KR101347294B1

KR101347294B1 - 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치 및 위상 오프셋 제어 방법

Info

Publication number: KR101347294B1
Application number: KR1020100070530A
Authority: KR
Inventors: 정환석; 장순혁; 이정찬; 김광준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2010-07-21
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2014-01-03
Anticipated expiration: 2030-07-21
Also published as: KR20120009810A; US8565620B2; US20120020676A1

Abstract

차동 사분위상 천이변조 방식(DQPSK)의 광수신 장치 및 오프셋 제어방법에 관한 것으로, 광신호를 수신하여 수신된 광신호를 1비트만큼 지연시켜 지연전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행하고, 신호간 간섭 결과를 이용하여 제어 신호를 생성하여, 생성된 제어신호에 의해 상기 신호간 간섭에 대한 위상 오프셋을 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법에 의해 광지연 간섭계에서 지연신호와 지연되지 않은 신호간 위상 옵셋을 정확히 제어할 수 있어, 광지연 간섭계의 전달 특성을 최적화할 수 있다.

Description

차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치 및 위상 오프셋 제어 방법{Optical receiving apparatus and method for controlling phase offset for differential quadrature phase shift keying}

본 발명은 광수신 장치에 관한 것으로, 특히 차동 사분위상 천이변조 방식(DQPSK)의 광수신 장치 및 오프셋 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호: 2008-F-017-02, 과제명: 100Gbps급 이더넷 및 광전송기술 개발]

광신호의 위상을 변화시킴으로써 정보를 전송하는 차동 사분 위상천이 방식(DQPSK: differential quadrature)은 광 신호 세기를 변화시키는 온/오프 키(on-off keying) 방식에 비해 장거리 전송이 가능하다는 장점이 있다.

위상이 변조된 광 신호를 수신하기 위해서는 수신단의 광검출기(photo-detector) 앞 단에 위상 변조된 신호를 세기 변조된 광신호로 변환하는 광 지연 간섭계(optical delay interferometer)가 구비된다.

광 지연 간섭계의 전달 특성은 입력 파장에 대해 의존성을 갖는다. 따라서 지연된 신호와 지연되지 않은 본 신호 간에 위상 차이를 적절히 주어야 위상 변조된 신호를 세기 변조된 신호로 변환할 수 있다.

본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 차동 사분위상 천이변조 방식(DQPSK)으로 변조된 광신호를 수신하는 광지연 간섭계의 전달 특성을 최적화 하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제는 광신호를 수신하여 수신된 광신호를 비트만큼 지연시켜 지연전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행하고, 신호간 간섭 결과를 이용하여 제어 신호를 생성하여, 생성된 제어신호에 의해 상기 신호간 간섭에 대한 위상 오프셋을 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법에 의해 달성된다.

이때, 신호간 간섭을 수행하는 것은 수신된 광신호를 분리하고, 분리된 신호에 대해 지연 전 신호와 지연 후 신호간 보강 간섭을 수행하여 분리된 신호에 대해 지연 전 신호와 지연 후 신호간 소멸 간섭을 수행하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 기술적 과제는 수신된 광신호를 비트만큼 지연시키고 지연전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행하는 지연 간섭계와 지연 간섭계에서의 간섭 결과를 이용하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호에 의해 상기 지연 간섭계의 위상 오프셋을 제어하는 위상 오프셋 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치에 의해서도 달성된다.

일 양상에 있어서 지연 간섭계는 수신된 광신호를 비트만큼 지연시키고 지연전 신호와 지연 후 신호간 보강 간섭을 수행하는 보강 간섭부 및 수신된 광신호를 비트만큼 지연시키고 지연전 신호와 지연 후 신호간 소멸 간섭을 수행하는 소멸 간섭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 차동 사분위상 천이변조 방식으로 변조된 광신호를 수신한 광지연 간섭계에서 지연신호와 지연되지 않은 신호간 위상 옵셋을 정확히 제어할 수 있어, 광지연 간섭계의 전달 특성을 최적화할 수 있다.

또한, 광지연 간섭계의 위상 옵셋을 적절히 제어하여 위상 변조된 광신호를 진폭 변조된 전기 신호로 변환하고, 유효한 데이터가 복구되도록 진폭변조 된 신호를 제어할 수 있다. 따라서 낮은 심볼 레이트(symbol rate)를 가지고도 높은 데이터 속도를 갖는 광신호를 수신할 수 있고, 광 수신기를 저속 회로로 제어 가능하기 때문에, 경제적이고 자동화된 광 수신기의 구현이 가능하다는 효과가 도출된다.

도 1 은 일 실시예에 따른 광 수신 장치의 블록도,
도 2 는 위상 오프셋 값에 따른 보강/소멸 간섭 포트의 출력 신호 크기를 도시한 그래프 예시도,
도 3 은 일 실시예에 따른 위상 오프셋 값에 따른 제어 신호의 변화량을 도시한 그래프,
도 4 는 일 실시예에 따른 위상 오프셋 값에 따른 제어 신호의 변화를 도시한 그래프,
도 5 는 일 실시예에 따른 위상 오프셋값에 따른 제어 신호의 변화를 도시한 그래프,
도 6은 일 실시예에 따른 위상 오프셋 제어 방법의 흐름도,
도 7은 다른 실시예에 따른 위상 오프셋 제어 방법의 흐름도,
도 8은 또 다른 실시예에 따른 위상 오프셋 제어 방법의 흐름도,
도 9는 일 실시예에 따른 광 신호 수신 방법의 흐름도이다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 일 실시예에 따른 광 수신 장치의 블록도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 광 수신 장치는 지연간섭부(100), 광전 변환부(110), 제어부(120), 차동 증폭기(130-1,130-2), 디시리얼라이저(140), 및 데이터 복구부(150)를 포함한다.

지연 간섭부(100)는 수신되는 지연 전 신호와, 지연 전 신호를 1 비트만큼 지연 시킨 신호 간 간섭을 수행한다. 지연 간섭부(100)는 각각이 +π/4, - π/4만큼 위상 변화를 발생시키는 두 개의 지연 간섭을 수행한다.

입력된 광 신호는 둘로 나뉘어 각각 지연 간섭부(100)의 제 1 지연 간섭계(102)와 제 2 지연 간섭계(105)로 입력된다. 이때, 지연 간섭부의 제 1 지연 간섭계(102)와 제 2 지연 간섭계(105)는 수신되는 지연 전 신호와 1 비트만큼 지연 시킨 지연 후 신호간 위상 차가 각각 +π/4, - π/4만큼 나도록 조절해야 한다. 일 실시예에 있어서, 각각의 지연 간섭계는 지연 전 신호와 지연 후 신호 간 간섭을 수행하여 두개의 단자로 출력하는데, 하나의 포트로는 보강 간섭(constructive interference)을 수행한 결과를, 다른 하나의 포트로는 소멸 간섭(destructive interference)을 수행한 결과를 출력한다.

광전 변환부는 다수의 포토 다이오드(110-1,110-2,110-3,110-4)를 포함하며, 제 1 지연 간섭계(102)와 제 2 지연 간섭계(105) 각각에서 출력된 광 신호를 전기적 신호로 변환한다.

차동 증폭기(130-1,130-2)는 광전 변환부에서 출력되는 전기적 신호를 차동 증폭하여 출력한다. 예를 들어 광전 변환부는 제 1 지연 간섭계(102)에서 출력되는 지연 전 신호와 지연 후 신호를 수신하는 두 개의 포토다이오드(110-1, 110-2)와 제 2 지연 간섭계(105)에서 출력되는 지연 전 신호와 지연 후 신호를 수신하는 두 개의 포토다이오드(110-3, 110-4)를 포함하여 총 4개의 포토다이오드를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.

차동 증폭기(130-1,130-2)에서 출력된 전기 신호는 각각 DQPSK방식의 수신기에서 I채널(in-phase) 데이터와 Q채널(quadrature) 데이터에 대응된다. 차동 증폭기(130-1,130-2)에서 증폭된 고속의 신호는 여러 개의 저속 신호로 역 다중화하는 디시리얼라이저(De-serializer, 140)로 입력된다.

디시리얼라이저(140)는 후술할 데이터 제어부(124)의 제어에 따라 입력되는 두 개의 데이터를 서로 바꾸거나(swap), 하나 혹은 두 개 채널 데이터를 모두 반전(invert)하여 프레이머(framer)에서 유효 데이터가 복구되도록 한다.

그리고 디시리얼라이저(140)에서 출력되는 저속의 병렬 데이터는 데이터 복구부(150)로 입력된다. 일 실시예에 있어서 데이터 복구부(150)는 프레이머(framer)로 구현될 수 있다. 데이터 복구부(150)가 송신기에서 보낸 미리 정해진 코드를 수신하여 유효 데이터를 복구할 수 있다.

일 실시예에 있어서 DQPSK 방식의 광수신기에서는 광 지연 간섭계에서 위상 오프셋(offset)이 +π/4, - π/4가 발생하도록 제어해야 한다. 그리고 이 같은 위상 오프셋에 따른 광 지연 간섭계의 전달 특성은 광신호의 파장과 동작 온도에 따라 변하기 때문에 지연 간섭계의 위상 값을 최적으로 지속적으로 제어할 필요가 있다.

그런데 지연 간섭계에서는 실제 발생되는 절대적인 위상 오프셋(offset) 값을 알 수 없다. 위상 오프셋 값이 +π/4, - π/4에서 어느 정도 이상 벗어나게 되면, 두 개의 지연 간섭계의 위상 오프셋 설정 값이 바뀔 수도 있다. 또한 RF 증폭기 및 광전/전광 변환부에서 데이터(data)의 위상이 반전될 때에는 복구된 I 채널과 Q채널이 서로 바뀌거나 위상이 반전될 수 있다. 본 발명은 지연 간섭계의 동작점을 최적화하고, 유효한 I채널과 Q 채널의 데이터를 복구할 수 있는 방법을 제안한 것이다.

위상 오프셋 제어부(122)는 제 1 지연 간섭계(102)와 제 2 지연 간섭계(105)에서의 간섭 결과를 이용하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호에 의해 지연 간섭계들의 위상 오프셋을 제어한다. 위상 오프셋 제어부(122)에서의 위상 오프셋 제어 과정에 대해서는 후술한다.

데이터 제어부(124)는 데이터 복구부(150)에서 복구된 유효 데이터를 모니터링하여 유효 채널 데이터가 복구되었는지 여부를 모니터링하고, 유효 채널 데이터가 복구되도록 디시리얼라이저(140)에서의 직렬데이터의 교환 혹은 반전을 제어한다.

또한, 데이터 제어부(124)는 지연 간섭계에서의 간섭 결과 및 제어신호를 이용하여 위상을 가변시켜 유효 채널 데이터가 복구되도록 지연 간섭계들(102,105)의 위상 이동을 제어한다.

전술한 바와 같이 지연 간섭계들(102,105)에서 위상 오프셋 설정값이 바뀌거나, RF 증폭기 및 광전/전광 변환부에서 데이터의 위상이 반전될 때에는 복구된 I 채널 데이터와 Q 채널 데이터가 서로 바뀌거나 위상이 반전될 수 있다. 이 경우에는 송신기에서 보낸 정확한 데이터를 복구할 수 없다.

따라서 데이터 제어부(124)는 두 개의 지연 간섭계들로부터 수신되는 신호의 크기와 위상 오프셋 제어부(122)에서 생성되는 제어신호를 모니터링하여 서로 다른 두 개의 전기 신호가 복구되도록 제어한다. 데이터 제어부(124)는 이 후에 유효한 데이터가 복구되도록 두 전기 신호를 교환 혹은 반전시켜 미리 정해진 코드가 데이터 복구부(150)에서 복구되도록 제어한다.

또한 일 실시예에 있어서 데이터 제어부(124)는 또한 모니터링 신호가 미약하거나 추가적인 위상 옵셋 조정이 필요한 경우에는 데이터 복구부(150)에 내장된 오류 정정 코드 디코더(FEC decoder)를 이용하여 발생된 데이터 에러의 수가 최소가 되도록 부가적으로 지연 간섭계들(100,105)을 제어할 수 있다.

데이터 제어부(124)는 지연 간섭계들(100,105)에서 실제적으로 발생되는 절대적인 위상 오프셋 값을 알 수 없다. 따라서 데이터 제어부(124)는 위상 오프셋 제어부(122)에서 생성된 제어신호와, 제 1 지연 간섭계(102)에서 출력되는 I채널 신호와, 제 2 지연 간섭계(105)에서 간섭 결과로 출력되는 Q 채널 신호의 크기를 이용하여 유효 채널 데이터가 복구되도록 제어한다.

이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 위상 오프셋 제어부에서 위상 오프셋 제어및 데이터 제어부에서 데이터 판별 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 2 는 위상 오프셋 값에 따른 보강/소멸 간섭 포트의 출력 신호 크기를 도시한 그래프 예시도이다. 구체적으로 도 2 의 그래프는 광 지연 간섭계에서 위상 오프셋 값에 따른 보강 간섭 포트와 소멸 간섭 포트의 출력 신호 크기를 도시한 것이다.

도 2 를 참조하면, 위상 오프셋이 0일 경우 지연 간섭계의 하나의 포트 출력은 최대가 되고, 다른 하나의 포트 출력은 최소가 됨을 알 수 있다. 반대로 위상 오프셋이 +π혹은 -π일 경우에는 위상 오프셋이 0일 경우와 서로 뒤바뀐다.

본 발명에서는 DQPSK 신호를 수신하기 위해서는 +π/4혹은 -π/4의 위상 오프셋이 필요하고, 지연 간섭계의 위상 오프셋을 이 값을 유지할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.

도 2에서 보강 간섭 출력 신호 크기를 y₁, 소멸 간섭 출력 신호 크기 y₂를 라 할 경우, 이 신호를 광 검출기를 통해 전기적 신호로 변환한 후 제어 회로로 입력한다. 위상 오프셋 값을 x라 할 경우, 입력 신호 y₁과 y₂는 각각 cos(x)와 -cos(x) 형태를 가지며, 제어 회로에서 두 신호를 이용하여 제어신호 c₁을 만들어 낸다. 이때 제어 신호 c₁은 수학식 1과 같이 정의된다.

이때, 제어신호 c₁은 필요에 따라 적절한 값으로 증폭되거나 DC 성분이 제거되거나 또는 더해질 수 있다. 제어신호 c₂는 제어신호 c₁의 위상 오프셋에 따른 변화량, 즉 위상 오프셋(x)으로 미분하여 제곱한 값이다.

도 3 은 일 실시예에 따른 위상 오프셋 값에 따른 제어 신호의 변화량을 도시한 그래프이다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 제어신호 c₂는 위상 오프셋이 π/2만큼 바뀔 때마다 최대값을 갖는다. 따라서 제어신호 c₂가 최대가 되도록 위상 오프셋 값을 조절함으로써 I채널 혹은 Q채널 데이터를 복구할 수 있다. 만약 제어신호 c₂를 수학식 2를 통해 구하면, 제어신호 c₂의 값이 최소값이 되도록 제어 회로를 동작시켜야한다.

즉, 위상 오프셋 제어부(122)는 제어신호 c₂의 값이 최대 혹은 최소가 되도록 함으로써 가변 지연부에서 위상 오프셋이 +π/4, - π/4로 유지되게 할 수 있다. 한편, 제어신호 c₂가 최대일 때, 위상 오프셋 차이가 +π 혹은 -π만큼 나면 동일한 데이터의 위상만 반전된 I와 /I(I의 위상 반전 신호) 혹은 Q와 /Q(Q의 위상 반전 신호)가 복구되어 유효한 데이터를 수신하지 못한다.

따라서 표 1과 같이 모니터링 신호 y₁ _, y₂ 의 크기와 제어신호 c₁의 변화량의 기울기로부터 유효한 데이터의 복구가 가능하다.

데이터	y1>y2	c₁의 기울기(변화량)
Q	Yes	+
I	Yes	-
/Q	No	+
/I	No	-

표 1 은 일 실시예에 따른 광 지연 간섭계 제어과정에서 I, Q 신호의 판별 기준을 도시한 것이다. 즉, 표 1 에서 y1>y2에 의해 c₁의 위상 반전 여부가 결정되고, 제어신호 c₁의 기울기에 의해 그 시점에서 데이터가I 값인지, Q값인지, 혹은 위상만 바뀐 /I 혹은 /Q 인지가 결정된다. 즉, 데이터 제어부(124)는 표 1 의 값들로부터 유효 데이터를 파악하고, 유효 데이터가 복구되도록 위상 오프셋을 제어할 수 있다.

다른 실시예에 있어서, y₁만을 이용하여 위상 오프셋을 제어하거나, I채널 데이터와 Q채널 데이터를 판별하는 것도 가능하다.

도 4 는 일 실시예에 따른 위상 오프셋 값에 따른 제어 신호의 변화를 도시한 그래프이다.

제어신호 c₃은 수학식 3과 같이 보강 간섭 신호 y1의 위상 오프셋 x에 따른 변화량, 즉 위상 오프셋 x에 대해 미분한 후 제곱하여 만들 수 있다.

그리고 제어신호 c₄는 제어신호 c₃에 대해 다시 미분한 후 제곱한 값으로 한다.

도 4 에 도시된 그래프에서 알 수 있듯이, 제어신호 c₄는 위상 오프셋이 π/2만큼 바뀔 때마다 최대값을 갖는다. 따라서 제어회로에서는 제어신호 c₄가 최대가 되도록 위상 오프셋을 조절함으로써 지연 간섭계에서 위상 오프셋이 +π/4, - π/4를 유지하도록 할 수 있다. 아울러, 유효한 I채널 데이터 및 Q채널 데이터를 복구할 수 있다.

이때 역시 제어신호 c₄의 위상을 반전하여 그 크기가 최소가 되도록 제어 가능한 것은 자명하다. 동일한 데이터의 반전된 신호 성분 복구를 방지하기 위해 이 경우에도 모니터링 신호와 제어 신호의 위상 옵셋에 따른 변화량 기울기를 구하고, 구해진 값에 기초하여 I채널 데이터과 Q채널 데이터의 분리가 가능하다.

표 2 는 일 실 시예에 따른 I, Q 신호의 판별 기준을 도시한 것이다.

Data	y1의 기울기(변화량)	C3의 기울기(변화량)
I	+	+
Q	+	-
/I	-	+
/Q	-	-

표 2에 도시된 바와 같이 y₁의 변화량과, c₃의 변화량에 기초하여 I채널 데이터과 Q채널 데이터의 판별을 정확히 하는 것이 가능하다.

또 다른 실시예에 있어서 y₂만을 이용하여 위상 오프셋을 제어하거나, I 채널 데이터인지 Q 채널 데이터인지 판별하는 것도 가능하다. 광 지연 간섭계의 위상 오프셋을 제어하기 위해 상쇄 간섭 포트의 출력 신호 y₂만을 이용할 수 있다. 이 경우에는 제어신호 c₅ _,c₆ 을 수학식 5와 같이 생성한다.

도 5 는 일 실시예에 따른 위상 오프셋값에 따른 제어 신호의 변화를 도시한 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이 제어 신호 c₆이 최대가 되도록 위상 오프셋값을 조절함으로써 I 채널 데이터 혹은 Q 채널 데이터를 복구할 수 있다.

이때 역시, 제어 신호 c₆의 위상을 반전하여 그 크기가 최소가 되도록 제어할 수도 있다. 동일한 데이터의 반전된 신호 성분 복구를 방지하기 위해 표 2에서와 같이 모니터링 신호와 제어신호의 위상 옵셋에 따른 변화량 기울기를 구해서 I 채널과 Q 채널의 분리가 가능하다.

도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 위상 오프셋 제어 방법의 흐름도이다.

먼저, 광 신호를 수신하면(600), 수신된 광 신호를 둘로 분기시킨다.

그리고 분기된 광 신호를 각각 서로 다른 지연 간섭계로 제공한다. 지연 간섭계는 수신된 광 신호를 비트만큼 지연시켜 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행한다. 구체적으로 지연 간섭계가 각각 보강 간섭과 소멸 간섭을 수행하고, 그 결과로 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 출력한다(610).

이 후에, 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 전기적 신호로 변환하고(620),전기적 신호로 변환된 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 모니터링하여(630), 이를 이용하여 위상 오프셋 제어 신호를 생성한다(640). 그리고 생성된 제어신호에 의해 신호간 간섭에 대한 위상 오프셋을 제어한다.

이하, 간섭 신호로부터 제어 신호를 생성하고 위상 오프셋을 제어하는 과정에 대해 상세히 설명한다.

일 실시예에 있어서, 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호의 차에 기초하여 제 1 제어신호를 생성하고(640), 제 1 제어신호 c₁의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 제 2 제어 신호 c₂를 생성할 수 있다(650). 이때, 제 2 제어신호 c₂ 값이 최대 혹은 최소가 되도록 상기 위상 오프셋을 조절하면, 지연 간섭계에서 위상 오프셋 값이 +π/4, - π/4로 유지될 수 있다(660).

도 7을 참조하여 다른 실시예에 따른 오프셋 제어 방법을 살펴보면, 광 신호를 수신하면(700), 수신된 광 신호를 둘로 분기시킨다. 그리고 분기된 광 신호를 각각 서로 다른 지연 간섭계로 제공한다. 지연 간섭계는 수신된 광 신호를 비트만큼 지연시켜 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행한다. 지연 간섭계가 각각 보강 간섭과 소멸 간섭을 수행하고, 그 결과로 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 출력한다(710). 이 후에, 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 전기적 신호로 변환하고(720), 전기적 신호로 변환된 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 모니터링한다(730). 보간 간섭 신호의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 제 3 제어신호 c₃를 생성하고(740), 제 3 제어신호 c₃의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 제 4 제어신호c₄를 생성할 수도 있다(750). 이때에는 제 4 제어신호 c₄ 값이 최대 혹은 최소가 되도록 상기 위상 오프셋을 조절하는 것이 바람직하다(760).

도 8을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 오프셋 제어 방법을 살펴보면, 광 신호를 수신하면(800), 수신된 광 신호를 둘로 분기시킨다. 그리고 분기된 광 신호를 각각 서로 다른 지연 간섭계로 제공한다. 지연 간섭계는 수신된 광 신호를 비트만큼 지연시켜 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행한다. 지연 간섭계가 각각 보강 간섭과 소멸 간섭을 수행하고, 그 결과로 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 출력한다(810). 이 후에, 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 전기적 신호로 변환하고(820), 전기적 신호로 변환된 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 모니터링한다(830). 소멸 간섭 신호의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 제 5 제어신호 c₅를 생성하고(840), 제 5 제어신호 c₅의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 제 6 제어신호 c₆를 생성할 수도 있다(850). 이때에는 제 6 제어신호 c₆값이 최대 혹은 최소가 되도록 상기 위상 오프셋을 조절함으로써 지연 간섭계에서 위상 오프셋 값을 +π/4, - π/4로 유지할 수 있다(860).

도 9는 일 실시예에 따른 광 신호 수신 방법의 흐름도이다.

먼저, 광 신호를 수신하면(900), 수신된 광 신호를 둘로 분기시킨다.

그리고 분기된 광 신호를 각각 서로 다른 지연 간섭계로 제공한다. 지연 간섭계는 수신된 광 신호를 비트만큼 지연시켜 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행한다. 이때 위상 오프셋 제어 신호에 따라 위상 오프셋을 제어한다. 구체적으로 서로 다른 지연 간섭계가 각각 보강 간섭과 소멸 간섭을 수행하고, 그 결과로 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 출력한다(910).

이 후에, 보강 간섭 신호와 소멸 간섭 신호를 전기적 신호로 변환하고(920), 전기적 신호를 차동 증폭한다. 이 후에 차동 증폭된 고속의 신호를 저속의 병렬 데이터로 변환한다(930). 그리고 프레이머는 데이터를 복구한다(940).

이 후에 복구된 데이터를 모니터링하여(950) 유효 채널 데이터가 복구되었는지 여부를 판단한다(960).

판단 결과 유효데이터가 복구되었다고 판단되면, 유효 데이터를 출력하고(970), 유효 데이터가 복구되지 않았다고 판단되는 경우에는 디시리얼라이저가 입력되는 두 개의 데이터를 서로 바꾸거나(swap), 하나 혹은 두 개 채널 모두를 반전(invert)하여 송신기가 보낸 미리 정해진 코드를 제대로 수신하여 유효 데이터가 복구되도록 제어한다(980).

추가적으로, 지연 간섭계의 위상을 가변시켜 유효 채널 데이터가 복구되도록 제어할 수도 있다.

한편, 전술한 위상 오프셋 제어 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의해 읽혀지고 실행됨으로써 구현될 수 있다. 상기 저장매체는 자기 기록매체, 광 기록 매체 등을 포함한다.

이제까지 본 발명에 대해 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에 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 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다

100, 105: 지연 간섭계
122: 위상 오프셋 제어부
124: 데이터 제어부
130-1,130-2: 차동 증폭기
140: 디시리얼라이저
150: 데이터복구부

Claims

차동 사분위상 천이방식으로 변조된 광신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 광신호를 1비트만큼 지연시켜 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행하는 단계;
상기 신호간 간섭 결과를 이용하여 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 제어신호에 의해 상기 신호간 간섭에 대한 위상 오프셋을 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 제어신호를 생성하는 단계는, 상기 지연 전 신호 및 상기 지연 후 신호에 상응하는 보강 간섭 신호 및 소멸 간섭 신호와 관련된, 위상 오프셋에 따른, 변화량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 신호간 간섭을 수행하는 단계는,
상기 수신된 광신호를 분기하는 단계;
상기 분기된 신호에 대해 지연 전 신호와 지연 후 신호간 보강 간섭을 수행하여 보강 간섭 신호를 출력하는 단계; 및
상기 분기된 신호에 대해 지연 전 신호와 지연 후 신호간 소멸 간섭을 수행하여 소멸 간섭 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 제어신호를 생성하는 단계는,
상기 보강 간섭 신호 또는 소멸 간섭 신호를 이용하여 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 제어신호를 생성하는 단계는,
상기 보강 간섭 신호와 상기 소멸 간섭 신호의 차, 상기 보강 간섭 신호의 위상 오프셋에 따른 변화량 및 상기 소멸 간섭 신호의 위상 오프셋에 따른 변화량 중 어느 하나에 기초하여 제 1 제어신호를 생성하는 단계; 및
상기 제 1 제어신호의 위상 오프셋에 따른 변화량에 기초하여 상기 제어신호인 제 2 제어 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 위상 오프셋을 제어하는 단계는,
상기 생성된 제어신호 값이 최대 혹은 최소가 되도록 상기 위상 오프셋을 조절하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식으로 광 신호 수신 시 위상 오프셋 제어 방법.
차동 사분위상 천이방식으로 변조되어 수신된 광신호를 1비트만큼 지연시키고 지연 전 신호와 지연 후 신호간 간섭을 수행하는 지연 간섭부; 및
상기 지연 간섭계에서의 간섭 결과를 이용하여 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호에 의해 상기 지연 간섭계의 위상 오프셋을 제어하는 위상 오프셋 제어부;를 포함하고,
상기 위상 오프셋 제어부는 상기 지연 전 신호 및 상기 지연 후 신호에 상응하는 보강 간섭 신호 및 소멸 간섭 신호와 관련된, 위상 오프셋에 따른, 변화량을 결정함으로써 적어도 부분적으로 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 6 항에 있어서, 상기 지연 간섭부는
상기 수신된 광신호를 1비트만큼 지연시키고 지연 전 신호와 지연 후 신호간 보강 간섭 결과와 소멸 간섭 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 6 항에 있어서,
상기 신호간 간섭 결과로 출력되는 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 광전 변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 8 항에 있어서,
상기 위상 오프셋 제어부는 상기 광전 변환부에서의 출력 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 8 항에 있어서,
상기 광전 변환부는 포토다이오드인 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 8항에 있어서, 상기 광전 변환부에서 출력되는 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 11항에 있어서,
상기 차동 증폭기로부터 출력되는 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하여 출력하는 디시리얼라이저; 및
상기 디시리얼라이저에서 출력되는 병렬 데이터로부터 유효 데이터를 복구하는 프레이머;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 12 항에 있어서,
상기 프레이머에서 복구된 유효 데이터를 모니터링하여 유효 채널 데이터가 복구되었는지 여부를 모니터링하고, 유효 채널 데이터가 복구되도록 상기 디시리얼라이저에서의 직렬데이터의 교환 혹은 반전을 제어하는 데이터 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 13항에 있어서, 상기 데이터 제어부는,
상기 위상 오프셋 제어부에서 생성된 제어신호를 이용하여 유효 채널 데이터가 복구되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 13 항에 있어서,
상기 데이터 제어부는 간섭 결과 및 제어신호를 이용하여 위상을 가변시켜 유효 채널 데이터가 복구되도록 상기 지연 간섭계의 위상 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.
제 12 항에 있어서, 상기 위상 오프셋 제어부는
상기 프레이머로부터 오류 정정 코드를 획득하여 에러수가 최소가 되도록 상기 지연 간섭계의 위상 오프셋을 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 사분위상 천이방식의 광 신호 수신장치.