專利名稱：對色散具有低靈敏度的光傳輸方法，傳輸設備和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對由光纖引起的色散具有低靈敏度的光纖傳輸方法，和用來實現(xiàn)該方法的傳輸裝置和系統(tǒng)。
通過無中繼光纖的最大傳輸距離受衰落和色散所限制。摻鉺光纖放大器能夠校正衰減，但在信號具有高比特率，如10Gbit/s的情況下，色散仍是一個主要的限制，多種先前技術方法能在給定的光纖部分上至少部分補償色散。
其它先前技術的方法旨在不改變色散的情況下使發(fā)射對色散不太敏感。例如，在“Electronics letters”1993年12月9日第29卷，25號上由X.Gu和L.C.Blanck發(fā)表的“經(jīng)過100km的標準光纖的10Gbit/s無中繼三級光傳輸”文章中，描述了一個方法，其包括·將即將發(fā)射的數(shù)據(jù)模式以雙二進制信號，即能假定值近似等于+1，0和1的信號的形式，通過降低二進制信號的帶寬進行編碼；·用該信號假定的值調(diào)制光載波，得到在三個不同電平上的調(diào)幅載波；·通過光纖傳輸該調(diào)制載波而不使用任何補償色散的特殊方法；·利用提供代表接收到的光信號幅值的電信號的光接收機對光纖另一端接收的光信號進行解調(diào)，并將該信號與兩個參考值相比較，來重新構造兩個并行的二進制信號；·解碼這兩個二進制信號以恢復數(shù)據(jù)模式。
利用雙二進制編碼和幅值調(diào)制降低了發(fā)射信號占據(jù)的帶寬。這降低了色散的影響，因此大大提高了最大傳輸距離。另一個優(yōu)點是光發(fā)射機和光接收機能比傳統(tǒng)方法中，即載波由二進制信號進行調(diào)幅的情況下，具有較窄的帶寬。
然而，這種先前技術方法具有一個缺點在由光檢測器提供的電信號中鑒別三個不同的幅值電平是必要的。鑒別三個電平比二進制信號調(diào)幅所要求的鑒別兩個電平更難，同樣，信噪比也比用二進制信號得到的低。
本發(fā)明旨在提出一個光傳輸方法，其對色散的敏感較低，而且解調(diào)更為容易。
本發(fā)明包括具有對色散低靈敏度的光傳輸方法，其中·數(shù)據(jù)模式以三進制調(diào)制信號的形式被編碼，其能假定三個有意義的值；最大值，最小值和在最大值和最小值之間的中間值，和·光載波根據(jù)由調(diào)制信號假定的值被調(diào)制；其特征在于，為調(diào)制所述載波，載波如下被發(fā)射·用最大幅值，代表濾波的調(diào)制信號的最大值和最小值，調(diào)制載波的相位在一種情況下相對其他信號移相大約180°；·用最小幅值，代表調(diào)制信號的中間值；而且在其中，為了解調(diào)調(diào)制的光載波，在調(diào)制載波的功率包絡上鑒別兩個電平，且從中推出所發(fā)射的數(shù)據(jù)模式。
上述方法已經(jīng)降低了對色散的敏感度，因為與傳統(tǒng)的二進制信號的調(diào)幅相比，用三進制信號的形式編碼，使發(fā)射信號的帶寬降低。例如，它允許在色散為17.5ps/nm.km的光纖上以10Gbit/s傳輸超過150km的距離。因為解調(diào)僅考慮幅值，且包括僅鑒別兩個不同的電平，故它還有便于光載波解調(diào)器裝置實現(xiàn)的優(yōu)點。最后，信噪比優(yōu)于解調(diào)是由鑒別三個電平組成的情況。
在本發(fā)明的最佳實施例中，為了對要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式以三進制信號的形式編碼·數(shù)據(jù)模式以二進制信號的形式編碼，如果它并非已是這種形式的話；·這個二進制信號用差分編碼方案編碼成另一個二進制信號的形式；和·該其它的二進制信號被濾波，以降低其帶寬，從而得到一個三進制信號。
在本發(fā)明的另一實施例中，為對要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式以三進制信號的形式編碼·該數(shù)據(jù)模式以要以具有三個離散的電平的三進制信號的形式被編碼；·這個有三個離散電平的三進制信號被可選擇地濾波，以進一步降低其帶寬。
在另一方面，本發(fā)明包括實現(xiàn)本發(fā)明方法的一個傳輸設備，包括·用來對要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式以三進制調(diào)制信號形式進行編碼的裝置，假定三個有意義的值最小值、最大值和最大值與最小值之間的中間值；和
·根據(jù)由調(diào)制信號假定的值，調(diào)制光載波的裝置；并且其特征在于光載波調(diào)制裝置包括一個提供調(diào)制載波的調(diào)制器，其具有·當調(diào)制信號具有其最大值或其最小值時的最大幅值，調(diào)制載波的相位在一種情況下相對于其它信號相移大致180°；和·當調(diào)制信號具有其中間值時的最小幅值，在本發(fā)明的最佳實施例中，用于將要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式以三進制信號形式編碼的裝置包括·如果所述數(shù)據(jù)模式還不是二進制信號形式時，將其編碼成該形式的裝置；用差分編碼將該二進制信號編碼成另一種二進制信號形式的二進制信號的裝置；和·對其它的二進制信號濾波來降低其帶寬，從而得到三進制信號的裝置。
在本發(fā)明的另一實施例中，編碼裝置包括如果所述數(shù)據(jù)模式還不是具有三個離散電平的三進制信號形式，則將所述數(shù)據(jù)模式編碼成該形式的裝置；和通過降低三進制信號的帶寬對其進行濾波的可選擇的裝置。
在另一方面，本發(fā)明在于一個傳輸系統(tǒng)，其包括·發(fā)射機設備，用來調(diào)制帶有數(shù)據(jù)模式的光載波；·光傳輸鏈路，它的一端連接到發(fā)射機裝置的輸出端；·用來解調(diào)調(diào)制的光載波的裝置，其具有一個輸入連接到該鏈路的第二端，用來提供代表調(diào)制的光載波功率包絡的信號；·比較器，用來將信號與參考值相比較，并推斷代表發(fā)射的數(shù)據(jù)模式的二進制信號；其特征在于，它包括根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機設備。
從下面給出的描述和附圖中，本發(fā)明將能更好地理解，且本發(fā)明的其他特征也將能看到。
·

圖1是本發(fā)明傳輸系統(tǒng)的一個實施例的框圖；·圖2和圖3是說明本發(fā)明方法的兩個實施例的時序圖；·圖4是當調(diào)制器裝置包括一個Mach—Zehnder型調(diào)制器時的調(diào)制器裝置的操作的時序圖；圖1是用來實現(xiàn)本發(fā)明方法的本發(fā)明光傳輸系統(tǒng)的一個實施例的框圖。該實施例包括·激光器1，發(fā)射固定輻值的載波P；Mach—Zehnder型調(diào)制器2，接收由激光器1提供的載波，并根據(jù)作用于控制輸入的值Ve提供調(diào)制的載波PM；·與調(diào)制器2的輸出相連的光纖傳輸鏈路10；·加有數(shù)據(jù)模式SI的輸入3，數(shù)據(jù)模式SI在本例中包括一系列二進制值；·差分編碼器4，其輸入端與輸入3相連，輸出端提供代表數(shù)據(jù)模式SI的另一二進制調(diào)制信號SM，信號SM的帶寬是信號SM的二進制數(shù)據(jù)速率的0.44倍；·低通濾波器5，其輸入與編碼器4的輸出相連，帶寬等于信號SM的二進制數(shù)據(jù)率0.3倍；它在其輸出端提供了一個濾波調(diào)制信號SMF，SMF雙二進制信號，具有減小的帶寬，即等于信號SM二進制數(shù)據(jù)率的0.25倍，從而降低了對色散的敏感度；·放大器6，其輸入端濾波器5的輸出相連，其輸出端提供一個到調(diào)制器2的控制輸入的信號SMF，信號SMF是由濾波器5濾波，并由放大器6放大的調(diào)制信號；·光接收器7，與鏈路10的一端相連，且其功能是提供一個與接收的光功率包絡線成比例的，與相位無關的電信號EPP；和·比較器8，其輸入端與光接收器7的輸出相連，接收參考值Ref的輸入。且其功能是將由光接收器7提供的信號EPP的值與參考值比較，并因此在輸出端9推斷一個二進制信號，該二進制信號不需要任何進一步的解碼，它與數(shù)據(jù)模式SI相同。
圖2用舉例的方式表示時序圖；·數(shù)據(jù)模式SI，由二進制值010100101100組成；·由差分二進制編碼得到的調(diào)制信號SM，使得0產(chǎn)生一個轉變而1不產(chǎn)生任何轉變；·對應于信號SM的經(jīng)放大濾波調(diào)的制信號SMF，信號SMF具有三個有效值，-α，0±ε，+a；和·調(diào)制載波PM的功率包絡PPM，其相移值加到調(diào)制載波上。
在本發(fā)明的一個實施例中，調(diào)制信號可以利用具有三個離散電平的三進制編碼得到。在任何濾波之前，該調(diào)制信號占據(jù)的帶寬窄于原始二進制信號的帶寬。一個可選擇的濾波器能進一步減小帶寬。如果要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式不是二進制形式，可直接進行三進制編碼而不需要首先進行二進制編碼。
圖3以舉例的形式，通過再現(xiàn)下列時序圖說明該實施例·由二進制值010100101100組成的要傳送的數(shù)據(jù)模式；·由有三個離散值-1，0，+1的三進制編碼得到的陡沿調(diào)制信號SM′；
·對應信號SM′的經(jīng)濾波調(diào)制的信號SMF′，信號SMF′具有三個有效值-α，0±ε，+α和很圓滑的邊沿；和·調(diào)制的光載波的包絡PPM′，其中相移值被加到調(diào)制載波上。
在該例中，三進制編碼根據(jù)以下規(guī)則執(zhí)行，即“0”用“0”來代表，“1”用+1或-1來代表，且沒有直接從+1到-1或相反的轉變，即，在+1和+1或-1和+1之間總有一個“0”。有各種方法來改變+1和-1以代表1。例如，如果在兩個1之間有奇數(shù)個0，符號就被改變，如果在兩個1之間有偶數(shù)個0，則符號沒有改變。
這種的三進制信號SM′占據(jù)的帶寬等于數(shù)據(jù)模式SI′的二進制數(shù)據(jù)率的0.22倍?？蛇x擇的濾波能進一步減小由三進制信號SM′占據(jù)的帶寬。濾波器的帶寬可等于二進制信號SI′的二進制數(shù)據(jù)率的如0.6倍。該帶寬的值并不重要。
濾波調(diào)制信號SMF′并不具有三進制信號SM′的陡沿，但假定三個不同值-α，0，+α分別對應于三進制信號SM′的值-1，0和+1。由于兩連續(xù)的符號之間的干擾，這三個不同的值在被認為是代表-1，0，+1的重要的值-α，0，+α附近波動。
任何其它已知的部分響應編碼方法能用來得到具有三個有效值的調(diào)制信號。
圖1所示的框圖適合于實現(xiàn)本發(fā)明該實施例。只需改變編碼器4和濾波器5的帶寬如果它們的帶寬小于信號SM′的帶寬，濾波可用放大器6或調(diào)制器2而不是濾波器5來進行。
當調(diào)制信號SM(或SM′)等于+1或-1時，調(diào)制載波的功率包絡PPM(或PPM′)為最大；當調(diào)制信號SM(或SM′)等于0時，為最小，零或接近0。調(diào)制器5在所有情況下延遲載波，但根據(jù)對應于非濾波調(diào)制信號SM(或SM′)的符號的濾波調(diào)制信號SMF(或SMF′)的符號，不同地移相。在參照圖2和圖3描述的兩個例子中，信號SMF(SMF′)的正號由相移θ1表示，負號由相移θ2＝θ＋180°來表示。任何其它的相位值對也可被使用，假設兩個值之間的差值等于±180°。
對于解調(diào)以重構代表發(fā)射的數(shù)據(jù)模式的二進制信號，兩個條件就足夠了加到調(diào)制器的調(diào)制信號的最大值和最小值必須表示代表要傳送的數(shù)據(jù)模式的信息單元的相同的二進制值(本例中為1)；以中間值必須代表互補的二進制值(本例中為0)。
如果滿足這些條件，有可能通過比較接收信號的功率包絡和閾值，得到代表所傳送的數(shù)據(jù)模式的二進制信號。如果傳送的數(shù)據(jù)模式在差分編碼或三進制編碼前不是二進制形式，則需要對該二進制信號解碼。例如，如果M—ary符號直接用差分二進制編碼，則要求二進制/M—ary代碼轉換以重構在其原始格式的數(shù)據(jù)模式。
圖4表示Mach—Zehnder型調(diào)制器2的操作。它表示·放大濾波調(diào)制信號SMF隨時間t的變化圖，其值Ve控制調(diào)制器2；·由調(diào)制器2提供的，調(diào)制光載波功率PP的值隨Ve的變化圖，本曲線為調(diào)制器2的功率操作特性，·當信號SMF加到其控制輸入時，由調(diào)制器2提供的調(diào)制光載波功率包絡PPM隨時間t的變化圖；和·調(diào)制器2提供的調(diào)制光載波相位值θ隨Ve的變化圖，該曲線構成調(diào)制器2的相位操作特性。
放大和濾波的調(diào)信號SMF是傳統(tǒng)的雙二進制信號，它是以0為中心的，其最小值是-α，最大值是+α，且假定接近0的兩個中間值-ε和+ε。Mach—Zehnder型調(diào)制器2是偏置的，使之不能產(chǎn)生任何頻率調(diào)制，使得曲線PP(功率操作特性)相對于值Ve＝0的軸是V形對稱的。該特性用傳統(tǒng)的裝置穩(wěn)定化以防止漂移。曲線PP的每個分支在0和最大值M間是單調(diào)斜率。濾波調(diào)制信號SMF被放大器6放大到幅值α，使得調(diào)制器2輸出端處的載波功率在0和M′之間，M′是稍小于或等于M的值。
當放大和濾波的調(diào)制信號SMF有個正值時，調(diào)制器2提供相對于給定參考值具有固定相移θ1的調(diào)制載波。另一方面，當信號SMF有個負值時，調(diào)制器2提供相對于給定參考值具有固定相移θ2＝θ1＋180°的調(diào)制載波。從而，當信號SMF從接近+α的值改變到接近-α的值時，調(diào)制器2產(chǎn)生180°的相移。
根據(jù)曲線PP的功率調(diào)制和根據(jù)曲線θ的相移的組合是通常稱作抑制載波調(diào)制的調(diào)幅形式。
由信號SMF調(diào)制的光載波功率包絡的曲線PPM具有等于M′的最大值和，兩個最小值0和接近0的M。光接收器7提供代表接收光信號功率的包絡的電信號EPP。信號EPP的曲線和圖3中所示沒有噪聲下的曲線PPM相同。通過將由光接收器提供的值與M′和M之間固定的參考值Ref相比較，容易鑒別在這條曲線中的相對高電平和相對低電平。這種比較產(chǎn)生的二進制信號在本例中直接重構了二進制數(shù)據(jù)模式SI。
本發(fā)明的范圍并不局限于Mach—Zehnder型調(diào)制器裝置的使用，因為使用任何具有允許相移180°的幅值調(diào)制特性的調(diào)制器都是可能的。
權利要求
1.對色散具有降低的靈敏度的光傳輸方法，其中.要發(fā)射的數(shù)據(jù)模式(SI)以三進制調(diào)制信號(SMF)的形式被編碼，三進制信號可以假定三個有效值最大值(+α)，最小值(-α)和在最大值和最小值之間的中間值(0±ε)；和.根據(jù)由調(diào)制信號(SMF)假定的值(-α，0±ε，+α)，調(diào)制光載波；其特征在于，為調(diào)制所述載波，所述載波用下列傳送.代表調(diào)制信號(SMF)的最大值(+α)和最小值(-α)的最大幅值，調(diào)制載波的相位在一種情況下相對其他的情況相移大約180°；.代表調(diào)制信號(SMF)中間值(0±ε)的最小幅值；且在其中，為了解調(diào)調(diào)制光載波，在代表調(diào)制載波功率的包絡信號(EPP)中，鑒別兩個電平(0和M′)，且從中推斷出所傳送的數(shù)據(jù)模式。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于以三進制信號(SMF)的形式編碼要傳送的數(shù)據(jù)模式。.如果數(shù)據(jù)模式還不是二進制信號(SI)的形式則用二進制信號(SI)的形式對數(shù)據(jù)模式進行編碼；.該二進制信號(SI)用差分編碼以另一二進制信號形式(SM)進行編碼；和.對這些其它的二進制信號(SM)進行濾波以減小其帶寬，從而得到三進制信號(SMF)。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于所傳送的數(shù)據(jù)模式(SI′)用有三個離散電平(-1，0，+1)的三進制信號(SM′)形式進行編碼。
4.根據(jù)權利要求3的方法，其特征在于對具有三個離散電平的三進制信號(SI′)進行濾波以減小其帶寬，從而得到一個濾波的三進制信號(SMF′)。
5.光傳輸裝置包括.裝置(4)，用來以能假定三個有效值最小值(-α)，最大值(+α)和最大值和最小值之間的中間值(0±ε)的三進制調(diào)制信號(SMF)的形式編碼要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)模式(SI)；和裝置(1，2，6)，用來根據(jù)由調(diào)制信號(SMF)假定的值，調(diào)制光載波(P)；其特征在于，光載波調(diào)制器裝置包括一個調(diào)制器(2)它提供一個具有下述的調(diào)制載波.當調(diào)制信號(SMF)具有其最大值(+α)或其最小值(-α)時，為最大幅值，調(diào)制載波的相位(0)在一種情況下相對其它的情況大致相移為180°；和.當調(diào)制信號(SMF)，具有其中間值(0±ε)時，為最小幅值。
6.根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于以三進制形式編碼數(shù)據(jù)模式的裝置(4)包括.如果數(shù)據(jù)模式不是以二進制信號(SI)形式編碼，則用該形式編碼數(shù)據(jù)模式的裝置；.裝置(4)，用差分碼以另一個二進制信號(SM)的形式編碼所述二進制信號(SI)。.裝置(5)，用來對所述其它二進制信號(SM)進制濾波以減小其帶寬，從而得到一個二進制信號(SMF)。
7.根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于，用于以三進制信號形式編碼數(shù)據(jù)模式的裝置(4)以具有三個離散電平(-1，0，+1)的三進制信號(SM′)的形式編碼所述數(shù)據(jù)模式(SI′)。
8.根據(jù)權利要求7的裝置，其特征在于，它還包括裝置(5)，用來通過減小其帶寬對所述三進制信號(SM′)進行濾波。
9.根據(jù)權利要求5的裝置，其特征在于調(diào)制器裝置(1，2，6)包括一個Mach—Zehnder型調(diào)制器。
10.傳輸系統(tǒng)包括.發(fā)射裝置(1，2，4，6)，用來調(diào)制具有一個數(shù)據(jù)模式的光載波；.光傳輸鏈路(10)，其一端連接到發(fā)射器裝置的輸出端；.裝置(7)，用來解調(diào)調(diào)制光載波，其輸入端連到鏈路第二輸入端，用來提供代表所述調(diào)制光載波功率包絡的信號(EPP)；比較器(8)，用來將所述信號(EPP)和參考值(Ref)相比較，并推斷出代表所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)模式的二進制信號；其特征在于，所述發(fā)射器裝置(1，2，4，6)是根據(jù)權利要求5到9中的任何一個的裝置。
全文摘要
本方法的一個實施例，以第二個二進制信號的形式，用差分編碼來編碼要傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)模式，濾波第二個二進制信號，來得到具有三個有效值(-a，0±ε，+a)和較窄帶寬的雙二進制信號；根據(jù)由濾波信號假定的值，調(diào)制光載波，該調(diào)制載波具有最大幅值，來代表雙二進制信號的最大值和最小值，調(diào)制載波的相位分別移相θ
文檔編號H04B10/2513GK1127053SQ95190320
公開日1996年7月17日 申請日期1995年4月20日 優(yōu)先權日1994年4月20日
發(fā)明者阿利斯泰爾·普賴斯, 羅蘭·尤爾 申請人:阿爾卡塔爾有限公司