의 광신호 대 잡음비를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 광신호 대 잡음비 감시 기술은 PDM-QPSK 신호에 대해 12~28dB의 광신호대 잡음비를 정확하게 감시할 수 있음을 확인할 수 있다.3 is a graph measuring the optical signal to noise ratio of each polarization axis of the PDM-QPSK signal according to an embodiment of the present invention, specifically 42.7 Gbps PDM-QPSK measured using the optical signal to noise ratio monitoring method of the present invention Represent each optical signal-to-noise ratio for the two polarization axes of the signal. Referring to FIG. 3, it can be seen that the optical signal-to-noise ratio monitoring technique of the present invention can accurately monitor the optical signal-to-noise ratio of 12 to 28 dB with respect to the PDM-QPSK signal.
또한, 광 링크의 편광모드분산과 편광의존손실이 본 발명의 감시 방법의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해, 상기의 광신호의 광신호대 잡음비를 20 dB로 고정하고, 이 광신호에 편광모드분산 및 편광의존손실의 크기를 변화시켜가며 본 발명의 감시 기술을 이용하여 두 편광 축의 각각의 광신호대 잡음비를 측정하였다.In addition, in order to confirm the influence of the polarization mode dispersion and the polarization dependence loss of the optical link on the performance of the monitoring method of the present invention, the optical signal-to-noise ratio of the optical signal is fixed at 20 dB, and the polarization mode dispersion is applied to the optical signal. And optical signal-to-noise ratios of the two polarization axes were measured by varying the magnitude of the polarization dependent loss.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 그 성능에 편광모드분산이 미치는 영향을 평가한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 감시 방법은 최대 20ps의 편광모드분산에 의한 영향을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다. 이 범위 이상의 편광모드분산에 대해서는 감시 성능이 나빠짐을 확인할 수 있는데, 이것은 비동기식 지연 탭 샘플링 기술을 이용하여 비트(bit)의 중심에 해당하는 표본을 추출하는데 오차가 커지기 때문이다.4 is a graph evaluating the influence of polarization mode dispersion on the performance of the optical signal-to-noise ratio monitoring method according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 4, it can be seen that the monitoring method of the present invention can effectively eliminate the effects of the polarization mode dispersion of up to 20ps. For the polarization mode dispersion above this range, the monitoring performance deteriorates because the error in sampling the center of the bit is increased by using the asynchronous delay tap sampling technique.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 그 성능에 편광의존손실이 미치는 영향을 평가한 그래프로서, 편광의존손실에 의해 PDM-QPSK 신호의 두 편광 축에 대한 광신호 대 잡음비가 서로 달라지는 경우에 대해, 본 발명의 감시 방법의 성능을 평가한 결과를 나타낸다. 이를 위해, 상기의 광신호 생성을 위한 편광 다중화기의 두 광 경로의 손실을 의도적으로 다르게 하였다. 따라서, 광 경로의 손실 차이는 편광의존손실을 의미한다. 그리고, 편광 다중화기를 통과한 후 광 증폭기를 이용하여, 두 편광 축의 전체 광신호대 잡음비가 항상 20 dB가 되도록 하였다. 도 5에서 사각형의 심볼은 본 발명의 감시 방법을 이용하여 측정된 각 편광 축의 광신호 대 잡음비를 나타내며, 직선은 이론적으로 계산된 광신호 대 잡음비 값을 나타낸다. 도 5를 참조하면, 종래의 광신호 대 잡음비 감시 기술을 이용하여 각 편광 축의 신호들을 분리하지 않고 전체 광신호대 잡음비만을 감시한다면, 한 편광 축의 신호에 대한 성능은 과대평가(overestimation)가 되고, 나머지 축의 신호에 대한 성능은 과소평가(underestimation)가 될 수 밖에 없음을 나타낸다. 하지만, 편광의존손실에 의해 각 편광 축의 광신호대 잡음비가 서로 달라지더라도, 본 발명의 감시 방법은 이를 잘 반영하며, 각각의 광신호 대 잡음비를 독립적으로 감시할 수 있음을 확인할 수 있다. 나아가, 상기의 편광모드분산과 편광의존손실이 동시에 존재할 때, 본 발명의 감시 방법이 유효함을 확인하였다.5 is a graph evaluating the influence of the polarization dependent loss on the performance of the optical signal-to-noise ratio monitoring method according to an embodiment of the present invention. In the case where the optical signal-to-noise ratios are different from each other, the results of evaluating the performance of the monitoring method of the present invention are shown. To this end, the loss of the two optical paths of the polarization multiplexer for generating the optical signal is intentionally different. Therefore, the loss difference in the optical path means polarization dependent loss. After passing through the polarization multiplexer, the optical amplifier was used so that the total optical signal-to-noise ratio of the two polarization axes was always 20 dB. In Fig. 5, the square symbol represents the optical signal-to-noise ratio of each polarization axis measured using the monitoring method of the present invention, and the straight line represents the theoretically calculated optical signal-to-noise ratio value. Referring to FIG. 5, if only the entire optical signal-to-noise ratio is monitored without separating signals of each polarization axis using conventional optical signal-to-noise ratio monitoring technology, the performance of the signal of one polarization axis becomes overestimation and the rest The performance of the signal on the axis represents an underestimation. However, even if the optical signal-to-noise ratio of each polarization axis is changed by the polarization dependent loss, the monitoring method of the present invention reflects this well, and it can be seen that each optical signal-to-noise ratio can be independently monitored. Furthermore, when the polarization mode dispersion and the polarization dependent loss exist simultaneously, it was confirmed that the monitoring method of the present invention is effective.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광신호 대 잡음비 감시 방법을 적용함에 있어서 PDM-QPSK 신호에 편광모드분산과 편광의존손실이 동시에 존재할 때, 이들이 감시 성능에 미치는 영향을 평가한 그래프, 즉 편광모드분산이 5에서 25ps, 편광의존손실이 0에서 6dB까지 변할 때, 본 발명의 감시 방법을 이용하여 측정한 광신호 대 잡음비의 오차를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 감시 방법은 편광모드분산과 편광의존손실이 동시에 존재하더라도, 각 편광 축의 광신호대 잡음비를 정확하게 감시할 수 있음을 알 수 있다.
6 is a graph evaluating the influence of the polarization mode dispersion and the polarization dependent loss on the PDM-QPSK signal when the optical signal-to-noise ratio monitoring method according to the embodiment of the present invention is present at the same time, that is, polarization When the mode variance varies from 5 to 25 ps and the polarization dependent loss varies from 0 to 6 dB, it represents the error of the optical signal to noise ratio measured using the monitoring method of the present invention. Referring to FIG. 6, it can be seen that the monitoring method of the present invention can accurately monitor the optical signal-to-noise ratio of each polarization axis even when polarization mode dispersion and polarization dependent loss exist simultaneously.
100: 광신호 대 잡음비 감시 장치
110: 편광 다이버시티 코히어런트 믹서
112: 지역발진기(Local Oscillator; LO)
114: 이중 편광 광 하이브리드(dual-polarization optical hybrid)
116: 광검출기(photo detector; PD)
120: 지연 탭 샘플링부
130: A/D 변환기(ADC)
140: 디지털 처리부
100: optical signal to noise ratio monitoring device
110: polarization diversity coherent mixer
112: Local Oscillator (LO)
114: dual-polarization optical hybrid
116: photo detector (PD)
120: delay tap sampling unit
130: A / D converter (ADC)
140: digital processing unit
Claims (6)
상기 광신호를 편광 다이버시티 코히어런트 믹싱을 통해 수신하는 단계와;
샘플링 주파수가 감시하고자 하는 광신호의 비트 레이트(bit rate)에 비해 현저히 낮은 비동기식 지연 탭 샘플링 기술을 이용하여 샘플링된 표본들의 크기 히스토그램으로부터 구해지는 크기 품질 지수를 이용하여 광신호 대 잡음비를 감시하는 단계를 구비하되,
상기 편광다중화된 광신호의 두 편광 축 사이에서 편광모드분산 등으로 발생하는 코히어런트 누화의 영향을 제거하기 위해 유니터리(unitary) 행렬 변환을 적용하는 것을 특징으로 하는 광신호 대 잡음비 감시 방법.In monitoring the optical signal-to-noise ratio of the polarized multiplexed optical signal in the optical link of the optical communication system using the polarization multiplexing method,
Receiving the optical signal through polarization diversity coherent mixing;
Monitoring the optical signal-to-noise ratio using a magnitude quality index derived from the magnitude histogram of the samples sampled using an asynchronous delay tap sampling technique whose sampling frequency is significantly lower than the bit rate of the optical signal to be monitored. Provided with
And a unitary matrix transformation is applied to eliminate the effects of coherent crosstalk generated by polarization mode dispersion between two polarization axes of the polarization multiplexed optical signal.
상기 유니터리 행렬 변환 방법은,
및 PDM-QPSK 광신호의 초기 조건인
를 이용하여 두 편광 축의 신호 성분을 분리하는 것을 특징으로 하는 광신호대 잡음비 감시 방법,
여기서, (Ein,x, Ein,y)와 (Ex, Ey)는 상기 광 링크에 입사되는 PDM-QPSK 신호의 두 편광 성분과 감시 기술을 이용하여 수신된 두 편광 성분이며, T는 상기 광 링크에 존재하는 편광모드분산과 편광 회전 정도를 나타내는 존스(Jones) 행렬이고, α와 δ는 두 편광 축 사이의 광 파워 분배 및 위상 지연 차를 각각 나타낸다.The optical signal of claim 1, wherein the optical signal is a PDM-QSPK (Polarization Division Multiplexing-Quadrature Phase Shift Keying) optical signal.
The unitary matrix transformation method,
And initial conditions of the PDM-QPSK optical signal
Optical signal to noise ratio monitoring method, characterized in that for separating the signal components of the two polarization axes using
Here, (E in, x , E in, y ) and (E x , E y ) are two polarization components of the PDM-QPSK signal incident on the optical link and two polarization components received using a monitoring technique, T Is a Jones matrix representing the polarization mode dispersion and the degree of polarization rotation present in the optical link, and α and δ represent optical power distribution and phase delay differences between two polarization axes, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100051336A KR101098588B1 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100051336A KR101098588B1 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110131747A KR20110131747A (en) | 2011-12-07 |
| KR101098588B1 true KR101098588B1 (en) | 2011-12-27 |
Family
ID=45500071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100051336A KR101098588B1 (en) | 2010-05-31 | 2010-05-31 | Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101098588B1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103650381B (en) * | 2013-07-19 | 2016-02-03 | 华为技术有限公司 | A kind of OSNR detection, device and system |
| KR101688789B1 (en) * | 2015-05-08 | 2017-01-02 | 한국과학기술원 | Nonlinearity-tolerant OSNR estimation method and apparatus for coherent communication systems |
-
2010
- 2010-05-31 KR KR1020100051336A patent/KR101098588B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110131747A (en) | 2011-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9608722B2 (en) | Method and apparatus for measuring quality parameters of optical transmission channel | |
| EP2129011A1 (en) | Monitor circuit for monitoring property of optical fiber transmission line and quality of optical signal | |
| Faruk et al. | In-band estimation of optical signal-to-noise ratio from equalized signals in digital coherent receivers | |
| WO2007041808A1 (en) | Method and apparatus for sampled optical signal monitoring | |
| US20180331760A1 (en) | Optical Network Span Sensing | |
| Lundberg et al. | In-band OSNR monitoring of PM-QPSK using the Stokes parameters | |
| Olsson et al. | RF-assisted optical dual-carrier 112 Gbit/s polarization-multiplexed 16-QAM transmitter | |
| US20090162074A1 (en) | Wavelength dispersion compensation control method and wavelength dispersion compensation control device | |
| US7218850B2 (en) | Apparatus and method for monitoring signal-to-noise ratio in optical transmission systems | |
| KR101098588B1 (en) | Optical signal-to-noise ratio monitoring method for polarization-multiplexed optical signals | |
| US9419711B2 (en) | Measuring in-band optical signal-to-noise ratio (OSNR) | |
| Sui et al. | OSNR monitoring in the presence of first-order PMD using polarization diversity and DSP | |
| EP2040398A1 (en) | Method and apparatus for coherent detection of optical signals | |
| Dods et al. | Asynchronous sampling for optical performance monitoring | |
| Hahn et al. | Monitoring of generalized optical signal-to-noise ratio using in-band spectral correlation method | |
| WO2014119270A1 (en) | Light reception apparatus, light communication system, light reception method, and light reception apparatus control program storage medium | |
| US20040052523A1 (en) | System and method for measuring in-band cross-talk in optical communication systems | |
| Petersson et al. | Multi-channel OSNR monitoring for WDM networks | |
| Choi et al. | OSNR monitoring technique for PDM-QPSK signals based on asynchronous delay-tap sampling technique | |
| Okamoto et al. | Digital in-band OSNR estimation for polarization-multiplexed optical transmission | |
| AU2006301873C1 (en) | Method and apparatus for sampled optical signal monitoring | |
| Zhou et al. | Bit-rate identification using asynchronous delayed sampling | |
| Choi et al. | OSNR monitoring technique for DPSK/DQPSK signals based on self-heterodyne detection | |
| Anderson et al. | Optical performance monitoring for intelligent networks | |
| Wang et al. | Adaptive Compensation of Signal Bandwidth Narrowing through Post-ADC Finite Impulse Response Filters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141127 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161129 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |