RSOA 기반 초고속 코히어런트 WDM PON을 위한 반송파 위상 추정 방법

Abstract

본 논문에서는 비용 효율적인 DFB 레이저를 시드 광원으로 사용하는 RSOA 기반의 고속 코히어런트 WDM PON을 위한 새로운 CPE 방법을 제안한다. 제안된 CPE 방법은 짧은 길이의 샘플링된 신호(즉, 짧은 추정 심볼 길이)를 사용하므로써 캐리어 위상을 정확하게 추정할 수 있으므로 넓은 선폭을 갖는 저가의 DFB 레이저 또한 시드 광원으로 사용할 수 있다. 제안된 방법은 RSOA의 직접 변조에 의해 생성된 광 신호의 위상 변조 지수와 세기 변조 지수 간의 선형 관계를 이용한다. RSOA에 직접 전류를 인가하여 변조할 때, 광 신호의 세기와 위상이 동시에 변조된다. 이때 신호가 변조 대역폭에 매우 제한되어 있는 경우에도 광 신호의 PM은 비례 상수인 선폭 확대 계수에 IM과 비례한다. 이것은 코히어런트로 수신된 신호가 컨스텔레이션에서 나선 궤적을 그리며 변조되는 것을 의미합니다. 따라서 시드 광원의 반송파 위상은 먼저 특정 추정 위상에 의해 나선 궤적을 회전 시킨 후에 샘플링된 신호를 사용하여 계산된 PM/IM 비율과 선폭 확대 계수 사이의 최소 오차를 제공하는 추정 위상을 찾음으로써 추정할 수 있다. 제안된 CPE방법은 25.78 Gb/s에서 작동하는 루프백으로 구성된 상향 전송 링크를 통해서 실험적으로 시연했다. 실험에서 사용된 RSOA의 변조 대역폭과 선폭 확대 계수는 각각 3.2 GHz와 5.25로 측정되었다. 시드 광원의 선폭에 대한 CPE의 성능을 측정하기 위해서 선폭이 30 kHz 와 600 kHz인 ECL과 선폭이 3 MHz인 DFB 레이저를 사용하였다. 실험 결과는 3 가지 유형의 레이저에 대해 우수한 수신기 감도를 달성하였다. 예를 들어서 20 km 전송푸에 수신 감도는 두 ECL에 대해 약 -32.8 dBm으로 측정되었고 선폭이 3 MHz인 DFB 레이저를 시드 광원으로 사용할 경우 -30 dBm의 적절한 수신 감도를 달성했다. 이는 제안된 CPE 방법이 추정 심볼이 15로 짧은 경우에도 작동하기 때문이다. 제안된 CPE 방법은 일부 시스템 파라미터의 변동에 매우 강하다는 것도 실험적으로 보였다. 먼저 제안된 반송파 위상 추정 방법의 수행 속도와 연관된 추정 위상의 개수에 따른 수신 감도를 측정하였다. 위상의 개수가 120개 이상일 경우 수신 감도의 변화가 0.1 dB이하로 거의 변하지 않았다. 다음으로 측정된 RSOA의 선폭 확대 계수 오차에 따른 성능 변화를 분석하였다. 실제 측정된 RSOA의 선폭 확대 계수가 5.25였으나 제안된 위상 추정 방법에서 선폭 확대 계수를 3 이상으로 설정한 경우 수신 감도 열화가 거의 없음을 확인하였다. 따라서 제안하는 CPE방법을 사용하면 저가의 DFB 레이저를 시드 광원으로 사용하여 RSOA를 기반으로 하는 고속 코히어런트 WDM PON을 비용 효율적으로 구현할 수 있을 것으로 기대된다.