KR101314844B1 - Apparatus for synchronization of digital signal in coherent optical receiver - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코히어런트 광 수신기의 디지털 신호 동기화 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 코히어런트 광 수신기의 디지털 신호 동기화 장치는 광선로를 통해 입력된 광신호와 국부 발진기로부터 출력된 레이저 광신호가 간섭하여 발생한 광신호의 디지털화 된 신호를 동기화하고, 이를 이용하여 복호화를 처리하는 디지털 신호 처리부와, 디지털 신호 처리부를 모니터링하여 동기화된 디지털 신호에 따라 광신호의 정보가 정상적으로 출력되도록 제어하는 디지털 신호 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.The present invention relates to a digital signal synchronization device of a coherent optical receiver. The digital signal synchronizing apparatus of the coherent optical receiver according to the present invention synchronizes the digitized signal of the optical signal generated by the interference between the optical signal input through the optical path and the laser optical signal output from the local oscillator, and processes the decoding using the optical signal. And a digital signal manager configured to monitor the digital signal processor and control information of the optical signal to be normally output according to the synchronized digital signal.
코히어런트, 광 수신기, 디지털 동기화, 광신호 Coherent, Optical Receiver, Digital Synchronization, Optical Signal
Description
본 발명은 광전송 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코히어런트 광 수신기의 디지털 동기화 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to optical transmission technology, and more particularly, to a digital synchronization device of a coherent optical receiver.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2008-F-017-01, 과제명 : 100Gbps급 이더넷 및 광전송 기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Telecommunication Research and Development. [Task management number: 2008-F-017-01, Task name: 100Gbps Ethernet and optical transmission technology development] .
1980년대 개발된 코히어런트(Coherent) 광통신 기술은 코히어런트 광 수신기에서 광의 위상(Phase)과 편광(Polarization)을 제어하기 위하여 광 위상 동기 회로(Optical phase-locked loop : PLL)나 또는 광 편광 제어기(Optical p0olarization cntroller) 등의 기술을 광학적 방법(Optical domain)으로 구현하려 하였으나, 그 효용성과 실용성이 떨어졌다.Coherent optical communication technology, developed in the 1980s, uses an optical phase-locked loop (PLL) or optically polarized light to control the phase and polarization of light in a coherent optical receiver. Although the technique such as an optical p0olarization cntroller has been attempted to be implemented in an optical domain, its utility and practicality are inferior.
1990년대 초에는 어븀 첨가 광섬유 증폭기(Erbium doped fiber amplifier : EDFA)의 발명과 함께 광증폭기를 이용하는 광통신 시스템에 대한 연구와 상업화가 활발하게 진행된 반면, 코히어런트 광통신 연구는 점점 줄어들었다. 그러나, 최근 에 집적화 회로와 디지털 신호 처리 기술(Digital signal processing : 이하 DSP라 함)의 발전으로 인하여 코히어런트 광통신 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 최근의 DSP를 이용한 코히어런트 광통신 기술의 개발은 RF/wireless 통신 기술과 비슷한 면이 많다. 그러나, DSP를 이용한 코히어런트 광통신 기술은 수십년에 걸쳐 개발된 RF/wireless 통신 기술들을 접목하여 수년 사이에 괄목할 만한 성과를 이루어내고 있다.In the early 1990s, research and commercialization of optical communication systems using optical amplifiers were actively carried out with the invention of Erbium doped fiber amplifiers (EDFAs), while coherent optical communication research was gradually reduced. However, recently, due to the development of integrated circuits and digital signal processing (DSP), interest in coherent optical communication research is increasing. Recent development of coherent optical communication technology using DSP has many similarities with RF / wireless communication technology. However, coherent optical communication technologies using DSPs have achieved remarkable results over the years by combining RF / wireless communication technologies developed over decades.
코히어런트 광 수신기는 색 분산(Chromatic dispersion)과 편광 모드 분상(Polarization mode dispersion) 등의 광선로에서 발생하는 장애 요인을 디지털적으로 보상한다. 이 같은 코히어런트 광 수신기의 코히어런트 수신 방식은 기존 방식에 비해 수신 감도(Receiver sensitivity)가 높고, ASE(Amplified spontaneous emission) 등의 잡음 요인에 더욱 강함에 따라 다양한 연구가 진행되고 있다.Coherent optical receivers digitally compensate for disturbances in optical paths such as chromatic dispersion and polarization mode dispersion. The coherent reception method of such a coherent optical receiver has a higher reception sensitivity than the conventional method and is more resistant to noise factors such as amplified spontaneous emission (ASE).
한편, 종래의 다양한 편광이나 또는 다양한 위상을 제어하는 코히어런트 광 수신기는 디지털 어답티브 이퀄라이저(Digital adaptive equalizer)를 이용하여 광선로에서 발생하는 색 분산(Chromatic dispersion), PMD(Polarization mode dispersion) 등에 의한 장애 요인을 보상하였다.Meanwhile, conventional coherent optical receivers that control various polarizations or various phases are controlled by chromatic dispersion, polarization mode dispersion (PMD), etc. generated in the optical path using a digital adaptive equalizer. Obstacles were compensated for.
또다른 종래의 코히어런트 광 수신기는 디지털 위상 측정기(Digital phase estimator) 또는 디지털 위상 동기 회로(Digital phase locked loop)를 이용하여 LO(Local oscillator)의 레이저와 입력 광신호의 레이저 주파수 차이를 보상하였다.Another conventional coherent optical receiver uses a digital phase estimator or digital phase locked loop to compensate for the laser frequency difference between the laser of the local oscillator and the input optical signal. .
한편, 일반적인 코히어런트 광 수신기는 입력되는 광신호의 동기화를 위하여 수신된 신호로부터 클럭 신호를 재생하고, 이를 이용하여 수신 신호를 재생한다. 즉, 코히어런트 광 수신기의 동기화는 아날로그 또는 디지털에 의해 클럭 재생이 이루어지고, 재생된 클럭을 이용하여 샘플러(Sampler)가 동작하여 수신 신호가 재생된다.Meanwhile, a general coherent optical receiver reproduces a clock signal from a received signal for synchronizing an input optical signal, and reproduces a received signal by using the same. That is, the synchronization of the coherent optical receiver is clocked by analog or digital, and the sampler operates using the reproduced clock to reproduce the received signal.
이와 같이, 종래의 코히어런트 광 수신기는 수신된 신호를 동기화하기 위한 구성이 매우 복잡하게 이루어져 있으며, 동기화가 가능한 심볼 속도(Symbol rate, GBaud) 영역이 제한적이어서 실제 구현이 매우 어려운 문제가 있다.As described above, the conventional coherent optical receiver has a very complicated configuration for synchronizing the received signal, and has a problem in that the actual implementation is very difficult because the limited symbol rate (GBaud) area is limited.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 코히어런트 광 수신기의 디지털 신호 동기화 기능을 개선하여, 더 넓은 영역의 심볼 속도(Symbol rate)에서도 동기화가 잘 이루어질 수 있도록 함을 목적으로 한다.An object of the present invention is to improve the digital signal synchronization function of a coherent optical receiver, so that the synchronization can be performed well at a wider symbol rate.
전술한 기술적 과제는 후술하는 본 발명의 특징적인 양상들에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 코히어런트 광 수신기의 디지털 신호 동기화 장치는 광선로를 통해 입력된 광신호와 국부 발진기로부터 출력된 레이저 광신호가 간섭하여 발생한 광신호의 디지털화 된 신호를 동기화하고, 이를 이용하여 복호화를 처리하는 디지털 신호 처리부와, 디지털 신호 처리부를 모니터링하여 동기화된 디지털 신호에 따라 광신호의 정보가 정상적으로 출력되도록 제어하는 디지털 신호 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.The above-described technical problem is achieved by the characteristic aspects of the present invention described later. The digital signal synchronizing apparatus of the coherent optical receiver according to the present invention synchronizes the digitized signal of the optical signal generated by the interference between the optical signal input through the optical path and the laser optical signal output from the local oscillator, and processes the decoding using the optical signal. And a digital signal manager configured to monitor the digital signal processor and control information of the optical signal to be normally output according to the synchronized digital signal.
본 발명의 추가적인 양상에 따른 디지털 신호 처리부는 광신호와 레이저 광신호의 주파수 차이를 보상하여 결합하는 주파수 오프셋 추정부와, 주파수가 보상되어 결합된 디지털 신호의 클럭을 동기화하는 디지털 신호 동기화부와, 동기화된 디지털 신호의 클럭을 참조하여 디지털 신호를 복호화하는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a digital signal processor includes: a frequency offset estimator for compensating and combining a frequency difference between an optical signal and a laser optical signal; a digital signal synchronizer for synchronizing a clock of a digital signal with a compensated frequency; And a decoder for decoding the digital signal with reference to the clock of the synchronized digital signal.
본 발명의 추가적인 양상에 따른 디지털 신호 처리부는 광선로에서 발생하는 다수의 장애 요소에 따라 디지털 신호로 변환된 광신호의 장애 발생 여부를 체크하 고, 그에 따라 디지털 신호로 변환된 광신호의 장애를 보상하는 광선로 장애 보상부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an additional aspect of the present invention, the digital signal processor checks whether or not a failure of an optical signal converted into a digital signal occurs according to a plurality of obstacles generated in an optical path, and thereby compensates for the failure of the optical signal converted into a digital signal. It characterized in that it further comprises a path failure compensation unit.
본 발명의 추가적인 양상에 따른 디지털 신호 관리부는 동기화된 디지털 신호가 디코더에 의해 정상적으로 복호화되는지의 여부를 검사하고, 그에 따라 디코더의 동작을 제어하는 디지털 신호 검사부와, 검사 결과 비정상적으로 판단되면, 디지털 신호 동기화부의 기설정된 조건을 초기화하는 초기 조건 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The digital signal manager according to an additional aspect of the present invention checks whether the synchronized digital signal is normally decoded by the decoder, and accordingly, the digital signal inspector that controls the operation of the decoder, and if the test result is abnormally determined, the digital signal And an initial condition setting unit for initializing the preset condition of the synchronization unit.
본 발명의 추가적인 양상에 따른 디지털 신호 관리부는 디지털 신호 동기화부로부터 동기화된 디지털 신호의 변화된 파라메타를 참조하여 동기화된 디지털 신호의 안정화 여부를 결정하는 디지털 신호 검사부와, 검사 결과 불안정한 것으로 판단되면, 디지털 신호 동기화부의 기설정된 파라메타를 초기화하하는 초기 조건 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The digital signal manager according to an additional aspect of the present invention refers to a digital signal checker for determining whether to stabilize the synchronized digital signal with reference to the changed parameters of the synchronized digital signal from the digital signal synchronizer, and if it is determined that the test is unstable, the digital signal And an initial condition setting unit for initializing predetermined parameters of the synchronization unit.
본 발명의 이 같은 양상에 따라, 디지털 신호 관리부는 디코더를 통해 광신호의 디지털 신호가 정상적으로 복호화되는지 또는 광신호의 디지털 신호가 안정화상태에서 동기화되었는지를 검사함으로써, 넓은 영역의 심볼 속도에서도 안정된 디지털 동기화가 구현될 수 있다.According to this aspect of the present invention, the digital signal management unit checks whether the digital signal of the optical signal is normally decoded through the decoder or whether the digital signal of the optical signal is synchronized in a stable state, thereby ensuring stable digital synchronization even at a wide range of symbol rates. Can be implemented.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 코히어런트 광 수신기의 디지털 동기화 장치는 다른 동기화 방식에 비해 더 넓은 영역의 심볼 속도에서도 입력된 광신호에 대한 안정된 디지털 동기화가 구현될 수 있는 효과가 있다.As described above, the digital synchronization apparatus of the coherent optical receiver according to the present invention has an effect that stable digital synchronization with respect to an input optical signal can be realized even at a symbol speed of a wider area than other synchronization schemes.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention through these embodiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기의 블록도이다.1 is a block diagram of a coherent optical receiver in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코히어런트 광 수신기는 국부 발진기(100), 광 하이브리드(200), 포토 리시버(300, 310), 아날로그 디지털 변환부(400), 디지털 신호 제어 관리부(500)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the coherent optical receiver according to the present invention includes a
국부 발진기(Local oscillator)(100)는 레이저의 광신호를 출력한다. 광 하이브리드(Optical hybrid)(200)는 광선로를 통해 입력된 광신호와 국부 발진기(100)에서 출력된 레이저 광신호를 입력받아 두 광신호를 결합한다. 이후, 광 하이브리드(200)는 결합된 두 광신호를 90°의 위상 차이로 출력한다. 포토 리시버(300, 310)는 광 하이브리드(200)로부터 90°의 위상 차이로 출력된 광신호를 입력받아 전기 신호로 변환하여 출력한다. The
포토 리시버(Photo receiver)(300, 310)를 통해 광신호가 전기 신호로 변환되면, 아날로그 디지털 변환부(Analog-digital converter)(400)는 전기 신호로 변환된 광신호를 디지털 신호로 변환한다.When the optical signal is converted into an electrical signal through the
디지털 신호 제어 관리부(500)는 아날로그 디지털 변환부(400)로부터 변환된 광신호의 디지털 신호들을 결합하고, 이를 동기화하여 광선로를 통해 입력된 광신 호의 디지털 신호가 정상적으로 복호화되어 출력되도록 한다. 즉, 디지털 신호 제어 관리부(500)는 동기화된 광신호의 디지털 신호들을 이용하여 광선로를 통해 입력된 광신호의 정보가 정상적으로 출력되도록 한다. 이 같은 디지털 신호 제어 관리부(500)는 후술할 본 발명에 따른 디지털 동기화 장치를 포함하며, 하기에서 디지털 동기화 장치를 상세히 설명하기로 한다. 한편, 코히어런트 광 수신기는 PMD(Polarization mode dispersion) 또는 PDL(Polarization dependent loss)과 같은 편광에 관련된 장애(Impairment)를 보상하기 위하여 도 2와 같이 구성될 수 있다.The digital signal control manager 500 combines the digital signals of the optical signal converted from the analog-
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기의 블록도이다.2 is a block diagram of a coherent optical receiver in accordance with another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코히어런트 광 수신기는 국부 발진기(100), 편광 빔 스플리터(130, 150), 광 하이브리드(200, 210), 포토 리시버(300, 310, 320, 330), 아날로그 디지털 변환부(400), 디지털 신호 제어 관리부(500)를 포함한다. 편광 빔 스플리터(130)는 광선로를 통해 입력된 광신호를 두 개의 편광(x-편광, y-편광)으로 나누어 각각의 광 하이브리드(200, 210)로 전송한다. 또한, 편광 빔 스플리터(150)는 국부 발진기(100)로부터 출력된 레이저 광신호가 입력되면, 입력된 레이저 광신호를 두 개의 편광(x-편광, y-편광)으로 나누어 각각의 광 하이브리드(200, 210)로 전송한다. 각각의 광 하이브리드(200, 210)는 각각의 편광 빔 스플리터(130, 150)로부터 입력된 광신호와 레이저 광신호의 편 광(x-편광, y-편광)을 결합한다.As shown, the coherent optical receiver in accordance with the present invention comprises a
이후, 각각의 광 하이브리드(200, 210)는 간섭하여 결합된 광신호를 90°의 위상 차이로 출력한다. 광 하이브리드(200)와 연결된 포토 리시버(300, 310)는 광 하이브리드(200)로부터 90°의 위상 차이로 출력된 광신호의 x-편광을 입력받아 전기 신호로 변환하여 출력한다. 그리고, 광 하이브리드(210)와 연결된 포토 리시버(320, 330)는 광 하이브리드(210)로부터 90°의 위상 차이로 출력된 광신호의 y-편광을 입력받아 전기 신호로 변환하여 출력한다.Then, each of the
이후, 아날로그 디지털 변환부(Analog-digital converter)(400)는 각각의 포토 리시버(300, 310, 320, 330)로부터 전기 신호로 변환된 광신호를 디지털 신호로 변환한다. 디지털 신호 제어 관리부(500)는 아날로그 디지털 변환부(400)로부터 변환된 광신호의 디지털 신호들을 결합하고, 이를 동기화하여 광선로를 통해 입력된 광신호의 디지털 신호가 정상적으로 복호화되어 출력되도록 한다. 즉, 디지털 신호 제어 관리부(500)는 동기화된 디지털 신호를 이용하여 광선로를 통해 입력된 광신호의 정보가 정상적으로 출력되도록 한다. 이와 같이, 코히어런트 광 수신기는 광선로를 통해 입력된 광신호의 편광을 국부 발진기(100)로부터 출력된 레이저 광신호의 편광과 일치시켜 주어야 할 필요가 없으며, PMD(Polarization mode dispersion) 또는 PDL(Polarization dependent loss)과 같은 편광에 관련된 장애를 보상할 수 있다. 이하에서는 코히어런트 광 수신기에서 디지털 신호를 동기화하는 디지털 신호 제어 관리부(500) 내의 디지털 동기화 장치를 상세히 설명하기로 한다.Thereafter, the analog-
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 복호화되는 디지털 신호의 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of a digital synchronization device that determines whether to synchronize according to a state of a digital signal decoded in a coherent optical receiver according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 디지털 동기화 장치는 디지털 신호 처리부(515)와 디지털 신호 관리부(550)를 포함한다. 디지털 신호 처리부(515)는 광선로를 통해 입력된 광신호와 국부 발진기(100)로부터 출력된 레이저 광신호가 간섭하여 발생한 광신호의 디지털화 된 신호를 동기화하고, 이를 이용하여 복호화를 처리한다. 이 같은 디지털 신호 처리부(515)는 주파수 오프셋 추정부(510), 디지털 신호 동기화부(520), 광선로 장애 보상부(530), 디코더(540)를 포함한다.As shown, the digital synchronization device according to the present invention includes a digital signal processor 515 and a digital signal manager 550. The digital signal processor 515 synchronizes the digitized signal of the optical signal generated by the interference between the optical signal input through the optical path and the laser optical signal output from the
주파수 오프셋 추정부(510)는 광선로를 통해 입력된 광신호와 국부 발진기(100)로부터 출력된 레이저 광신호의 주파수 차이를 보상한다. 즉, 광신호와 레이저 광신호는 아날로그 디지털 변환부(400)에 의해 디지털 신호로 변환됨에 따라 원래 가지고 있던 주파수도 변환된다. 이에 따라, 주파수 오프셋 추정부(510)는 광신호와 레이저 광신호의 주파수 차이를 추정하고, 추정된 주파수 차이를 이용하여 보상한다. 디지털 신호 동기화부(520)는 주파수 오프셋 추정부(510)를 통해 주파수가 보상된 디지털 신호를 동기화한다. 이 같은 디지털 신호 동기화부(520)는 도 4와 같이 구성될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 동기화부의 구성을 도시한 블럭도이다.4 is a block diagram showing a configuration of a digital signal synchronization unit according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 디지털 신호 동기화부(520)는 타이밍 분할 회로(521), 타이밍 에러 검출부(522), 루프 필터부(523), 타이밍 처리부(524)를 포함한다.As shown, the
타이밍 분할 회로(521)는 주파수 오프셋 추정부(510)를 통해 주파수가 보상된 디지털 신호의 샘플 값들 사이의 값을 계산한다. 즉, 타이밍 분할 회로(521)는 후술할 각각의 구성들을 통해 피드백된 최소한의 에러값을 이용하여 새로운 디지털 신호 시퀀스(Sequence)를 만들어 낸다. 이 같은 방식을 통해 생성된 디지털 신호 시퀀스는 전송 신호의 심볼(Symbol)의 중앙에서 샘플링된 값과 같게 된다.The
타이밍 에러 검출기(522)는 타이밍 분할 회로(521)를 통해 디지털 신호의 샘플 값들을 계산함에 따라 발생한 타이밍 에러에 해당하는 에러값을 계산한다. 예를 들어 PSK(Phase shift keying) 신호인 경우, 타이밍 에러 검출기(522)는 PSK 신호의 특성을 이용하여 다음과 같은 식을 통해 에러값을 계산한다.The timing error detector 522 calculates an error value corresponding to a timing error generated by calculating sample values of the digital signal through the
상술한 바와 같이, 타이밍 에러 검출기(522)는 PSK 신호인 경우 수학식 1을 통해 타이밍 에러에 대한 에러값을 계산한다. 비례 적분 구조를 가지도록 설계된 루프 필터(Loop filter)(523)는 타이밍 에러 검출기(522)의 수학식 1을 통해 계산된 에러값을 이용하여 출력값을 계산한다. 이후, 타이밍 처리부(524)는 루프 필 터(523)의 출력값으로부터 에러값이 최소값이 되도록 타이밍 분할 회로(521)로 피드백한다. 이에 따라, 타이밍 분할 회로(521)는 피드백된 에러값이 최소가 되도록 새로운 디지털 신호 시퀀스(Sequence)를 만들고, 이 같이 생성된 디지털 신호 시퀀스는 심볼(Symbol)의 중앙에서 샘플링된 값과 같게 됨어 디지털 신호가 동기화된다.As described above, the timing error detector 522 calculates an error value for the timing error through Equation 1 in the case of the PSK signal. The
광선로 장애 보상부(530)는 광선로에서 발생하는 다수의 장애 요소에 따라 디지털 신호로 변환된 광신호의 장애 발생 여부를 체크하고, 그에 따라 디지털 신호로 변환된 광신호의 장애를 보상한다. 즉, 광신호는 광선로를 통해 전송됨에 따라 색 분산(Chromatic dispersion)이나 편광 모드 분산(Polarization mode dispersion) 등과 같은 장애가 발생하게 된다. 이에 따라, 광선로 장애 보상부(530)는 디지털 신호 동기화부(520)를 통해 디지털 신호가 동기화되면, 광선로를 통해 입력된 광신호에 발생한 장애를 보상한다. 이 같은 광선로 장애 보상부(530)는 도 5와 같이 디지털 신호 동기화부(520)를 통해 디지털 신호의 클럭이 동기화되기 전에 광신호의 장애를 보상할 수 있다.The optical
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 복호화되는 디지털 신호의 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a digital synchronization device that determines whether to synchronize according to a state of a digital signal decoded in a coherent optical receiver according to another embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 주파수 오프셋 추정부(510)를 통해 디지털 신호로 변환된 광신호와 레이저 광신호의 주파수가 보상되면, 광선로 장애 보상부(530)는 광선로 를 통해 입력된 광신호의 장애를 보상한다. 상술한 바와 같이, 광신호는 광선로를 통해 전송됨에 따라 색 분산이나 편광 모드 분산 등과 같은 장애가 발생하게 된다. 이에 따라, 광선로 장애 보상부(530)는 광신호에 발생된 장애를 보상하고, 디지털 신호 동기화부(520)는 장애가 보상된 디지털 신호의 클럭을 동기화한다.As shown, when the frequency of the optical signal and the laser optical signal converted into a digital signal by the frequency offset
이와 같이, 디지털 신호 동기화부(520)를 통해 디지털 신호의 클럭이 동기화된 이후 광신호의 장애가 보상되거나 또는 광신호의 장애가 보상된 이후 디지털 신호 동기화부(520)를 통해 디지털 신호가 동기화되면, 디코더(540)는 동기화된 디지털 신호를 이용하여 광선로를 통해 입력된 광신호의 디지털 신호를 복호화한다.As such, when the digital signal is synchronized through the digital
디지털 신호 관리부(550)는 동기화된 디지털 신호에 따라 광선로를 통해 입력된 광신호의 정보가 정상적으로 출력되도록 제어한다. 이 같은 디지털 신호 관리부(550)는 디지털 신호 검사부(551)와 초기 조건 설정부(553)을 통해 달성할 수 있다. 디지털 신호 검사부(551)는 동기화된 디지털 신호가 디코더(540)에 의해 정상적으로 복호화되는지의 여부를 검사하고, 그에 따라 디코더(540)의 동작을 제어한다. 즉, 디지털 신호 검사부(551)는 디코더(540)에서 동기화된 디지털 신호가 정상적으로 복호화되는지의 여부를 검사하여 비정상적으로 복호화되는 것으로 판단되면, 기존에 동작중인 디코더(540)의 동작이 멈추도록 제어한다. 이후, 초기 조건 설정부(553)는 검사 결과 비정상적으로 판단되면, 디지털 신호 동기화부(520)에 기설정된 초기 조건을 초기화한다.The digital signal manager 550 controls the information of the optical signal input through the optical path to be normally output according to the synchronized digital signal. The digital signal manager 550 may be achieved through the digital signal inspector 551 and the
이에 따라, 디지털 신호 동기화부(520)는 디지털 신호의 동기화를 재수행함으로써, 디코더(540)에서 디지털 신호가 정상적으로 복호화되어 광신호의 정보가 정상적으로 출력될 수 있다. 한편, 본 발명의 추가적인 양상에 따라, 디지털 신호 관리부(550)는 도 6 또는 도 7과 같이 디지털 신호 동기화부(520)를 검사한다.Accordingly, the digital
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 동기화된 디지털 신호의 안정화 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치를 도시한 블럭도이다. 그리고, 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 동기화된 디지털 신호의 안정화 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치를 도시한 블럭도이다.6 is a block diagram illustrating a digital synchronization device for determining whether to synchronize according to a stabilized state of a digital signal synchronized in a coherent optical receiver according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram illustrating a digital synchronization device for determining whether to synchronize according to a stabilization state of a digital signal synchronized in a coherent optical receiver according to another embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 디지털 신호 관리부(550)의 디지털 신호 검사부(551)는 디지털 신호 동기화부(520)로부터 동기화된 디지털 신호의 변화된 파라메터를 참조하여 동기화된 디지털 신호의 안정화 여부를 결정한다. 디지털 신호 검사부(551)를 통해 검사 결과 불안정한 것으로 판단되면, 초기 조건 설정부(553)는 디지털 신호 동기화부(520)에 기설정된 파라메타를 초기화한다. 이 같이, 디지털 신호 동기화부(520)는 초기화된 파라메타 정보를 이용하여 디지털 신호의 안정화된 동기화를 재수행하게 된다. 초기 조건 설정부(553)를 통해 파라메타 정보가 초기화된 디지털 신호 동기화부(520)는 디지털 신호의 안정화된 동기화가 되도록 재수행한다. 이에 따라, 디지털 신호의 동기화가 재수행되면, 광선로 장애 보상부(530)는 디지털 신호로 변환된 광신호의 장애를 보상한다. 이후, 디코더(540)는 광선로 장애 보상부(530)를 통해 장애가 보상되어 동기화된 디지털 신호를 정상적으로 복호화됨으로써, 광신호의 정보가 정상적으로 출력될 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the digital signal inspecting unit 551 of the digital signal managing unit 550 determines whether to stabilize the synchronized digital signal with reference to the changed parameters of the digital signal synchronized from the digital
한편, 디지털 신호 검사부(551)는 도 7에 도시된 바와 같이 광선로 장애 보상부(530)를 통해 광신호의 장애가 보상된 디지털 신호를 동기화하는 디지털 신호 동기화부(520)로부터 동기화된 디지털 신호의 변화된 파라메터를 참조하여 동기화된 디지털 신호의 안정화 여부를 결정할 수 있다. 디지털 신호 검사부(551)를 통해 검사 결과 불안정한 것으로 판단되면, 초기 조건 설정부(553)는 디지털 신호 동기화부(520)에 기설정된 파라메타를 초기화한다. 이에 따라, 디지털 신호 동기화부(520)는 초기화된 파라메타 정보를 이용하여 디지털 신호의 안정화된 동기화를 재수행한다. 이에 따라, 광선로를 통해 입력된 광신호는 도 8과 같이 넓은 영역의 심볼 속도에서도 안정화된 디지털 동기화가 이루어 질 수 있다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 7, the digital signal inspecting unit 551 synchronizes the digital signal synchronized from the digital
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 동기화 장치를 이용한 광신호의 비트 에러율 결과를 도시한 그래프이다.8 is a graph illustrating bit error rate results of optical signals using a digital synchronization device according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 광선로를 통해 입력된 광신호는 QPSK(Quarternary phase shift keying) 방식으로 변조되었으며, 심볼 속도는 10 Gbaud 근처의 값으로 설정하였다. 그 결과, QPSK의 심볼 속도가 9.0 ~ 10.7 Gbaud로 많이 변화하였음에도 불구하고, 비슷한 값의 비트 에러 비율(bit error rate)을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명인 디지털 동기화 장치를 이용함에 따라, 입력된 광신호는 넓은 영역의 심볼 속도에서도 안정화된 디지털 동기화가 구현될 수 있다.As shown, the optical signal input through the optical path was modulated by a quaternary phase shift keying (QPSK) scheme, and the symbol rate was set to a value near 10 Gbaud. As a result, even though the symbol rate of QPSK varies greatly from 9.0 to 10.7 Gbaud, it can be seen that a similar bit error rate can be obtained. That is, by using the digital synchronization device of the present invention, the input optical signal can be stabilized digital synchronization at a wide range of symbol rates.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기의 블록도,1 is a block diagram of a coherent optical receiver in accordance with one embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기의 블록도,2 is a block diagram of a coherent optical receiver in accordance with another embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 복호화되는 디지털 신호의 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치의 구성을 도시한 블록도,3 is a block diagram illustrating a configuration of a digital synchronization device that determines whether to synchronize according to a state of a digital signal decoded in a coherent optical receiver according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 신호 동기화부의 구성을 도시한 블럭도,4 is a block diagram showing the configuration of a digital signal synchronization unit according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 복호화되는 디지털 신호의 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치의 구성을 도시한 블록도,FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a digital synchronization device that determines whether to synchronize according to a state of a digital signal decoded in a coherent optical receiver according to another embodiment of the present invention; FIG.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 동기화된 디지털 신호의 안정화 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치를 도시한 블럭도,6 is a block diagram illustrating a digital synchronization device for determining whether to synchronize according to a stabilization state of a digital signal synchronized in a coherent optical receiver according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 코히어런트 광 수신기에서 동기화된 디지털 신호의 안정화 상태에 따라 동기화 여부를 결정하는 디지털 동기화 장치를 도시한 블럭도,7 is a block diagram illustrating a digital synchronization device for determining whether to synchronize according to a stabilized state of a digital signal synchronized in a coherent optical receiver according to another embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 동기화 장치를 이용한 광신호의 비트 에러율 결과를 도시한 그래프.8 is a graph showing the bit error rate results of the optical signal using the digital synchronization device according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 국부 발진기 130, 150 : 편광 빔 스플리터100: local oscillator 130, 150: polarized beam splitter
200, 210 : 광 하이브리드 300, 310, 320, 330 : 포토 리시버200, 210:
400 : 아날로그 디지털 변환부 500 : 디지털 신호 제어 관리부400: analog to digital conversion unit 500: digital signal control management unit
510 : 주파수 오프셋 추정부 515 : 디지털 신호 처리부510: frequency offset estimator 515: digital signal processor
520 : 디지털 신호 동기화부 530 : 광선로 장애 보상부520: digital signal synchronization unit 530: optical path failure compensation unit
540 : 디코더 550 : 디지털 신호 관리부540: decoder 550: digital signal management unit
551 : 디지털 신호 검사부 553 : 초기 조건 설정부551: digital signal inspection unit 553: initial condition setting unit
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