CN1788445A - 通信系统 - Google Patents
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Abstract
在电信系统中，信息的信道被调制到相应的载波(源1，2，3，4)上，其中以时间交错方式在频率范围上扫描这些相应载波，以便在任何一个时间(t1，t2，t3或t4)上，每个载波在不同的频率(λ1，λ2，λ3，λ4)上。这些载波被多路复用到单个通信链路上并且在接收时利用同步扫描滤波器来分开，以便多路分用这些信号。
Description
本发明涉及通信系统。
当前，在研究中，单个光纤数据容量正在接近10太比特/秒(Terabit/sec)。大约在1995年，所实现的速率超过作为单个TDM(时分多路复用)信道所能够生成的速率。这是由于各种电子和光学原因而形成的。这个限制利用WDM(波分多路复用)来避免，即，通过在利用不同(激光器)源生成的不同光频率(/波长)上运行一系列单独的光信道来避免，非常类似于无线电设备中。单个光纤中的传输则能够如图1所示来表示。在图1中，垂直轴代表光波长(/频率)，水平轴表示时间，并且“划线”表示信息比特。此图未按比例绘制。两条虚线a，b之间的信息比特的单条线构成一个TDM信道。注意，这些信道一般是异步的，这可能是所希望的(以最小化非线性串扰)，但这不是必要的。
WDM传输被几乎所有的当前系统使用并且一般是相当令人满意的(虽然特别地在各个信道数据速率方面和在光频率空间中信道的组装密度方面，持续增长)。然而，对于更新的以及一般更短的自适应的多终端网络，其中需要在信道之间重新安排数据以及重新安排信道的连接模式，当前实施的WDM具有一些限制，特别地：(i)传统的光源在光频率方面是固定的，这引起缺乏灵活性的问题，并且增加库存问题，要求储存数百个不同的激光器类型；(ii)改变信号的光载频(与仅要求延迟信号的相应TDM操作相比)是困难和昂贵的。第一限制利用快速可调谐激光源的不断增长的可用性来解决。除了解决上面的第一问题之外，这开辟了在信道覆盖比利用电调制所能够解决的更多的光谱的方面使系统是“光宽带”(与电宽带相对照)的可能性。例如，与大约50GHZ最大TDM调制(或检测)速率相比，激光调谐范围可能是40nm(5300GHz)。
根据本发明，提供一种通信系统，包括：多个可调谐信号源，每个可调谐信号源用于生成具有多个波长之中任何一个波长的载波信号；第一控制装置，用于控制所述信号源，以扫描(sweep)通过所述多个波长的每个源生成的载波信号的波长，所述第一控制装置以交错方式扫描信号源，以便在任何一个时间点上，这些源在生成不同的波长信号；多个调制器，每个调制器用于将信息调制到由相应的所述信号源生成的扫描的载波信号上；用于组合扫描的调制信号和发送组合信号的装置；用于滤波接收的组合信号以便从中提取多个分量信号的装置，在所述多个波长之中的每个波长上提取分量信号；第二控制装置，用于控制所述滤波装置，以扫描通过所述多个波长的提取的每个分量信号的波长，所述第二控制装置与利用所述第一控制装置的信号源的所述扫描同步以交错方式扫描分量信号的波长，每个分量信号的波长从而跟踪(track)由相应的所述可调谐信号源生成的波长；和多个解调器，每个解调器用于解调由所述滤波装置提供的相应的所述分量信号，从而恢复其中包含的所述信息。
优选地，在根据前一段落的通信系统中：所述用于滤波的装置包括多个可调谐滤波器，每个可调谐滤波器用于滤波接收的组合信号，以提取在所述多个波长之一上的所述分量信号；所述第二控制装置控制所述可调谐滤波器，以扫描通过所述多个波长的每个滤波器所提取的信号分量的波长，所述第二控制装置与所述第一控制装置进行的信号源的所述扫描同步以所述交错方式扫描滤波器，每个所述可调谐滤波器从而跟踪由相应的所述可调谐信号源生成的波长；和所述多个解调器之中的每个解调器解调由相应的所述可调谐滤波器提供的信号，从而恢复其中包含的所述信息。
现在，将利用示例参考附图来描述本发明，其中：
图1已经被提及，并且是表示WDM的现有技术的示意图；
图2表示根据本发明的调制；
图3是适于实施图2所示的调制的通信系统的方框示意图；
图4表示图3的通信系统的操作的一个方面；
图5表示对图3的通信系统的修改；
图6是现有技术的示意图，表示同步WDM；
图7也是现有技术的示意图，表示色散对图6的同步WDM的影响；和
图8表示色散对根据图2所示的本发明的调制的影响。
参见图2，根据本发明，用于每个信道的光载波不是WDM中的单个光频率，而是利用锯齿形(saw-tooth)模式在可用调谐频带上扫描。与图1中一样，在图2中，垂直轴代表光波长(/频率)，水平轴代表时间，“划线”表示信息比特，并且两条虚线a，b之间的信息比特的单条线构成一个TDM信道。能够看出，此时，这与WDM相同，但这些比特一起不同地排列成串(strung)。该图表暗示信道之间的某一时间同步，但是如同WDM一样，这不是必需的。
该调制方案要求在每个发射终端上的可调谐源以及在每个接收终端上的可调谐检测器。然而，这些可能已被提供，以解决上面在引言中提到的限制(i)。
能明白，已获得了使任何两个信道纯粹与延迟相关而不要求10Terabit TDM信号的所需结果。这使得在信道之间交换数据成为要求交换延迟线的纯粹线性(光)操作。这与当前完成波长变换所要求的非线性方法相当。另一优点是：所有的源/检测器物理上是相同的。另外，在现有技术中，在WDM中，在可能时将可调谐激光器锁定到所要求的光栅的实践是非平凡的。在本发明的调制中，这个要求主要利用更加简单些的将不同终端的锯齿波形锁定到公用时钟的要求来替代。
参见图3，每个可调谐源1-n能够生成一定范围的波长λ1，λ2，λ3，λ4，...，λn之中任何一个波长的载波信号。控制系统1通过这个范围的波长扫描每个可调谐源。这以交错方式进行，以便在任何给定时间上，所有源在生成不同的波长。考虑下面的示例。在时间t1，可调谐源1在生成λ1，源2在生成λ2，源3在生成λ3，源4在生成λ4，...，源n在生成λn(事实上，源n将正好在时间t1之前在生成λn，并且在时间t1，源n将正好在时间t1之后回扫，以生成波长λ1)。在时间t2，源1将移动其扫描，以生成λ2，源2生成λ3，源3生成λ4，源4生成λ5，...，源n-1生成λn(事实上，源n-1将正好在时间t2之前在生成λn，并且在时间t2，源n-1将正好在时间t2之后回扫，以生成波长λ1)，源n将移动其扫描，以生成λ2。在时间t3，源1将移动其扫描，以生成λ3，源2生成λ4，源3生成λ5，源4生成λ6，...，源n-2生成λn(事实上，源n-2将正好在时间t3之前在生成λn，并且在时间t3，源n-2将正好在时间t3之后回扫，以生成波长λ1)，源n-1将移动其扫描，以生成λ2，源n生成λ3。对于四个可调谐源和四个波长的情况，上述示例扫描表示在图4的图形中。
由每个可调谐源生成的扫描载波信号由相应的调制器利用待发送的信息来调制。因而，由调制器1提供的扫描调制信号能够被称为在信道1上的信息1，由调制器2提供的信号能够被称为在信道2上的信息2，等等。
扫描的调制信号利用组合器进行组合并作为组合的发送信号发送到光纤中。
从光纤中接收的信号传送至所有的可调谐滤波器1-n。每个可调谐滤波器能够滤波接收的信号，以提取在所述范围的波长λ1-λn之中任何一个上信号的分量。控制装置2扫描通过波长λ1-λn范围的每个可调谐滤波器。这与利用控制系统1的可调谐源1-n的扫描同步以交错方式来完成。这样做，以便每个可调谐滤波器1-n跟踪由相应的可调谐源1-n生成的载波波长，即，可调谐滤波器1跟踪由可调谐源1生成的载波波长，滤波器2跟踪源2，等等。
每个检测器1-n检测由相应的可调谐滤波器1-n提供的信号的光功率。每个解调器1-n解调由相应的检测器1-n提供的信号，以恢复其中包含的信息。因而，由于可调谐滤波器1跟踪可调谐源1并因此跟踪信道1，所以解调器1将提供信息1。同样地，由于可调谐滤波器2跟踪可调谐源2并因此跟踪信道2，所以解调器2将提供信息2，等等。
将意识到，可调谐滤波器1-n能够利用多路分用一个例如合适可调谐的排列的波导光栅中的所有信号的单个可调谐结构来替代。示意地，这样的结构将表示为如图5所示。
下面的问题随着图2所示的根据本发明的调制方案而出现。锯齿形的回扫部分将由于各种原因(包括色散，参见下面)而呈现困难。这能够利用一对源和一对检测器并且在它们之间进行交换来解决。因而，在图3的方框示意图中：每个可调谐源1-n将包括一对可调谐子源，其将交替地生成信道的下一个相继扫描；和每个可调谐滤波器1-n将包括一对可调谐子滤波器，每个可调谐子滤波器跟踪相应对的可调谐子源之中相应的一个。这需要不牵涉功率的任何损失，并且能够在集成单元中解决。回扫由于不丢失比特的需要也可能是一个问题。这能够使用某一故意重叠和/或通过将锯齿波与比特流同步来解决。
现在，将考虑色散对图2所示的根据的本发明的调制的影响。
图2调制方案对于光纤色散具有比简单WDM系统多少更复杂的响应(光频率/波长的系统延迟的漂移)。为了示意的目的，考虑图6所示的同步WDM系统。显著色散对此的影响是产生图7所示的偏斜。这对系统几乎没有影响，因为信道一般不期望是同步的(将可能要求某一额外存储器)。然而，如果色散足够大，则各个脉冲将开始相互合并，从而毁坏数据。
图2调制方案的响应多少是类似的，参见图8。然而，将明白，锯齿形信道路径也被偏斜。如图8所示，这可能导致信道在某些时间上出现两次，参见在图8所示的两个扫描的时间轴上的重叠。也参考图3的方框示意图，这个问题能够通过对于每个可调谐滤波器1-n安排为包括一对可调谐子滤波器来解决，这对可调谐子滤波器将交替地跟踪信道的下一后续扫描。该信道随后将通过交织来自两个子滤波器的输出进行重构。
将认识到，锯齿形信道的偏斜也具有益处。在现有技术的WDM和本发明的调制中，色散将引起各个脉冲扩展。然而，在本发明中，脉冲之间的空间也增加，因此脉冲序列整个被“伸展”。因此，脉冲序列仍然能够被解码，而不是混合于它自身中。这个优点不是没有代价的，因为信道的瞬时数量也增加(通过将所有信道一起挤压得更靠近一些)。
将注意，任何给定系统的精确行为将取决于相对比特和扫描速率。然而，即使扫描是“快速的”(即，比特周期中的频率扫描大于脉冲谱宽度)，行为也是相对简单的，脉冲和脉冲序列一起扩展和崩溃。
本发明的调制要求相对快速的扫描(假定，高达100nsec/5300GHz)，以避免信道对换单元中过长的延迟。这可以利用可调谐激光器来实现，并且要求快速的可调谐接收机(合适地，声-光系统)。可替换地，较长的(光纤)延迟能够被接受，全部的5300GHz在许多单独的块中被扫描，或者可调谐激光器能够被用作相干接收机中的本地振荡器。
Claims (4)
1.一种通信系统，包括：
多个可调谐信号源，每个信号源用于生成具有多个波长之中任何一个波长的载波信号；
第一控制装置，用于控制所述信号源，以便扫描通过所述多个波长的每个源生成的载波信号的波长，所述第一控制装置以交错方式扫描信号源，以便在任何一个时间点上，这些源在生成不同的波长信号；
多个调制器，每个调制器用于将信息调制到由相应的所述信号源生成的扫描载波信号上；
用于组合扫描的调制信号和发送组合信号的装置；
用于滤波接收的组合信号以便从中提取多个分量信号的装置，在所述多个波长之中的每个波长上提取分量信号；
第二控制装置，用于控制所述滤波装置，以便扫描通过所述多个波长提取的每个分量信号的波长，所述第二控制装置与利用所述第一控制装置的信号源的所述扫描同步以交错方式扫描分量信号的波长，每个分量信号的波长从而跟踪由相应的所述可调谐信号源生成的波长；和
多个解调器，每个解调器用于解调由所述滤波装置提供的相应的所述分量信号，从而恢复其中包含的所述信息。
2.根据权利要求1的通信系统，其中：所述的用于滤波的装置包括多个可调谐滤波器，每个可调谐滤波器用于滤波接收的组合信号，以提取在所述多个波长之一上的所述分量信号；所述第二控制装置控制所述可调谐滤波器，以扫描通过所述多个波长的每个滤波器所提取的信号分量的波长，所述第二控制装置与利用所述第一控制装置的信号源的所述扫描同步以所述交错方式扫描滤波器，每个所述可调谐滤波器从而跟踪由相应的所述可调谐信号源生成的波长；和所述多个解调器之中的每个解调器解调由相应的所述可调谐滤波器提供的信号，从而恢复其中包含的所述信息。
3.根据权利要求2的通信系统，其中每个所述可调谐滤波器包括一对可调谐子滤波器，这对可调谐子滤波器交替地跟踪对应于那个所述可调谐滤波器的可调谐信号源的下一后续扫描。
4.根据权利要求2的通信系统，其中每个所述可调谐信号源包括一对可调谐子源，这对可调谐子源交替地生成所述可调谐信号源的下一后续扫描，并且每个所述可调谐滤波器包括一对可调谐子滤波器，每个可调谐子滤波器跟踪相应的所述可调谐信号源的可调谐子源对之中的相应一个。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: L.M. ERICSSON CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: M(DGPI) CO., LTD. Effective date: 20070202 Owner name: M(DGPI) CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: MARCONI UK INTELLECTUAL PROP Effective date: 20070202 |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20070202 Address after: Stockholm, Sweden Applicant after: ERICSSON AB Address before: Coventry, United Kingdom Applicant before: M (DGPI) Ltd. Effective date of registration: 20070202 Address after: Coventry, United Kingdom Applicant after: M (DGPI) Ltd. Address before: Coventry, United Kingdom Applicant before: MARCONI UK INTELLECTUAL PROPERTY Ltd. |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20060614 |