AT521851A1 - Process for the transmission of data and / or information - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten umfassend die folgenden Schritte: - Erstellen eines Trägersignals (S1) und Erstellen eines elektrischen Nutzsignals (S2), - symbolweise Modulieren des Nutzsignals (S2) auf das Trägersignal (S1) und Erstellen eines modulierten optischen Datensignals (S3) für einzelne Zeitabschnitte (T1, ..., T20), - wobei die Phasenlage des optischen Datensignals anhand des in diesem Zeitabschnitt (Ti) verfügbaren Werts des Nutzsignals sowie der Phasenlage im jeweils vorangehenden Zeitabschnitt (Ti-1) festgelegt wird, - Empfangen des übertragenen optischen Datensignals (S5), - Erstellen eines weiteren Trägersignals (S6) mit einer vorgegebenen lokalen Empfängerfrequenz (fLOR), - multiplikatives Mischen des übertragenen optischen Datensignals (S5) und des weiteren Trägersignals (S6) und derart Erstellen eines elektrischen Signals (S'7), - Bandpassfiltern des elektrischen Signals (S'7) und derart Erstellen eines bandpassgefilterten Signals (S'8), - Verzögern des bandpassgefilterten Signals (S'8) um die Zeitdauer eines Zeitabschnitts (T1, ..., T20) und Überlagern des bandpassgefilterten Signals (S'8) mit dem so erstellten verzögerten Signal (S'9) und derart Erhalten eines dem Nutzsignal (S2) entsprechenden Empfangssignals (S'10).The invention relates to a method for transmitting data, comprising the following steps: - creating a carrier signal (S1) and creating an electrical useful signal (S2), - symbol-wise modulating the useful signal (S2) onto the carrier signal (S1) and creating a modulated optical data signal (S3) for individual time periods (T1, ..., T20), the phase position of the optical data signal being determined on the basis of the value of the useful signal available in this time period (Ti) and the phase position in the preceding time period (Ti-1), - Receiving the transmitted optical data signal (S5), - Creating a further carrier signal (S6) with a predetermined local receiver frequency (fLOR), - Multiplicative mixing of the transmitted optical data signal (S5) and the further carrier signal (S6) and thus creating an electrical signal (S'7), - bandpass filtering of the electrical signal (S'7) and thus creating a bandpass-filtered signal (S'8 ), - Delaying the bandpass-filtered signal (S'8) by the duration of a period (T1, ..., T20) and superimposing the bandpass-filtered signal (S'8) with the delayed signal (S'9) thus created and thus obtained a received signal (S'10) corresponding to the useful signal (S2).
Description
Durch die Wahl einer Modulation, bei der die Information bezugnehmend auf die vorangehenden Modulationssignale codiert ist, beispielweise bei differenzieller Codierung, kann der Einfluss des Trägersignals verringert werden. Die Phasen- bzw. Frequenzdifferenz zwischen Sender und Empfänger haben in einem solchen Fall lediglich differenziellen Einfluss. Daher kann im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen die Übertragung eines Restträgers oder eines Pilotsignals eingespart werden. Eine Wandlung in eine Zwischenfrequenz und einen Restträger bzw, ein Pilotsignal ist nicht erforderlich. Eine solche Übertragung findet The influence of the carrier signal can be reduced by choosing a modulation in which the information is coded with reference to the preceding modulation signals, for example in the case of differential coding. In such a case, the phase or frequency difference between transmitter and receiver only have a differential influence. Therefore, the transmission of a residual carrier or a pilot signal can be saved in comparison to procedures known from the prior art. A conversion into an intermediate frequency and a residual carrier or a pilot signal is not necessary. Such a transfer takes place
vor allem im Bereich der Quantenkommunikation Anwendung. especially in the field of quantum communication application.
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Synchronisation zwischen Sender und Empfänger nicht vorhanden sein muss. Weiters hat die Erfindung den Vorteil, dass eine Demodulation und Signalaufbereitung bei relativ niedrigen Frequenzen stattfinden kann, sodass auf bestehende bzw. auf dem Markt befindliche und günstige Schaltkreise zurückgegriffen werden kann und eine aufwendige Signalrekonstruktion nicht erforderlich ist. The main advantage of the present invention is that synchronization between transmitter and receiver does not have to be present. Furthermore, the invention has the advantage that demodulation and signal conditioning can take place at relatively low frequencies, so that existing or cheap circuits can be used and complex signal reconstruction is not necessary.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten und/oder Informationen umfassend die folgenden Schritte: A preferred embodiment of the invention relates to a method for transmitting data and / or information comprising the following steps:
- Erstellen eines Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen Sendefrequenz, Creating a carrier signal with a predetermined local transmission frequency,
- Erstellen eines elektrischen Nutzsignals enthaltend die zu Üübertragenden Daten/Informationen, wobei in einzelnen aufeinander folgenden Zeitabschnitten jeweils einzelne Symbole im Nutzsignal codiert werden, Creating an electrical useful signal containing the data / information to be transmitted, individual symbols being encoded in the useful signal in individual successive time segments,
- symbolweise Modulieren des Nutzsignals auf das Trägersignal und Erstellen eines modulierten optischen Datensignals für einzelne Zeitabschnitte, wobei für jeden der Zeitabschnitte durch die Modulation jeweils eine Phasenlage des optischen Datensignals vorgegeben wird, modulating the useful signal onto the carrier signal symbol-wise and creating a modulated optical data signal for individual time segments, with a phase position of the optical data signal being predetermined by the modulation for each of the time segments,
- wobei die Phasenlage des optischen Datensignals in einem Zeitabschnitt anhand des in diesem Zeitabschnitt verfügbaren Werts des MNutzsignals sowie der - The phase position of the optical data signal in a period based on the value of the M useful signal available in this period and
- gegebenenfalls Abschwächen oder Verstärken des modulierten optischen Datensignals - If necessary, weakening or amplifying the modulated optical data signal
- Übertragen dieses Datensignals über einen optischen Kanal, insbesondere über Glasfaserkabel oder Freiraum, Transmission of this data signal via an optical channel, in particular via fiber optic cable or free space,
- Empfangen des übertragenen optischen Datensignals mit einem Empfänger, Receiving the transmitted optical data signal with a receiver,
- Erstellen eines weiteren Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen Empfängerfrequenz, deren Differenz zur lokalen Sendefrequenz durch eine vorab vorgegebene Zwischenfrequenz festgelegt ist, insbesondere mittels eines empfängerseitigen Lasers, Creating a further carrier signal with a predetermined local receiver frequency, the difference to the local transmission frequency being determined by a predetermined intermediate frequency, in particular by means of a laser on the receiver side,
- multiplikatives Mischen des übertragenen optischen Datensignals und des weiteren Trägersignals und derart Erstellen eines elektrischen Signals, multiplicative mixing of the transmitted optical data signal and the further carrier signal and thus creating an electrical signal,
- Bandpassfiltern des elektrischen Signals mit einem Bandpassfilter und derart Erstellen eines bandpassgefilterten Signals mit einem Frequenzband umfassend die vorgegebene Zwischenfrequenz, Bandpass filtering of the electrical signal with a bandpass filter and thus creating a bandpass-filtered signal with a frequency band comprising the predetermined intermediate frequency,
- Verzögern des bandpassgefilterten Signals um die Zeitdauer eines Zeitabschnitts und Überlagern des bandpassgefilterten Signals mit dem so erstellten, und gegebenenfalls modifizierten, verzögerten Signal und derart Erhalten eines dem Nutzsignal entsprechenden Empfangssignals. - Delaying the bandpass-filtered signal by the duration of a time period and superimposing the bandpass-filtered signal on the delayed signal thus created and possibly modified, and in this way obtaining a received signal corresponding to the useful signal.
Eine besonders einfache Möglichkeit der Signalcodierung bei allen erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, A particularly simple possibility of signal coding in all the methods according to the invention provides
- dass das Nutzsignal in jedem der Zeitabschnitte jeweils eines von Symbolen codiert und - That the useful signal encodes one of symbols in each of the time segments and
- dass bei der Modulation des Nutzsignals auf das Trägersignal im Rahmen der Erstellung des Trägersignals bei Vorliegen eines der Symbole eine Phasenänderung um 180° gegenüber der Phasenlage im unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt vorgenommen wird und bei Vorliegen des jeweils anderen Symbols keine - That when modulating the useful signal on the carrier signal within the framework of the creation of the carrier signal, if one of the symbols is present, a phase change of 180 ° with respect to the phase position is carried out in the immediately preceding period and none if the other symbol is present
Phasenänderung vorgenommen wird. Phase change is made.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung von Daten und/oder Informationen umfassend die folgenden Schritte: The invention further relates to a method for transmitting data and / or information comprising the following steps:
- symbolweise Modulieren des Nutzsignals auf das Trägersignal und Erstellen eines modulierten optischen Datensignals für einzelne Zeitabschnitte, wobei für jeden der Zeitabschnitte durch die Modulation jeweils eine Phasenlage des optischen Datensignals vorgegeben wird, modulating the useful signal onto the carrier signal symbol-wise and creating a modulated optical data signal for individual time segments, with a phase position of the optical data signal being predetermined by the modulation for each of the time segments,
- wobei die Phasenlage des optischen Datensignals in einem Zeitabschnitt anhand des in diesem Zeitabschnitt verfügbaren Werts des MNutzsignals sowie der Phasenlage im jeweils vorangehenden Zeitabschnitt, insbesondere durch Festlegung eines Phasenunterschieds zur Phasenlange im unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt, festgelegt wird, the phase position of the optical data signal in a time segment is determined on the basis of the value of the M useful signal available in this time segment and the phase position in the preceding time segment, in particular by specifying a phase difference in relation to the phase length in the immediately preceding time segment,
- gegebenenfalls Abschwächen oder Verstärken des modulierten optischen Datensignals - If necessary, weakening or amplifying the modulated optical data signal
- Übertragen dieses Datensignals über einen optischen Kanal, insbesondere über Glasfaserkabel oder Freiraum, Transmission of this data signal via an optical channel, in particular via fiber optic cable or free space,
- Empfangen des übertragenen optischen Datensignals mit einem Empfänger, Receiving the transmitted optical data signal with a receiver,
- Erstellen eines weiteren Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen Empfängerfrequenz, Creating another carrier signal with a predetermined local receiver frequency,
- Verzögern des optischen Datensignals um die Zeitdauer eines Zeitabschnitts und Überlagern des optischen Datensignals mit dem so erstellten, und gegebenenfalls modifizierten, verzögerten Signal und derart Erhalten eines dem ANutzsignal entsprechenden optischen Empfangssignals, Delaying the optical data signal by the duration of a time period and superimposing the optical data signal with the delayed signal thus created and possibly modified, and in this way obtaining an optical reception signal corresponding to the user signal,
- elektroptisches Detektieren des optischen Empfangssignals. - Electroptic detection of the optical received signal.
Diese Vorgehensweise ermöglicht eine einfache Rekonstruktion des Nutzsignals im Empfänger. This procedure enables a simple reconstruction of the useful signal in the receiver.
Eine bevorzugte Signalaufbereitung im Empfänger sieht vor, dass im Rahmen des elektroptischen Detektierens des optischen Empfangssignals die folgenden Schritte vorgenommen werden: A preferred signal processing in the receiver provides that the following steps are carried out as part of the electroptic detection of the optical received signal:
- Erstellen eines weiteren Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen - Creating another carrier signal with a given local
Empfängerfrequenz, die der Sendefrequenz des Trägersignals entspricht bzw deren Receiver frequency that corresponds to the transmission frequency of the carrier signal or their
- multiplikatives Mischen des optischen Empfangssignals und des weiteren Trägersignals und derart Erstellen eines elektrischen Signals, multiplicative mixing of the optical received signal and the further carrier signal and thus creating an electrical signal,
- Bandpassfiltern des elektrischen Signals mit einem Bandpassfilter und derart Erstellen eines bandpassgefilterten Signals mit einem Frequenzband umfassend die Differenzfrequenz zwischen den beiden Frequenzen der Trägersignale, Bandpass filtering of the electrical signal with a bandpass filter and thus creating a bandpass filtered signal with a frequency band comprising the difference frequency between the two frequencies of the carrier signals,
Eine besonders einfache Möglichkeit der Signalcodierung bei allen erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, A particularly simple possibility of signal coding in all the methods according to the invention provides
- dass das Nutzsignal in jedem der Zeitabschnitte jeweils eines von mehreren vorgegebenen Symbolen codiert und - That the useful signal encodes one of several predetermined symbols in each of the time segments and
- dass bei der Modulation des Nutzsignals auf das Trägersignal im Rahmen der Erstellung des Trägersignals bei Vorliegen eines der Symbole eine Phasenänderung um 180° gegenüber der Phasenlage im unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt vorgenommen wird und bei Vorliegen des jeweils anderen Symbols keine - That when modulating the useful signal on the carrier signal within the framework of the creation of the carrier signal, if one of the symbols is present, a phase change of 180 ° with respect to the phase position is carried out in the immediately preceding period and none if the other symbol is present
Phasenänderung vorgenommen wird. Phase change is made.
Für hochsichere Datenübertragung unter Verwendung von Quantenkommunikation kann vorgesehen sein, dass im Zuge der Abschwächung des optischen Datensignals (Ss) ein abgeschwächtes Datensignal erstellt wird, das höchstens 100 Photonen pro For highly secure data transmission using quantum communication, it can be provided that, in the course of the attenuation of the optical data signal (Ss), an attenuated data signal is generated which does not exceed 100 photons per
Symbol, vorzugsweise höchstens 1/10 Photonen pro Symbol, aufweist. Symbol, preferably at most 1/10 photons per symbol.
Weiters betrifft die Erfindung einen Empfänger. Bei diesem ist vorgesehen, dass vorzugsweise das Signal, durch symbolweises Modulieren eines Nutzsignals auf ein optisches Trägersignal für einzelne Zeitabschnitte erstellt wurde, wobei für jeden der Zeitabschnitte durch die Modulation jeweils eine Phasenlage des optischen Datensignals vorgegeben wurde, und wobei die Phasenlage des optischen Datensignals in einem Zeitabschnitt anhand des in diesem Zeitabschnitt verfügbaren Werts des MNutzsignals sowie der Phasenlage im jeweils vorangehenden Zeitabschnitt, insbesondere durch Festlegung eines Phasenunterschieds zur Phasenlange im vorangehenden Zeitabschnitt, festgelegt wurde, The invention further relates to a receiver. It is provided that the signal was preferably generated by symbol-wise modulating a useful signal onto an optical carrier signal for individual time segments, with a phase position of the optical data signal being predetermined by the modulation for each of the time segments, and the phase position of the optical data signal in a period of time was determined on the basis of the value of the M useful signal available in this period of time and the phase position in the preceding period, in particular by specifying a phase difference with respect to the phase length in the preceding period,
umfassend: full:
- einen Eingang zum Empfang des optischen Signals - An input for receiving the optical signal
- einen Mischer zum multiplikativen Mischen des übertragenen optischen Datensignals und des weiteren Trägersignals, an dessen Ausgang ein eines elektrischen Signals anliegt, a mixer for multiplicative mixing of the transmitted optical data signal and the further carrier signal, at the output of which an electrical signal is present,
- einen dem Mischer nachgeschalteten Bandpassfilter zum Erstellen eines bandpassgefilterten Signals mit einem Frequenzband umfassend die vorgegebene Zwischenfrequenz, und a bandpass filter connected downstream of the mixer for generating a bandpass-filtered signal with a frequency band comprising the predetermined intermediate frequency, and
- eine elektrische Verzögerungseinheit zum Verzögern des bandpassgefilterten Signals um die Zeitdauer eines Zeitabschnitts und Überlagern des bandpassgefilterten Signals mit dem so erstellten, und gegebenenfalls modifizierten, verzögerten Signal und derart Erhalten eines dem Nutzsignal entsprechenden Empfangssignals. - An electrical delay unit for delaying the bandpass-filtered signal by the time period and overlaying the bandpass-filtered signal with the delayed signal thus created, and possibly modified, and thus receiving a received signal corresponding to the useful signal.
Hauptvorteil eines solchen Empfängers ist, dass dieser mit dem Sender nicht synchronisiert sein muss. Weiters hat die Erfindung den Vorteil, dass eine Demodulation und Signalaufbereitung bei relativ niedrigen Frequenzen stattfinden kann, sodass auf bestehende bzw. auf dem Markt befindliche und günstige Schaltkreise zurückgegriffen werden kann und eine aufwendige Signalrekonstruktion The main advantage of such a receiver is that it does not have to be synchronized with the transmitter. Furthermore, the invention has the advantage that demodulation and signal processing can take place at relatively low frequencies, so that existing or inexpensive circuits that are available or available on the market can be used and complex signal reconstruction
nicht erforderlich ist. is not required.
Ein alternativer Empfänger, der dieselben Vorteile bietet, sieht vor dass vorzugsweise das Signal, durch symbolweises Modulieren eines Nutzsignals auf ein optisches Trägersignal für einzelne Zeitabschnitte erstellt wurde, wobei für jeden der Zeitabschnitte durch die Modulation jeweils eine Phasenlage des optischen Datensignals vorgegeben wurde, und wobei die Phasenlage des optischen Datensignals in einem Zeitabschnitt anhand des in diesem Zeitabschnitt verfügbaren Werts des Nutzsignals sowie der Phasenlage im jeweils vorangehenden Zeitabschnitt, insbesondere durch Festlegung eines Phasenunterschieds zur Phasenlange im vorangehenden Zeitabschnitt, festgelegt wurde, An alternative receiver, which offers the same advantages, provides that the signal was preferably created by symbol-wise modulating a useful signal on an optical carrier signal for individual time segments, with a phase position of the optical data signal being predefined for each of the time segments by the modulation, and wherein the phase position of the optical data signal in a time segment was determined on the basis of the value of the useful signal available in this time segment and the phase position in the preceding time segment, in particular by specifying a phase difference to the phase length in the previous time segment,
umfassend: full:
7729 7729
Empfangssignals. Received signal.
Eine bevorzugte Signalaufbereitung im Empfänger sieht vor, dass - ein Empfängerlaser zum Erstellen eines empfängerseitigen Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen Empfängerfrequenz, deren Differenz insbesondere zu der im empfangenen Signal enthaltenen lokalen Sendefrequenz durch eine vorab vorgegebene Zwischenfrequenz festgelegt ist, - ein Mischer zum multiplikativen Mischen des optischen Datensignals und des weiteren Trägersignals, an dessen Ausgang ein eines elektrischen Signals anliegt, - ein dem Mischer nachgeschalteten Bandpassfilter zum Erstellen eines bandpassgefilterten Signals mit einem Frequenzband, insbesondere umfassend die vorgegebene Zwischenfrequenz, wobei das bandpassgefilterte Signals am Ausgang der Empfangseinheit anliegt. A preferred signal processing in the receiver provides that - a receiver laser for generating a carrier-side carrier signal with a predetermined local receiver frequency, the difference of which in particular from the local transmission frequency contained in the received signal is determined by a predetermined intermediate frequency, - a mixer for multiplicative mixing of the optical Data signal and the further carrier signal, at the output of which an electrical signal is present, a bandpass filter connected downstream of the mixer for generating a bandpass-filtered signal with a frequency band, in particular comprising the predetermined intermediate frequency, the bandpass-filtered signal being present at the output of the receiving unit.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Anordnung umfassend einen Sender und einen Empfänger, mit dem Daten ohne im Signal enthaltene Synchronisationsmaßnahmen übertragen werden können, umfasst neben einem erfindungsgemäßen Sender: A preferred arrangement according to the invention comprising a transmitter and a receiver, with which data can be transmitted without synchronization measures contained in the signal, comprises in addition to a transmitter according to the invention:
- einen Sendelaser zum Erstellen eines Trägersignals mit einer vorgegebenen lokalen Sendefrequenz , a transmission laser for generating a carrier signal with a predetermined local transmission frequency,
- einen Eingang für ein elektrisches Nutzsignals enthaltend die zu übertragenden Daten/Informationen, in dem in einzelnen aufeinander folgenden Zeitabschnitten - An input for an electrical useful signal containing the data / information to be transmitted, in the individual successive time periods
jeweils einzelne Symbole im Nutzsignal codiert sind, individual symbols are encoded in the useful signal,
- gegebenenfalls einen Abschwächer zum Abschwächen oder Verstärken des modulierten optischen Datensignals. - If necessary, an attenuator for weakening or amplifying the modulated optical data signal.
Eine besonders einfache senderseitige Möglichkeit der Signalcodierung bei allen erfindungsgemäßen Verfahren sieht vor, A particularly simple possibility of signal coding on the transmitter side in all methods according to the invention provides
- dass das Nutzsignal in jedem der Zeitabschnitte jeweils eines von mehreren vorgegebenen Symbolen codiert und - That the useful signal encodes one of several predetermined symbols in each of the time segments and
- dass der Modulator dazu ausgebildet ist, bei der Modulation des Nutzsignals auf das Trägersignal im Rahmen der Erstellung des Trägersignals bei Vorliegen eines der Symbole eine Phasenänderung um 180° gegenüber der Phasenlage im unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt vorzunehmen und bei Vorliegen des jeweils - That the modulator is designed to carry out a phase change by 180 ° with respect to the phase position in the immediately preceding time period when the useful signal is modulated onto the carrier signal as part of the generation of the carrier signal when one of the symbols is present and when the respective one is present
anderen Symbols keine Phasenänderung vorzunehmen. other symbols do not change the phase.
Für hochsichere Datenübertragung unter Verwendung von Quantenkommunikation kann vorgesehen sein, dass am Ausgang des Senders ein Abschwächer vorgesehen ist, der dazu ausgebildet ist, das optische Datensignal abzuschwächen und derart ein abgeschwächtes Datensignal zu erstellen und in den Übertragungskanal weiterzuleiten, das höchstens 100 Photonen pro Symbol, vorzugsweise höchstens 1/10 Photonen pro Symbol, aufweist. For highly secure data transmission using quantum communication, it can be provided that an attenuator is provided at the output of the transmitter, which attenuator is designed to attenuate the optical data signal and to create an attenuated data signal in this way and to transmit it to the transmission channel, which contains a maximum of 100 photons per symbol. preferably at most 1/10 photons per symbol.
Einzelne Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Individual embodiments of the invention are based on the following
Zeichnungsfiguren näher dargestellt. Drawing figures shown in more detail.
Fig. 1a zeigt schematisch den Frequenzverlauf einzelner Signale. 1a shows schematically the frequency response of individual signals.
In Fig. 2 sind ein Sender, ein Übertragungskanal und ein Empfänger dargestellt, auf dem eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt wird. 2 shows a transmitter, a transmission channel and a receiver on which a second embodiment of a method according to the invention is carried out.
Fig. 3 zeigt die Funktionsweise des Modulators bei der Erstellung des modulierten Signals. Fig. 3 shows the functioning of the modulator when generating the modulated signal.
Fig. 4 zeigt ein zeitlich verzögertes moduliertes Signal sowie das zeitlich nicht verzögerte Nutzsignal. Fig. 4 shows a time-delayed modulated signal and the time-delayed useful signal.
Fig. 5 zeigt eine Überlagerung der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Signale sowie das unverzögerte Nutzsignal. FIG. 5 shows a superimposition of the signals shown in FIGS. 3 and 4 and the undelayed useful signal.
Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines multiplikativen Mischers als 6 shows a possible embodiment of a multiplicative mixer as
balanced receiver. balanced receiver.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei eine Übertragungsvorrichtung umfassend einen Sender 100 und einen Empfänger 200 dargestellt ist. Der Sender 100 und der Empfänger 200 sind 1 shows a first embodiment of a method according to the invention, a transmission device comprising a transmitter 100 and a receiver 200 being shown. The transmitter 100 and the receiver 200 are
miteinander über einen Übertragungskanal 5 verbunden. connected to each other via a transmission channel 5.
Der Sender 100 weist einen Laser 101 auf, der ein Trägersignal S1 mit einer vorgegebenen lokalen Sendefrequenz f_orT erstellt. Beispielsweise kann ein Laser zur Abgabe von rotem Laserlicht verwendet werden. Derartiges Licht hat eine Wellenlänge von 700 nm bzw eine Frequenz von 430 THz. Die Schwingungsdauer beträgt in einem solchen Fall 1 / (430 THz) - 2,3 fs. Dieses Trägersignal ist einem Modulator 102 zugeführt. Weiters ist dem Modulator 102 ein zu übertragendes Nutzsignal S» zugeführt, das aus unterschiedlichen Datenquellen stammen kann. Beispielsweise kann es sich bei der Datenquelle um einen Code-Generator zur Erstellung eines krypotgraphischen Schlüssels handlen. The transmitter 100 has a laser 101, which generates a carrier signal S1 with a predetermined local transmission frequency f_orT. For example, a laser can be used to emit red laser light. Such light has a wavelength of 700 nm or a frequency of 430 THz. In such a case the period of oscillation is 1 / (430 THz) - 2.3 fs. This carrier signal is fed to a modulator 102. Furthermore, the modulator 102 is supplied with a useful signal S »to be transmitted, which can originate from different data sources. For example, the data source can be a code generator for generating a cryptographic key.
Das elektrische Nutzsignal S» enthält zu übertragende Daten bzw. Informationen, The electrical useful signal S »contains data or information to be transmitted,
wobei in einzelnen aufeinander folgenden Zeitabschnitten T+, ..., Too jeweils einzelne whereby in individual successive time periods T +, ..., Too each individual
Symbole im Nutzsignal S» codiert werden. Die Symbole sind dabei typischerweise Symbols are encoded in the useful signal S ». The symbols are typical
Dabei wird im Modulator 2 eine Phasenmodulation vorgenommen, d.h. die Phase des Trägersignals Sı1 des Lasers 101 wird abhängig vom vorgegebenen diskreten Nutzsignal S> innerhalb des betreffenden Zeitabschnitts festgelegt. Für jeden der Zeitabschnitte T4, ..., T20 wird dabei durch Modulation jeweils eine konkrete A phase modulation is carried out in modulator 2, i.e. the phase of the carrier signal Sı1 of the laser 101 is determined as a function of the predetermined discrete useful signal S> within the relevant time period. For each of the time segments T4, ..., T20, a specific one is obtained by modulation
Phasenlage des optischen Datensignals vorgegeben. Specified phase position of the optical data signal.
Im vorliegenden Fall wird die im modulierten Signal in einem Zeitabschnitt T4, ..., T20 festgelegte Phasenlage aufgrund des im aktuellen Zeitabschnitt T; vorliegenden Symbolwerts sowie aufgrund der im unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt Tj.1 vorliegenden Phasenlage festgelegt. Konkret kann dies beispielsweise dadurch erfolgen, dass aufgrund des im jeweiligen Zeitabschnitt vorherrschenden Symbols ein Phasenunterschied zwischen der Phasenlage im unmittelbar vorangehenden In the present case, the phase position defined in the modulated signal in a time period T4,..., T20 is based on the phase position in the current time period T; present symbol value and on the basis of the phase position present in the immediately preceding period Tj.1. Specifically, this can be done, for example, by virtue of the symbol prevailing in the respective time period having a phase difference between the phase position in the immediately preceding one
Zeitabschnitt T;.4 und der Phasenlage im aktuellen Zeitabschnitt T;.4 vorgegeben wird. Time period T; .4 and the phase position in the current time period T; .4 is specified.
Das Nutzsignal S» sowie das modulierte optische Datensignal Sz sind in Fig. 3 näher dargestellt, wobei das zu übertragende Nutzsignal S» beispielsweise mit einer Symbolrate oder Frequenz zwischen 0 und 100 MHz erstellt werden kann. Ist das elektrische Nutzsignal mit einer Frequenz fs bandbegrenzt, so ist das modulierte optische Datensignal S3 zwischen den Frequenzen for - fs und for + fs The useful signal S »and the modulated optical data signal Sz are shown in more detail in FIG. 3, the useful signal S» to be transmitted being able to be generated, for example, at a symbol rate or frequency between 0 and 100 MHz. If the electrical useful signal is band-limited with a frequency fs, the modulated optical data signal S3 is between the frequencies for - fs and for + fs
bandbegrenzt (Fig. 1a). band limited (Fig. 1a).
In der in Fig. 3 dargestellten Implementierungsvariante des Modulators 2 ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines Symbols "1" im betreffenden Zeitabschnitt Ti; ein Phasensprung von 180° gegenüber der Phasenlage des modulierten optischen Datensignals S3 im jeweils unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt Ti4 vorliegt. Unter Verweis auf das in Fig. 3 dargestellte Modulationssignal ist am Ende des Zeitabschnitts T+, an dem das MNutzsignal S2» den Wert "1" aufweist, ein Phasensprung von 180° zu entnehmen. Die hier dargestellte Schwingungsdauer des modulierten optischen Datensignals S3 ist lediglich schematisch zu verstehen und In the implementation variant of the modulator 2 shown in FIG. 3 it is provided that when a symbol "1" is present in the relevant time period Ti; there is a phase jump of 180 ° with respect to the phase position of the modulated optical data signal S3 in the immediately preceding time period Ti4. With reference to the modulation signal shown in FIG. 3, a phase jump of 180 ° can be seen at the end of the time period T + at which the M useful signal S2 »has the value" 1 ". The period of oscillation of the modulated optical data signal S3 shown here is only to be understood schematically and
dient der einfacheren Erkennbarkeit der einzelnen Phasensprünge. Da die Übertragungsfrequenz am Modulator je nach Wahl des verwendeten Laserlichts im Bereich von einigen THz liegt, finden sich innerhalb eines Zeitabschnitts regelmäßig serves to make it easier to recognize the individual phase jumps. Since the transmission frequency at the modulator is in the range of a few THz depending on the choice of laser light used, it can be found regularly within a period of time
etwa mehrere Millionen Schwingungen. about several million vibrations.
Ein solches Verhalten im modulierten optischen Signal S3 ist auch am Beginn der Zeitabschnitte T», Ta, T7, T40, T41, T42, T43, T44, T45, Too, T21 zu beobachten. Weist also das Nutzdatensignal S» zu Beginn des jeweiligen Zeitabschnitts T+, ..., T20 den Wert "1" auf, so wird die Phasenlage des modulierten optischen Signals S3 um 180° gedreht. Weist hingegen das Nutzsignal S» den Symbolwert "0" auf, wie das zu Beginn der Zeitabschnitte Ts, Te, Ts, Tg, T16, T17, T18, T49 der Fall ist, so bleibt die Phasenlage des modulierten Signals Ss unverändert. Such behavior in the modulated optical signal S3 can also be observed at the beginning of the time segments T 1, Ta, T7, T40, T41, T42, T43, T44, T45, Too, T21. If the useful data signal S »has the value" 1 "at the beginning of the respective time period T +,..., T20, the phase position of the modulated optical signal S3 is rotated by 180 °. If, on the other hand, the useful signal S »has the symbol value" 0 ", as is the case at the beginning of the time segments Ts, Te, Ts, Tg, T16, T17, T18, T49, the phase position of the modulated signal Ss remains unchanged.
Neben dieser Art der Modulation können auch andere abweichende Modulationsarten oder Modulationsformen verwendet werden. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein Nutzsignal S» vorzugeben, das innerhalb der einzelnen Zeitabschnitte T+, ..., T20 insgesamt vier unterschiedliche Werte annehmen kann, von denen jeder eine unterschiedliche Phasenverschiebung des modulierten optischen Datensignals Ss, jeweils verglichen mit dem modulierten optischen Datensignal, im jeweils unmittelbar vorangehenden Zeitabschnitt bewirkt. In addition to this type of modulation, other different types of modulation or forms of modulation can also be used. For example, there is the possibility of specifying a useful signal S »which can assume a total of four different values within the individual time periods T +,..., T20, each of which has a different phase shift of the modulated optical data signal Ss, in each case compared to the modulated optical data signal , in the immediately preceding period.
Das optisch modulierte Datensignal S3 wird einem in Fig. 1 dargestellten Abschwächer 104 zugeführt, wodurch ein abgeschwächtes moduliertes Datensignal Sa erstellt wird. Das abgeschwächtes modulierte Datensignal S4 wird auf eine Intensität reduziert, dass es höchstens 100 Photonen pro Symbol aufweist. Für besonders sicherheitskritische Anwendungen kann eine Abschwächung vorgesehen sein, bei der das abgeschwächte modulierte Datensignal S4 vorzugsweise nur noch höchstens 1/10 Photonen pro Symbol, aufweist. Das abgeschwächte modulierte Datensignal S, wird über den Kanal 5 dem Empfänger 200 zugeführt. The optically modulated data signal S3 is fed to an attenuator 104 shown in FIG. 1, whereby an attenuated modulated data signal Sa is generated. The attenuated modulated data signal S4 is reduced to an intensity that it has a maximum of 100 photons per symbol. For particularly safety-critical applications, an attenuation can be provided in which the attenuated modulated data signal S4 preferably only has a maximum of 1/10 photons per symbol. The attenuated modulated data signal S is fed to the receiver 200 via the channel 5.
Bei dem Kanal 5 handelt es sich beispielsweise um einen Glasfaserkanal, der von The channel 5 is, for example, a glass fiber channel that is
unterschiedlicher Länge sein kann; alternativ kann jedoch auch eine Freiraumübertragung, beispielsweise über Satellitenkommunikation, erfolgen. can be of different lengths; alternatively, however, a free space transmission can also take place, for example via satellite communication.
Grundsätzlich kann über eine Glasfaser oder auch über Freiraum Licht von unterschiedlicher Frequenz übertragen werden. Für das vorliegende Verfahren sind insbesondere diejenigen Frequenzen geeignet, die über Glasfasern besonders vorteilhaft übertragen werden können. Dabei handelt es sich beispielsweise um Licht mit Wellenlängen im Bereich von etwa 850 nm oder 1310 nm (O-Band) oder Wellenlängen von 1550 nm (C-Band) sowie Wellenlängen zwischen 1570 nm und 1610 nm, die dem L-Band zugerechnet werden. In principle, light of different frequencies can be transmitted via a glass fiber or also via free space. Those frequencies are particularly suitable for the present method which can be transmitted particularly advantageously via glass fibers. These are, for example, light with wavelengths in the range of approximately 850 nm or 1310 nm (O band) or wavelengths of 1550 nm (C band) as well as wavelengths between 1570 nm and 1610 nm, which are assigned to the L band.
Sofern anstelle einer Übertragung mittels eines Glasfaserkabels eine Freiraumkommunikation verwendet wird, können unterschiedliche Wellenlängen für die Übertragung verwendet werden, wobei Frequenzen im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich sowie im Infrarotbereich gewählt werden können, um Daten, beispielsweise If free-space communication is used instead of a transmission by means of a fiber optic cable, different wavelengths can be used for the transmission, frequencies in the UV range, in the visible range and in the infrared range being selectable, for example for data
über Satellitenkommunikation, zu übertragen. via satellite communication.
Das empfangene modulierte optische Datensignal Ss wird nach dem Empfang an einem Eingang des Empfängers 200 einer Verzögerungs- und Überlagerungseinheit 250 zugeführt, die durch zwei hintereinander geschaltete Strahlteiler 251, 253 realisiert ist. Das übertragene modulierte Datensignal Ss wird dabei an einen der beiden Eingänge des ersten Strahlteilers 251 übermittelt und in diesem ersten Strahlteiler 251 auf zwei Glasfaserleitungen 254 aufgeteilt. Eine der beiden Glasfaserleitungen ist dabei mit einem Verzögerungselement 252 ausgestattet, das das bei ihm einlangende Lichtsignal mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung verzögert. Der Ausgang des Verzögerungselements 252 wird einem der Eingänge des zweiten Strahlteilers 253 zugeführt. Der andere Ausgang des ersten Strahlteilers 251 wird über eine annähernd verzögerungslose Leitung 254 dem anderen Ausgang des zweiten Strahlteilers 253 zugeführt. Der Unterschied zwischen der vom Verzögerungselement 252 verursachten Verzögerung und der von der annähernd verzögerungslose Leitung 254 verursachten Verzögerung entspricht der Zeitdauer eines Zeitabschnitts T+, ..., To. The received modulated optical data signal Ss is, after receipt at an input of the receiver 200, fed to a delay and superimposition unit 250, which is implemented by two beam splitters 251, 253 connected in series. The transmitted modulated data signal Ss is transmitted to one of the two inputs of the first beam splitter 251 and divided in this first beam splitter 251 over two glass fiber lines 254. One of the two glass fiber lines is equipped with a delay element 252, which delays the light signal arriving at it with a predetermined time delay. The output of the delay element 252 is fed to one of the inputs of the second beam splitter 253. The other output of the first beam splitter 251 is fed to the other output of the second beam splitter 253 via an almost instantaneous line 254. The difference between the delay caused by the delay element 252 and the delay caused by the almost instantaneous line 254 corresponds to the duration of a period T +, ..., To.
Das verzögerte modulierte optische Datensignal Ssa weist dabei den in Fig. 4 dargestellten zeitlichen Verlauf auf. Fig. 4 zeigt darüber hinaus auch noch den nicht verzögerten Verlauf des im Sender 100 bzw. im Modulator 102 bereitgestellten Nutzsignals S». Die in Fig. 4 dargestellte Schwingungsdauer des verzögerten The delayed modulated optical data signal Ssa has the time profile shown in FIG. 4. 4 also shows the non-delayed course of the useful signal S »provided in the transmitter 100 or in the modulator 102. The period of oscillation of the delayed one shown in FIG
modulierten optischen Datensignals Ssa ist lediglich schematisch zu verstehen und dient der einfacheren Erkennbarkeit der einzelnen Phasensprünge. Wiederum liegt die Übertragungsfrequenz je nach Wahl des verwendeten Laserlichts im Bereich von einigen THz, sodass sich innerhalb eines Zeitabschnitts regelmäßig etwa mehrere Millionen Schwingungen finden. modulated optical data signal Ssa is only to be understood schematically and serves to make it easier to recognize the individual phase jumps. Again, depending on the choice of laser light used, the transmission frequency is in the range of a few THz, so that there are regularly several million vibrations within a period of time.
An einem der beiden Ausgänge des zweiten Strahlteilers 253, der dem Ausgang der Verzögerungs- und Überlagerungseinheit 250 entspricht, befindet sich folglich ein Lichtsignal, das einer Überlagerung des über den Kanal 5 übertragenen modulierten optischen Datensignals Ss mit sich selbst, jedoch verschoben, um die Zeitdauer eines Zeitabschnitts T4, ..., T20 entspricht. At one of the two outputs of the second beam splitter 253, which corresponds to the output of the delay and superimposition unit 250, there is consequently a light signal which causes the modulated optical data signal Ss transmitted via the channel 5 to be superimposed on itself, but shifted by the time period corresponds to a time period T4, ..., T20.
Überlagert man nun die beiden empfangenen optisch modulierten Datensignale Ss, Ssa Im zweiten Strahlteiler 254, so ergibt sich am Ausgang des zweiten Strahlteilers 254 ein dem Nutzsignal S» entsprechendes optisches Empfangssignal Ssp. Dieses optische Empfangssignal Ssp ist in Fig. 5 gemeinsam mit dem Nutzsignal S» dargestellt. Dabei ist ersichtlich, dass das Signal Ssp jeweils nur in denjenigen Zeitabschnitten T+, ..., T20 einen von 0 verschiedenen Wert aufweist, in denen das vorgegebene Nutzsignal S» den Symbolwert "0" aufweist. In denjenigen Zeitabschnitten T4, ..., T20, in denen das Nutzsignal S» hingegen den Symbolwert "1" aufweist, hat das Signal Ssp einen wesentlich geringeren bzw. verschwindenden Wert. Die in Fig. 5 dargestellte Schwingungsdauer des optischen Empfangssignals Sgp ist lediglich schematisch zu verstehen und dient der einfacheren Erkennbarkeit der Überlagerung. If the two received optically modulated data signals Ss, Ssa are now superimposed in the second beam splitter 254, an optical reception signal Ssp corresponding to the useful signal S »is obtained at the output of the second beam splitter 254. This optical received signal Ssp is shown in FIG. 5 together with the useful signal S ». It can be seen that the signal Ssp only has a value different from 0 in those time segments T +,..., T20 in which the predetermined useful signal S »has the symbol value" 0 ". In those time segments T4,..., T20 in which the useful signal S », on the other hand, has the symbol value" 1 ", the signal Ssp has a significantly lower or vanishing value. The period of oscillation of the optical received signal Sgp shown in FIG. 5 is only to be understood schematically and serves to make it easier to recognize the superimposition.
Das so erhaltene optische Empfangssignal Ss ist, insbesondere dann, wenn bereits im Sender 100 eine Abschwächung stattfindet, relativ schwach und kann mit den in Fig. 1 dargestellten zusätzlichen Maßnahmen weiter verbessert bzw. einfacher detektierbar gemacht werden. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 1 dargestellt, im Empfänger 200 ein zusätzlicher Empfängerlaser 206 vorgesehen, der dazu ausgebildet ist, ein weiteres Trägersignal Se mit einer vorgegebenen lokalen Empfängerfrequenz f_or zu erstellen. Diese lokale Empfängerfrequenz f_or kann The optical reception signal Ss thus obtained is relatively weak, in particular if attenuation is already taking place in the transmitter 100, and can be further improved or made easier to detect with the additional measures shown in FIG. 1. For this purpose, as shown in FIG. 1, an additional receiver laser 206 is provided in the receiver 200, which is designed to generate a further carrier signal Se with a predetermined local receiver frequency f_or. This local receiver frequency f_or can
entweder unmittelbar der Sendefrequenz f_ot des Trägersignals 1 entsprechen oder either correspond directly to the transmission frequency f_ot of the carrier signal 1 or
einen vorgegebenen Frequenzunterschied fze zur Sendefrequenz f_otr des a predetermined frequency difference fze to the transmission frequency f_otr des
Sendelasers 1 aufweisen. Have transmission laser 1.
Sowohl das optische Empfangssignal Ssy als auch das weitere Trägersignal Ss werden einem optischen Mischer 207 zugeführt, der vorzugsweise als "balanced receiver" (Fig. 6) ausgeführt sein kann. Eine konkrete Implementierung eines balanced receiver wird im Zusammehang mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Both the optical received signal Ssy and the further carrier signal Ss are fed to an optical mixer 207, which can preferably be designed as a "balanced receiver" (FIG. 6). A concrete implementation of a balanced receiver is in connection with the second embodiment of the
Erfindung im Detail dargestellt. Invention presented in detail.
Dieser hat den wesentlichen Vorteil, dass mit ihm ein multiplikatives Mischen des optischen Empfangssignals Ssy und des weiteren Trägersignals Se möglich ist und auf diese Art ein elektrisches Signal S- erstellt werden kann, das eine elektrische Frequenz aufweist, die im Bereich einer Zwischenfrequenz fzr liegt, die durch die This has the essential advantage that it allows multiplicative mixing of the optical received signal Ssy and the further carrier signal Se and in this way an electrical signal S- can be generated which has an electrical frequency which is in the range of an intermediate frequency fzr, through the
Differenz der Frequenzen f_or, fLor der beiden Trägersignale S+1, Se vorgegeben ist. Difference of the frequencies f_or, fLor of the two carrier signals S + 1, Se is predetermined.
Durch Bandpassfiltern dieses elektrischen Signals S- mit einem Bandpasstfilter 8, in dessen Frequenzband die Zwischenfrequenz fze und/oder die Differenzfrequenz f_oTtfror zwischen den beiden Frequenzen der Trägersignale S+;, Se liegt, kann letztendlich ein bandpassgefiltertes elektrisches Signal Ss erstellt werden, das lediglich in denjenigen Zeitabschnitten, in denen das Nutzsignal das Symbol "0" aufweist, einen von 0 verschiedenen und detektierbaren Wert aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Frequenzunterschied bzw eine By bandpass filtering this electrical signal S- with a bandpass filter 8, in the frequency band of which the intermediate frequency fze and / or the difference frequency f_oTtfror lies between the two frequencies of the carrier signals S +,, Se, a bandpass-filtered electrical signal Ss can ultimately be generated, which is only in those Periods in which the useful signal has the symbol "0", has a non-zero and detectable value. In the present embodiment, a frequency difference or
Zwischenfrequenz fzrf von 0,1-10 GHz vorgegeben. Intermediate frequency fzrf of 0.1-10 GHz specified.
Dieses Signal kann einer weiteren Signalaufbereitungseinheit 211 zugeführt werden, um zusätzliche Signaleigenschaften ZU verbessern, kann die Signalaufbereitungseinheit 11 beispielsweise eine Verstärkerstufe zur Verstärkung des Signals und/oder eine Rauschunterdrückungseinheit aufweisen. This signal can be fed to a further signal processing unit 211, in order to improve additional signal properties, the signal processing unit 11 can have, for example, an amplifier stage for amplifying the signal and / or a noise suppression unit.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 näher dargestellt, wobei der Sender 100 dem Sender 100 der ersten Ausführungsform der Erfindung entspricht. Der Empfänger 300 ist jedoch von dem in Fig. 1 dargestellten Empfänger 200 abweichend ausgebildet und weist einen Eingang auf, der an den Kanal 5 angeschlossen ist und dem das übertragene optische Signal Ss zugeführt ist. A further preferred embodiment of the invention is shown in more detail in FIG. 2, the transmitter 100 corresponding to the transmitter 100 of the first embodiment of the invention. However, the receiver 300 is designed differently from the receiver 200 shown in FIG. 1 and has an input which is connected to the channel 5 and to which the transmitted optical signal Ss is fed.
Im Empfänger 300 ist, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, ein Empfängerlaser 306 vorgesehen, mit dem ein weiteres Trägersignal Se erstellt wird. Die als Empfängerfrequenz f_or bezeichnete optische Lichtfrequenz des empfängerseitigen Lasers 306 sowie des von ihm erstellten weiteren Trägersignals Se ist dabei so festgelegt, dass sie eine durch eine Zwischenfrequenz fzf vorgegebene Frequenzdifferenz zur lokalen Sendefrequenz f_otr des sendeseitigen Lasers 101 aufweist. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel kann auch im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Frequenzunterschied bzw eine Zwischenfrequenz fzr von 0,1-10 GHz vorgegeben werden. Damit innerhalb eines Zeitabschnitts zumindest eine Periodendauer eines auf Zwischenfrequenz modulierten Signals liegt, sollte die Zwischenfrequenz günstiger Weise höher sein als die Symbolfrequenz. Dies erleichtert die spätere Verarbeitung des überlagerten In the receiver 300, as in the first exemplary embodiment of the invention, a receiver laser 306 is provided, with which a further carrier signal Se is generated. The optical light frequency, referred to as the receiver frequency f_or, of the receiver-side laser 306 and of the further carrier signal Se generated by it is defined in such a way that it has a frequency difference from the local transmission frequency f_otr of the transmitter-side laser 101 that is predetermined by an intermediate frequency fzf. As in the first exemplary embodiment, a frequency difference or an intermediate frequency fzr of 0.1-10 GHz can also be specified in the present second exemplary embodiment of the invention. In order for at least one period of a signal modulated to an intermediate frequency to lie within a period of time, the intermediate frequency should advantageously be higher than the symbol frequency. This facilitates the later processing of the overlaid one
Signals. Signal.
Im Empfänger 300 ist ein multiplikativer Mischer 307 vorgesehen, dem sowohl das übertragene optische Datensignal Ss als auch das weitere Trägersignal Sg des Empfängerlasers 306 zugeführt sind. Im Mischer 307, der bevorzugt als balanced receiver ausgebildet ist, werden die beiden dem Mischer 307 zugeführten Signale Sz, Se miteinander multipliziert. Am Ausgang des Mischers 7 liegt ein elektrisches Signal S'7 an, das dem Produkt der beiden dem Mischer 7 zugeführten Signale Ss, Se entspricht. Aufgrund des multiplikativen Mischens wird das übertragene modulierte optische Signal Ss einerseits verstärkt, andererseits aufgrund der Frequenzunterschiede in den Bereich der vorgegebenen Zwischenfrequenz fzf verschoben. A multiplicative mixer 307 is provided in the receiver 300, to which both the transmitted optical data signal Ss and the further carrier signal Sg of the receiver laser 306 are supplied. In the mixer 307, which is preferably designed as a balanced receiver, the two signals Sz, Se fed to the mixer 307 are multiplied together. At the output of the mixer 7 there is an electrical signal S'7 which corresponds to the product of the two signals Ss, Se fed to the mixer 7. Due to the multiplicative mixing, the transmitted modulated optical signal Ss is amplified on the one hand, and on the other hand shifted into the range of the predetermined intermediate frequency fzf due to the frequency differences.
Ein derartiger balanced receiver 207 umfasst, wie in Fig. 6 dargestellt, eingangsseitig einen Strahlteiler 471, der die elektromagnetischen Felder des optischen Empfangssignals Ssp und des Trägersignals Se überlagert, wobei durch eine Spezialbeschichtung das Empfangssignal um 180° phasenverschoben wird, sodass an einem Ausgang des Strahlteilers 471 anliegt, dessen Signalamplitude der Differenz der beiden eingehenden Strahlen Ss, Se entspricht, während am anderen Ausgang des Strahlteilers 471 ein Signal anliegt, dessen Signalamplitude der Summe der beiden eingehenden Strahlen Ss, Se entspricht. Die am Ausgang des Such a balanced receiver 207 comprises, as shown in FIG. 6, a beam splitter 471 on the input side, which superimposes the electromagnetic fields of the optical reception signal Ssp and the carrier signal Se, the reception signal being phase-shifted by 180 ° by means of a special coating, so that at an output of the Beam splitter 471 is present, the signal amplitude of which corresponds to the difference between the two incoming beams Ss, Se, while a signal is present at the other output of the beam splitter 471, the signal amplitude of which corresponds to the sum of the two incoming beams Ss, Se. The at the exit of the
Strahlteilers 471 anliegenden optischen Signale werden Fotodioden 472, 472 zugeführt, deren Ausgangssignal dem Quadrate der ermittelten Amplituden der einlangenden Signale entspricht. Die beiden Fotodioden 472, 472 sind in Serie geschalten, wobei die beiden Enden der Serienschaltung an eine vorgegeben Spannungsquelle angeschlossen sind. Der Anschluss, an dem die beiden Fotodioden miteinander verbunden sind, weist ein Signal S7z mit einem Spannungswert auf, der proportional zum Produkt der beiden einlangenden optischen Signale Ss, Se ist. Optical signals applied to the beam splitter 471 are fed to photodiodes 472, 472, the output signal of which corresponds to the squares of the determined amplitudes of the incoming signals. The two photodiodes 472, 472 are connected in series, the two ends of the series connection being connected to a predetermined voltage source. The connection at which the two photodiodes are connected to one another has a signal S7z with a voltage value which is proportional to the product of the two incoming optical signals Ss, Se.
Mit einem dem Mischer 307 nachgeschalteten Bandpassfilter 308 wird ein bandpassgefiltertes elektrisches Signal S'8s erstellt. Das Frequenzband B des Bandpassfilters 308 umfasst die vorgegebenen Zwischenfrequenz frzr, gegebenenfalls eine Bandbreite von 2*f;, sodass das durch den Mischer 307 verstärkte Signal auch den Bandpassfilter 308 passieren kann. Grundsätzlich entspricht das am Ausgang des Bandpassfilters 308 anliegende elektrische Signal S'8s dem über den optischen Kanal 5 übertragenen modulierten optischen Datensignal Ss, wobei lediglich der Unterschied besteht, dass seine Modulationsfrequenz im Bereich der Zwischenfrequenz fzr liegt. Einzelne Phasensprünge sind jedoch auch im elektrischen Signal S'7 bzw. im bandpassgefilterten elektrischen Signal S's enthalten. A bandpass-filtered electrical signal S'8s is generated with a bandpass filter 308 connected downstream of the mixer 307. The frequency band B of the bandpass filter 308 comprises the predetermined intermediate frequency frzr, possibly a bandwidth of 2 * f;, so that the signal amplified by the mixer 307 can also pass the bandpass filter 308. Basically, the electrical signal S'8s present at the output of the bandpass filter 308 corresponds to the modulated optical data signal Ss transmitted via the optical channel 5, the only difference being that its modulation frequency lies in the range of the intermediate frequency fzr. However, individual phase jumps are also contained in the electrical signal S'7 or in the bandpass-filtered electrical signal S's.
In einem weiteren Schritt wird das bandpassgefilterte Signal S's einem Verzögerungselement 309 zugeführt, das ein verzögertes elektrisches Signal S'9 erstellt. Die Verzögerung erfolgt dabei mit einer Verzögerungszeit, die der Zeitdauer eines Zeitabschnitts T4, ..., T20 im Nutzsignal S» entspricht. In a further step, the bandpass-filtered signal S's is fed to a delay element 309, which generates a delayed electrical signal S'9. The delay takes place with a delay time which corresponds to the time duration of a time segment T4, ..., T20 in the useful signal S ».
Das zeitverzögerte elektrische Signal S'9 wird ebenso wie das bandpassgefilterte Signal S's einem Addierer 310 zugeführt, in dem die beiden Signale S's, S'g zu einem dem ANutzsignal entsprechenden Empfangssignal S’'j9 überlagert werden. Grundsätzlich entspricht das bandpassgefilterte Signal S'8sa dem in Fig. 3 dargestellten Signal, das zeitverzögerte Signal S'9 dem in Fig. 4 dargestellten Signal. Aufgrund der additiven Überlagerung der beiden Signale S'8, S'a im Addierer 10 wird ein elektrisches Empfangssignal S';09 erstellt, das dem in Fig. 5 dargestellten Signal entspricht. The time-delayed electrical signal S'9, like the bandpass-filtered signal S's, is fed to an adder 310, in which the two signals S's, S'g are superimposed on a reception signal S''j9 corresponding to the A useful signal. Basically, the bandpass-filtered signal S'8sa corresponds to the signal shown in FIG. 3, the time-delayed signal S'9 corresponds to the signal shown in FIG. 4. Due to the additive superposition of the two signals S'8, S'a in the adder 10, an electrical reception signal S '; 09 is generated which corresponds to the signal shown in FIG. 5.
Dieses Signal kann einer weiteren Signalaufbereitungseinheit 311 zugeführt werden, die wie die in Fig. 1 dargestellte Signalaufbereitungseinheit 311 ausgebildet sein This signal can be fed to a further signal processing unit 311, which is designed like the signal processing unit 311 shown in FIG. 1
kann. can.
Bei allen in den Fig. 3-5 dargestellten Signalen S’'s, S'g und S'49 ist zu beachten, dass die Darstellung der Schwingungsdauer bzw Frequenz lediglich schematisch zu verstehen ist und dient der einfacheren Erkennbarkeit der Überlagerung sowie der Phasensprünge dient. Sofern die Periodendauer der Zwischenfrequenz fze der halben Zeitdauer eines Zeitabschnitts eines Symbols entspricht, ist die Darstellung der Fig. 3-5 hinsichtlich der Zeit maßstäblich. Die Frequenz bzw Schwingungsdauer dieser S’s, S'ga und S'40 entspricht den Frequenzen und Schwingungsdauern der Signale Ss, Ssa oder Ssp, noch sind diese maßstäblich im Vergleich zum Nutzsignal S>. With all the signals S''s, S'g and S'49 shown in FIGS. 3-5, it should be noted that the representation of the oscillation period or frequency is only to be understood schematically and serves to make it easier to recognize the superimposition and the phase jumps . If the period of the intermediate frequency fze corresponds to half the period of a time segment of a symbol, the representation of FIGS. 3-5 is to scale in terms of time. The frequency or period of oscillation of these S’s, S'ga and S'40 corresponds to the frequencies and period of oscillation of the signals Ss, Ssa or Ssp, nor are they to scale in comparison to the useful signal S>.
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