CN1163520A - 用于视频无源光学网络的光学波长多路分解器 - Google Patents

Abstract

在一个系统中，第二信号与第一信号的探测在输入端相干扰，在输入端第二信号包括一个低频分量和比第一信号的频谱高的频谱的一部分，然后，两个信号经过处理，通过滤波第二信号以消除比第一信号的频谱高的频谱的部分并消除第二信号的低频分量，从而消除这种干扰。有利的是，这种处理方法不会影响第一信号的任何低频分量。

Description

用于视频无源光学网络的光学波长多路分解器

本发明涉及光学信号的多路分解。

设置在终端用户点用于接收多媒体申请的一种光学网络装置(ONU)，要求包括一个多路分解器，以使通过一根公用光纤通信线路从视频无源光学网络(V-PON)上接收的1.3μm波长数字数据信号和1.55μm波长视频信号相分离。在进行这种信号分离时，要求遵守一个重要的准则，即为了保持被分离的光学信号之间的“串扰”程度最小，在光学信号之间应提供大于40dB的隔离。可以通过使用一个多级WDM分离器在1.30μm和1.55μm波长信号之间提供很好的隔离(＞45dB)来达到这个复用的目的，或者通过将一个单级WDM分离器和一个光学滤波器联合使用来达到此目的。不利的是，这样的一种方法不是费用太高，就是其插入损失太高。由于这个原因，在一个ONU中，用纯光学方法来解决“光学信号隔离”的问题不是一个好的选择。

我们已经认识到，与使用一个多级WDM光学分离器或一个带有光学滤波器的单级光学分离器的这种较贵的和纯光学的方法相比，使用一个相对便宜的电学方法可以容易地达到上述要求的隔离程度。在一个V-PON中，更严格的要求是防止1.55μm视频信号对1.3μm数字数据信号的正确探测产生干扰。

我们得到这个结论，是由于首先认识到视频干扰信号是一种RF射频波形，该波形除了含有接近直流的低频频率分量(与视频干扰信号的净平均光功率成比例)以外，还含有高(RF)频域的频率分量。所以，我们处理高频和低频分量，以防止它们干扰载于数字信号中的信息。尤其是，使用一个不会对数字信号的低频分量的探测产生干扰的非线性自适应的补偿技术，可以消除视频干扰信号的低频分量。此外，可以设置补偿器中的一个前置放大器输入端的RC时间常数，以便“滤除”视频干扰信号的RF分量，从而，从数字数据流中有效地消除视频干扰(无用)信号。

当在多路复用的光学信号之间迫切需要提供高的隔离程度时，前述的电学方法可以大大地提高多路复用光学信号的技术。

图1是一个脉冲串式接收器的简要方框示意图；

图2A表示在脉冲串式通信中一个特定功率的光信号和获得的光电流；

图2B表示在放大器A₁的输出端从图2A的信号再生的信号；

图3表示为了补偿干扰信号的影响而需要产生的一个补偿电压电平V_off；

图4是进一步用于自适应地产生消除干扰信号的补偿信号的图1脉冲串式接收器的简要方框图；

图5A表示在图2A中显示的输入光电流包括一个数字数据信号而不包括视频干扰信号的情况；以及

图5B表示在图2A中显示的输入光电流包括视频干扰信号的情况。

在一个视频无源光学网络(V-PON)中，通过一根光纤，可以同时传输脉冲数字数据信号和广播视频信号。这可以通过使用波分复用(WDM)在同一根光纤中同时传输波长分别为λ_v(视频)和λ_d(数据)的不同光学信号来实现。典型的λ_v和λ_d为1.55μm和1.3μm。并且，视频载波频率f_c通常比将要接收数字数据的接收器的频率范围高得多。

这样，数字数据接收器必须再生(recover)脉冲串光学数据信号，并且通过抵消由于光学视频信号的存在而产生的干扰而做到这一点。我们已经认识到一个具有非线性直流补偿的脉冲串式接收器可以用于此目的。在我们的1992年6月18日出版的美国专利5,025,456中公开了一个这样的接收器，专利名称为“脉冲串式数字数据接收器”，在此结合参考。因此，在所提到的接收器的上下文中讨论了以下内容。但是，既然我们将了解到其它技术也可以用来实现我们的发明的原理，以上就不应解释为一个限制。

下面看图1，ONU 50包括WDM分离器100，WDM分离器使通过光路101接收到的一个波长为λ_v的视频信号和波长为λ_d的数字数据信号各自分离(分开)到光纤通路102和103。如果WDM分离器是“理想的”—即信号间的隔离是无限的—那么1.55μm波长的光学信号将不会耦合到光路103，并且，因此将不会干扰接收器200。但是，当光学数字数据耦合到光电探测器PD时，后者产生光电流I_in，提供给放大器A₁的第一输入端。随后，放大器A₁将该输入电流转换为电压电平(信号)V_o ⁺、V_o ^-，这里V_o ⁺＝V_o ^-。电压V_o ⁺则通过线路201存贮在峰值探测器PKD中。为了建立一个合适的逻辑阈值，PKD的一个输出信号通过线路202和电阻器Z_T加到放大器A₁的第二输入端，如图2A和图2B中所示。特别地，图2A显示了一个具有光功率为P(λ_d)的光学信号和光电流I_IN。另一方面，图2B显示了被再生的电压信号的差V_o ⁺-V_o ^-的波形。以下将要讨论的图1中的峰值探测器PKD工作产生一个阈值电压V_TH，它大体上等于V_o ⁺的电压摆幅，相当于最大输出信号摆幅的1/2。如果WDM分离器100提供的隔离是无限的，则这个条件可以满足。但是，这个隔离的典型值为20dB。此外，由于提供给分离器100的光学视频干扰信号的强度可以约为同样提供给分离器100的光学数字信号的强度的10,000倍(40dB)，因此耦合到光路103的视频信号的光功率可以约为数字数据信号的光功率的100倍(20dB)(即，较大的40dB的视频光学信号由于分离器的波长隔离而衰减20dB，这样就变成比数字数据信号大40dB-20dB＝20dB(100倍))。

如果视频载波频率f_c比数字接收器的带宽范围BWd的上限大得多，那么接收器就无法对调制在f_c的载波上的视频信号迅速作出响应。在这种情况下，数字接收器200将会滤除该视频信号在f_c附近的高频分量，并且仅输出所接收的视频信号的低频平均强度信号，此处定义为I_o。图3中显示信号I_o以补偿电压V_off的形式转移到放大器A₁的输出V_o ⁺。如前所述，峰值探测器PKD在最大信号摆幅的1/2处设置逻辑阈值。从图3可以看到，因为V_TH位于V_off以内，接收器200无法探测到数字信号。

因此，为了探测数字信号，需要消除(取消)由耦合到光路103的视频信号引起的补偿电压V_off。可以用来消除无用信号的一个方案公开在我们的1994年12月6日出版的美国专利第5,371,736号中，在此结合参考。图4显示了′736专利中讨论的一种电路的简要方框图，实际上是图1的接收器200的略微的修正版。特别的是，图1中的峰值探测器PKD，在图4中作为一个正峰值探测器P-PKD。图4中还包括一个负峰值探测器N-PKD。

如果输入光电流I_in不包括低频背景电流，那么前置放大器A₃的输出V_o ⁺和V_o ^-是对称的，如图5A所示。另一方面，如果I_in包括低频背景电流I_o，那么V_o ⁺和V_o ^-就不是对称的，如图5B所示，并且二者峰值的差为某个值Δ。信号中的这个差值Δ存贮在并提供给缓冲器B₁的输出端，并且通过图4中的滤波器B₂低通滤波，由此控制压控电流源C_s。随后，电流源C_s将背景电流I_o从输入光电流I_in中减去，使得仅有数字信号的电流I_d到达放大器A₃的输入端。这样，图5B中的波形就被修正到类似于图5A中的所需波形。因此，根据本发明的一个方面，图4可以消除干扰信号引起的低频分量，而不会消除(取消)数字信号的低频分量，而且，由此具有对干扰信号的高度抗干扰性。

前述仅说明了本发明的原理。熟练的技术人员可以作很多设计，尽管这些没有在此处明确表示或描述，但是却体现了那些在本发明的精神和范围以内的原理。

Claims (7)

1.一种对大量干扰信号具有高度抗干扰性的数字数据接收器的工作方法，所述方法包括以下步骤

在输入端接收第一和第二信号，使得所述第二信号与探测的所述第一信号在数据接收器中相干扰，所述第二信号包括一个低频分量和比第一信号的频谱高的频谱的一部分，以及

滤波所述第二信号，以消除所述高于第一信号的频谱的频谱的部分，并且消除所述第二信号的所述低频分量，而不影响第一信号的任何低频分量。

2.权利要求1的方法，其中所述第一信号源自一个光学数字数据信号，所述第二信号源自一个光学视频信号，所述方法进一步包括以下步骤，

通过一个光电探测器将所述输入端同一个光学WDM分离器连接起来，作为接收所述第一和第二信号的途径，所述WDM分离器通过一根光纤接收所述光学数据信号和所述光学视频信号。

3.权利要求1的方法进一步包括以下步骤，

产生一个补偿信号，以及

通过补偿信号消除所述第二信号的低频分量。

4.权利要求3的方法，其中所述补偿信号的幅度大体上等于所述第二信号的所述低频分量的幅度。

5.一种用于数据信号伴随一个幅度比该数据信号的幅度高的视频信号时，有选择地接收数字数据信号的数字数据接收器，所述接收器包括。

在一个输入端接收所述数据和视频信号，使得所述视频信号同探测的所述数据信号在数据接收器中相干扰的装置，所述视频信号包括一个低频分量和比数据信号的频谱大的频谱的一部分，以及

产生一个补偿信号的装置，以及

通过所述补偿信号仅消除所述视频信号的低频分量的装置。

6.权利要求5的接收器，其中所述数字数据信号源自一个光学数据信号，所述视频信号源自一个光学视频信号，所述接收器进一步包括，

通过一个光电探测器将所述输入端同一个光学WDM分离器连接起来，作为接收所述数据和视频信号的途径的装置，所述WDM分离器通过一根光纤接收所述光学数据信号和所述光学视频信号。

7.权利要求6的接收器，其中所述补偿信号的幅度大体上等于所述视频信号的所述低频分量的幅度。

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