CN1267148A - 信号传输系统 - Google Patents
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Abstract
一种信号传输系统利用通过在高频下调制光学信号的亮度而承载业务信息的光信号。频率较低的光学开销信号也调制该光学信号,并且利用下降时间特性的时间长度比上升时间特性的长得多,而且其时间长度比最长的通信业务的位周期长得多的检测器来恢复该开销信号。光学开销信号调制该信号的最大亮度,而不调制其最小亮度,使得即使该系统是交流耦合的,也可以重新承载该信号。
Description
本发明涉及信号传输系统，更具体地说，涉及其中光载波用来承载通信业务的系统。除了一般用多路复用格式承载代表语音和/或数据的通信业务外，还可以要求光学信号包括协助管理通信业务和给通信业务确定路由的光学开销信号，而该开销信号本身数据速率低，例如约10千位/秒。
一般说来。光学开销信号可以在用业务信号调制激光输出之前通过把小的变化加在来自发射机的激光的光功率上而实现。光路开销信号将改变激光器的输出功率。高达±3％的变化不大可能引起业务信号无法接受的减损。
在传输系统中的接收机上必须恢复光路开销信号，但这有实际困难，因为仅仅把业务信号的作用滤除以留下光路开销信号要求光路开销信号具有几百MHz(兆赫)的载波频率，在这样的载波频率下检测过程会要求中心频率为几百MHz而带宽却只有约10kHz(千赫)的带通滤波器，但这样的滤波器是不实际的。
本发明力求提供一种改进的信号传输系统。
按照本发明的第一方面，一种其中业务信号承载在光载波上而其功率由光学开销信号调制的信号传输系统，它包括：峰值检测器，具有时间长度比上升时间特性长得多的下降时间特性，而且其下降时间特性的时间长度比通信业务最长的位周期长得多；以及从所述峰值检测器恢复光学开销信号用的装置。
用业务信号调制激光输出的效果是每当业务信号位的数值为0时激光输出信号为空。在操作中，峰值检测器可以跨越这些空，并把所发送的信号恢复成与它在光调制器的输入端时一样。这种解决方法要求较低的光路开销信号载波频率(亦即约达100kHz)，使得下降速率低的峰值检测器可以跟踪光路开销信号的载波。
这样一种基于使用峰值检测器的系统，若在电气上是直流耦合的，则可以工作得好，而同时对交流耦合的系统则可能出问题。在交流耦合的系统中，在光发射机中转换成光信号的电信号和从峰值检测器获得的电信号没有公共的电基准值。交流耦合可能去除所接收的信号的长期平均直流分量，从而给出一种难以与光学开销信号区分的外加的短期调制。
按照本发明的第二方面，一种其中把通信业务承载在由光学开销信号进行功率调制的光载波上的信号传输系统，它包括：调制器，用来利用所述光路开销信号基本上仅仅调制光载波的顶部和底部电平；以及检测器，用来在有既影响光载波的顶部电平又影响其底部电平的不希望有的调制的情况下检测光路开销信号。
最好调制光载波的顶部电平。
光载波信号包括通常由激光器产生的光束，而该激光器的功率确定了该光束的亮度。激光器的功率调制引起亮度的变化，并通过适当的调制可以改变最大亮度(亦即，光束的顶部电平)，和/或改变最小亮度(亦即，光束的底部电平)。最小亮度通常为0，即黑暗，并在激光器关闭时出现，但由于使用高频位速率，所以激光器的响应不够快到足以在位周期中完全关断激光器。
调制光束顶部则更好。
将进一步参照附图以举例方式描述本发明。附图中：
图1以示意图的形式表示按照本发明的信号传输系统；
图2表示光路开销检测器的一种形式；
图3是与此有关的解释性示意图；
图4表示光路开销检测器的一种可供选择的形式。
参见图1，图中示出一种信号传输系统，其中数据以光波形式通过光导3从发射机1传输到接收机2。由所承载的数据业务对光信号进行功率调制，亦即调幅调制，而在实际上数据包括非常高频的调制。
在这个实例中，假定沿着光导3只发送单一个光载波信号，尽管在实际上可以借助于波(长)分(割)复用技术发送许多窄带光束。尽管在描述光束时用了窄带这一术语，但是由于它的频率非常高，它可以承载来自非常多的分支的数据，这些分支把数据作为频率较低的电信号向系统呈送，尽管从电信号的角度看来，它们可以看成是非常高的频率。
为了管理数据的传输，并为了保证信号被正确地多路分解到它们的目的地，要求在光信号上包括频率相对较低10k位/秒数量级的光路开销信号。必须在光路的接收端可靠地以不损害数据业务的方式把这种光路开销信号从复合信号中提取出来。
激光器4产生相干的光束，通过光导3经由调制器5传输，而且该激光器被来自多路复用器6的数据业务调制，多路复用器6又接收来自多个分支7，8的数据，每一个分支是一种单独的数据流，可能具有不同的位速率和组成。一般说来，相干光束并非由单一波长组成，而是频率在中心值左右有小的离散。典型的情况是，波束线宽度高达200MHz。从多路复用器6输出的多路复用后的信号一般具有38MHz或更高的位速率。
激光器4由激光驱动电路12驱动，后者调整激光的偏置电流，以便根据来自光路开销信号信号发生器9的光路开销信号控制亮度。信号发生器9通过输入端11接收光路开销数据，而这种数据的位速率较低，10k位/秒。信号发生器9把这种信息调制在约100kHz的载波信号上，后者再加到激光驱动电路12上。
于是，调制器5的输出便具有加在高频数据业务上的频率较低的包络线变化。这样，对于单个逻辑1的数据，调制器的输出为通，亦即发射光，而对于单个的逻辑0，则是黑的。因此，数据业务的整体亮度便被光路开销信号造成的低频分量调制。
在接收机2上，光导3耦合到光检测器20，后者产生一种与所接收的亮度变化一致的电信号，这种信号被发送到光路开销信号检测器21，并且被发送到业务信号提取电路22，后者抛弃光路开销信号，而把通信业务输送到多路分解器23。该多路分解器23起着在输出线路24，25上重构原来的数据分支的作用。
光路开销信号从所接收的复合信号提取出来，提取方法随后还要更详细地描述，该信号送到光路开销信号恢复装置26，后者把被该信号承载的数据反编译出来，使得它可以在需要时由接收机2利用来保证传输系统的正确操作。
参见图2，通过光路开销信号检测器21检测光路开销信号，在本实例中该检测器采取峰值检测器的形式。它包括输入线30和电容器31，它们之间并联着串联的二极管32和电阻33以及另一个串联的二极管34和电阻35，二极管32和34的连接极性相反，用指示电流流动方向的《和》表示。输出信号通过线36取出。
上升和下降时间常数由电阻器33(上升时间用)或电阻器35(下降时间用)的电阻值结合电容器31的电容量确定。使上升时间和下降时间刚好短到足以跟踪光路开销信号调制的调制，而其典型波形示于图3，其中调制用方波30代表，而检测器的响应用波形31表示。不是使上升时间尽可能快，而是这样设置上升时间，使得不对任何可能存在的热噪声等作出过分的响应。使下降时间尽可能长，与调制的检测要求相一致，使得检测器的响应在业务数据零值引起的接收的电信号中的空的过程中不过分下降。
实际上，信号传输系统表现得好像是交流耦合的。图2所示的检测器对直流耦合系统工作得很好。交流耦合去除接收到的信号的长期平均直流分量，结果额外的调制既叠加在业务信号顶部上又叠加在业务信号底部，而图2所示的峰值检测器可能无法区分需要的调制分量和不希望有的调制分量。
经过修改的光路开销信号检测器21示于图4，后者起峰谷检测器的作用。它包括两个检测器40和41，它们连接在一起以便在端子42上接收输入信号，这两个检测器40和41的输出在减法器43上相减，并在输出端口44得到合成的信号。把检测器40的时间常数设置成与图2所示相同，使得它作为峰值检测器而起作用，但对于检测器41，上升时间与检测器40的下降时间相同，而下降时间与检测器41的上升时间相同。这示意地用在端子45和46上提供的上升时间和下降时间常数的交叉链接表示。检测器41缓慢的上升时间和快速的下降时间的使用使它起谷值检测器的作用。
它利用了在这个实例中希望有的光路开销信号调制分量只叠加在所接收的信号的顶部，而不希望有的调制分量由于缺少直流耦合既叠加在该信号的顶部，又叠加在其底部这一事实。谷值检测器41跟踪该信号底部这一不希望有的调制，并将其从跟踪该信号顶部的这两个调制分量的峰值检测器40的输出中减去。
模拟已经表明，图4的峰谷检测器在有用的光路开销信号的提取方面工作得很好。
Claims (5)
1.一种其中把通信业务承载在由光学开销信号功率调制了的光载波上的信号传输系统，它包括：峰值检测器，具有时间长度比上升时间特性长得多的下降时间特性，而且其下降时间特性的时间长度比通信业务最长的位周期长得多；以及从所述峰值检测器恢复光学开销信号用的装置。
2.一种其中把通信业务承载在由光学开销信号功率调制了的光载波上的信号传输系统，它包括：调制器，用来利用所述光路开销信号基本上只调制光载波的顶部电平或底部电平；以及检测器，用来在有既影响光载波的顶部电平又影响其底部电平的不希望有的调制的情况下检测光路开销信号。
3.权利要求1或2中所要求的系统，其特征在于：所述光载波的顶部电平由所述光路开销信号调制。
4.权利要求2或3中所要求的系统，其特征在于：所述检测器包括用来检测信号峰值的装置和用来检测信号谷值的装置，以及用来从其中重构光路开销信号的装置。
5.以上权利要求中任何一个所要求的系统，其特征在于：所述光路开销信号的带宽远小于所述通信业务的频率。
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