DE102010054682A1

DE102010054682A1 - Empfänger, Sendeeinrichtung und Verfahren zur Signalverarbeitung

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Publication number: DE102010054682A1
Application number: DE201010054682
Authority: DE
Inventors: Fabian Nikolaus Hauske
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21
Also published as: WO2012080108A1

Abstract

Ein Empfänger (100) zum Empfangen eines Eingangssignals, das ein moduliertes Signal und eine vorbekannte Sequenz umfasst, umfasst einen Kanalentzerrer (120), einen Demodulator (130) mit einer ersten Betriebsart und mit einer zweiten Betriebsart, und einen Kanalschätzer (150). Der Kanalentzerrer (120) ist eingerichtet, eine Entzerrung des Eingangssignals auf Basis einer Entzerrercharakteristik durchzuführen. Der Demodulator (130) ist ausgebildet, in der ersten Betriebsart, das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten zu modulieren, und in der zweiten Betriebsart das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte zu demodulieren. Der Kanalschätzer (150) ist eingerichtet, die Entzerrercharakteristik des Kanalentzerrers (120) auf Basis der detektierten vorbekannten Sequenz einzustellen, wobei die vorbekannte Sequenz unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Sende- und Empfangseinrichtungen und insbesondere von optischen Sende- und Empfangseinrichtungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In optischen Übertragungssystemen werden üblicherweise zu übertragende Daten von einer Sendeeinrichtung zu einer Empfangseinrichtung über einen optischen Kanal übertragen. Der optische Kanal weist hierbei vielfach ein Übertragungsverhalten auf, welches zu einer Verzerrung des eingangsseitig anliegenden Signals führt, so dass die Empfangseinrichtung ein verzerrtes Signal empfängt. Das zu übertragende Signal ist beispielsweise phasenmoduliert, wobei bei digitalen Signalen insbesondere eine digitale Phasenmodulation wie Phasenumtastung, engl.: Phase Shift Keying, PSK, angewendet wird. Herkömmliche Übertragungssysteme verwenden beispielsweise eine binäre Phasenumtastung, BPSK, oder eine Quadraturphasenumtastung, QPSK.
Um die im übertragenen Signal enthaltenen Daten trotz der Verzerrungen des optischen Kanals wieder fehlerfrei wiederherstellen zu können, wird in Ausführungsformen herkömmlicher Empfangseinrichtungen versucht, das empfangene Signal so gut wie möglich zu entzerren. Hierfür wird beispielsweise eine Filterung mit einer Filterfunktion durchgeführt, welche die Einflüsse des optischen Kanals möglichst vollständig kompensiert. Die Entzerrercharakteristik eines solchen Entzerrers wird daher üblicherweise in Bezug auf die Übertragungseigenschaften des optischen Kanals angepasst. Insbesondere kann auch eine kontinuierliche Anpassung der Entzerrercharakteristik vorgenommen werden, wenn sich die Übertragungseigenschaften des optischen Kanals über die Zeit verändern.
Eine Anpassung der Entzerrercharakteristik kann beispielsweise datenunterstützt, engl.: data-aided, DA, oder nicht-datenunterstützt, engl.: non-data-aided, NDA, erfolgen. Bei nicht-datenunterstützten Verfahren erfolgt eine Adaption der Entzerrercharakteristik auf Basis beliebig übertragener Daten über den optischen Kanal. Bei den datenunterstützten Varianten wird üblicherweise eine bekannte Trainingsfolge zwischen eigentlichen Datenblöcken übertragen, wobei Trainingsfolge und Datenblöcke mit dem gleichen Modulationsverfahren moduliert sind. In der Empfangseinrichtung wird versucht, die Trainingsfolge, welche beispielsweise als Synchronisationssignal übertragen wird, aus dem Empfangssignal herauszunehmen und einer Adaptionseinrichtung zuzuführen. In der Adaptionseinrichtung wird die erkannte Trainingsfolge in Beziehung zu einer gespeicherten Trainingsfolge gesetzt, welche der unverzerrten Trainingsfolge an der Sendeeinrichtung entspricht. Aus dieser Beziehung kann eine Anpassung für die Entzerrercharakteristik ermittelt werden. Die Trainingsfolge ist in herkömmlichen optischen Empfangseinrichtungen beispielsweise eine zufällige oder pseudozufällige Rauschfolge in binärer Darstellung.
Bei herkömmlichen optischen Übertragungseinrichtungen ist das Modulationsverfahren der Sendeeinrichtung bzw. der Empfangseinrichtung vorab festgelegt und beispielsweise bestimmt durch die Länge des optischen Kanals zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung. Zudem wird bei datenunterstützten Verfahren zur Bestimmung der Entzerrercharakteristik jeweils eine an das Modulationsverfahren angepasste Trainingsfolge verwendet. Dadurch werden beispielsweise für unterschiedliche Anwendungsfälle jeweils unterschiedliche optische Empfangseinrichtungen und Sendeeinrichtungen benötigt. Dementsprechend kann ein Betreiber, der solche Sendeeinrichtungen und Empfangseinrichtungen verwendet, in der Flexibilität bei der Auswahl entsprechender Sendeeinrichtungen und Empfangseinrichtungen eingeschränkt sein.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Konzept für optische Übertragungssysteme anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem Übertragungssystem, insbesondere bei einem optischen Übertragungssystem, eine Modulation bzw. Demodulation zu übertragender Daten mit verschiedenen Modulationsverfahren durchgeführt werden kann, wobei das modulierte Signal in einer Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit vorgegebenen Signalraumpunkten moduliert ist, während das Signal in einer anderen Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer Teilmenge der vorgegebenen Signalraumpunkte, insbesondere mit einer geringeren Anzahl von möglichen Signalraumpunkten moduliert ist. Somit kann in den verschiedenen Betriebsarten jeweils derselbe Modulator bzw. Demodulator verwendet werden. Zudem kann in dem übertragenen bzw. empfangenen Signal eine vorbekannte Sequenz zur Bestimmung einer Entzerrercharakteristik in der Empfangseinrichtung eingefügt sein, wobei die vorbekannte Sequenz unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer weiteren Teilmenge der vorgegebenen Signalraumpunkte moduliert ist. Insbesondere kann die Signalraumkonstellation der vorbekannten Sequenz unabhängig von der Betriebsart des Modulators bzw. Demodulators immer gleich gewählt werden, so dass eine Anpassung der Entzerrercharakteristik in allen Betriebsarten jeweils auf Basis der gleichen vorbekannten Sequenz durchgeführt werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung einen Empfänger zum Empfangen eines Eingangssignals, das ein moduliertes Signal und eine vorbekannte Sequenz umfasst. Der Empfänger umfasst hierbei einen Kanalentzerrer, einen Demodulator und einen Kanalschätzer. Der Kanalentzerrer ist eingerichtet, eine Entzerrung des Eingangssignals auf Basis einer Entzerrercharakteristik durchzuführen. Der Demodulator weist eine erste Betriebsart und eine zweite Betriebsart auf, wobei der Demodulator in der ersten Betriebsart ausgebildet ist, das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten zu demodulieren, und wobei der Demodulator in der zweiten Betriebsart ausgebildet ist, das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte zu demodulieren. Der Kanalschätzer ist eingerichtet, die Entzerrercharakteristik des Kanalentzerrers auf Basis der vorbekannten Sequenz im Eingangssignal einzustellen, wobei die vorbekannte Sequenz unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist.
Das Eingangssignal, das das entsprechend der ersten Betriebsart oder der zweiten Betriebsart modulierte Signal und die betriebsartunabhängige vorbekannte Sequenz umfasst, wird beispielsweise nach einer Entzerrung durch die Kanalentzerrer dem Demodulator zugeführt. In verschiedenen Ausführungsformen können auch weitere Verarbeitungsblöcke zwischen dem Kanalentzerrer und dem Demodulator angeordnet sein. Wenn die vorbekannte Sequenz im Eingangssignal detektiert wird, wird diese beispielsweise an den Kanalschätzer weitergeleitet. Der Kanalschätzer weist beispielsweise einen Speicher auf, in dem eine unverzerrte Version der modulierten vorbekannten Sequenz gespeichert ist. Die detektierte vorbekannte Sequenz aus dem Eingangssignal, die beispielsweise Verzerrungen aufgrund der Übertragung über einen optischen Kanal aufweist, wird vom Kanalschätzer unter Verwendung der gespeicherten Sequenz ausgewertet, um die Entzerrercharakteristik des Kanalentzerrers anzupassen bzw. neu zu bestimmen. Die Funktion des Kanalschätzers kann daher vereinfacht unabhängig von der gewählten Betriebsart des Demodulators ausgeführt werden. Somit wird ein Empfänger, insbesondere ein optischer Empfänger, ermöglicht, der flexibel mit verschiedenen Modulationsarten betrieben werden kann. Insbesondere kann hierbei eine Entzerrercharakteristik auf Basis einer modulierten Sequenz bestimmt werden, die, abhängig von der gewählten Betriebsart, mit einer höheren Anzahl an möglichen Signalraumpunkten moduliert sein kann als das modulierte Signal im Eingangssignal, welches beispielsweise Nutzdaten trägt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, der als optischer Empfänger ausgebildet ist, wobei das Eingangssignal eine Version eines über einen optischen Kanal übertragenen Signals ist. Der Kanalentzerrer ist hierbei zur Kompensation wenigstens einer der folgenden Einflüsse des optischen Kanals eingerichtet: Polarisationsmodendispersion, PMD, chromatische Dispersion, CD, lineare Phasenverzerrung, lineare Amplitudenverzerrung, nichtlineare Verzerrung. Beispielsweise umfasst der optische Kanal einen Lichtwellenleiter, insbesondere eine Glasfaser oder eine Kunststofffaser. Die Brechzahl eines solchen Lichtwellenleiters kann abhängig von der Wellenlänge des Lichts sein. Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts üblicherweise von der Brechzahl abhängig ist, werden Signalpulse im Lichtwellenleiter verbreitert, was auf die chromatische Dispersion zurückzuführen ist. Der Kanalentzerrer ist beispielsweise in der Lage, die Effekte der chromatischen Dispersion auszugleichen. Bei der Polarisationsmodendispersion entsteht Dispersion des Lichts durch die unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts in verschiedenen Polarisationsebenen, was wiederum zu einer Verzerrung übertragener Signalimpulse führen kann. Der Kanalentzerrer ist beispielsweise, die Effekte der Polarisationsmodendispersion auszugleichen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, bei dem die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart auf einer Quadraturamplitudenmodulation, QAM, insbesondere einer 16-Punkte-Quadratur-Amplitudenmodulation, 16-QAM, basiert. Beispielsweise weist somit die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart 16 mögliche Signalraumpunkte auf, wobei jeweils ein 4-Bit-Symbol einem Signalraumpunkt zugeordnet ist. Die 16 möglichen Signalraumpunkte der ersten Betriebsart stehen beispielsweise auch für die Signalraumkonstellationen der zweiten Betriebsart und der vorbekannten Sequenz zur Verfügung. Beispielsweise kann in der zweiten Betriebsart eine 4-Punkte-QAM-basierte Modulation, eine QPSK-Modulation oder eine BPSK-Modulation durchgeführt werden, die jeweils eine Teilmenge der Signalraumpunkte der 16-QAM verwenden. Für die vorbekannte Sequenz können ebenfalls bestimmte Signalraumpunkte zur Verwendung aus den 16 möglichen Signalraumpunkten der 16-QAM ausgewählt werden.
Gemäß einer dritten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, bei dem die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz, insbesondere eine CAZAC-Sequenz der Länge L = 64, umfasst. Hierbei steht CAZAC für den englischen Ausdruck ”Constant Amplitude Zero Autocorrelation”, zu deutsch: ”konstante Amplitude, Null-Autokorrelation”. Wegen der Autokorrelationseigenschaften der CAZAC-Sequenz lässt sich diese vereinfacht in einem Signalstrom detektieren. Durch die konstante Amplitude der CAZAC-Sequenz werden hohe Spitze-zu-Durchschnitt-Leistungsverhältnisse, engl.: peak-to-average power ratios, PAPR, vermieden, welche Nichtlinearitäten bewirken könnten. Wenn die erste Betriebsart beispielsweise auf 16-QAM basiert, kann die CAZAC-Sequenz beispielsweise durch 8 der 16 möglichen Signalraumpunkte dargestellt werden, die in einer bestimmten Folge auftreten. Eine CAZAC-Sequenz ist üblicherweise zyklisch, so dass die vorbekannte Sequenz auch mehrmals hintereinander geschaltete CAZAC-Sequenzen umfassen kann. Somit kann insbesondere eine gewünschte Länge der vorbekannten Sequenz eingestellt bzw. erreicht werden.
Gemäß einer vierten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, der einen Sequenzdetektor umfasst, der eingerichtet ist, die vorbekannte Sequenz im Eingangssignal zu detektieren. Beispielsweise isr der Sequenzdetektor vor dem Kanalentzerrer angeordnet. Dementsprechend wird beispielsweise die vorbekannte Sequenz im Eingangssignal detektiert, welches noch mögliche Verzerrungen aufweist. Die detektierte Sequenz wird beispielsweise aus dem Eingangssignal herausgenommen und dem Kanalschätzer zugeführt, während das verbliebene Eingangssignal, welches nicht die vorbekannte Sequenz enthält, dem Kanalentzerrer zur Entzerrung zugeführt wird.
Gemäß einer fünften Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, bei dem der Kanalschätzer eingerichtet ist, die Entzerrercharakteristik im Frequenzbereich zu bestimmen. Beispielsweise wird die detektierte vorbekannte Sequenz in dem Frequenzbereich transformiert, z. B. mit einem Fourier-Transformator oder einem schnellen Fourier-Transformator, engl. Fast Fourier-Transformator (FFT). Eine beispielsweise gespeicherte, unverzerrte vorbekannte Sequenz liegt z. B. ebenfalls im Frequenzbereich vor oder wird in den Frequenzbereich transformiert. Aus der detektierten Sequenz und der gespeicherten Sequenz kann mit verschiedenen bekannten Adaptionsverfahren die Entzerrercharakteristik im Frequenzbereich bestimmt werden.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, bei dem der Kanalschätzer eingerichtet ist, die Entzerrercharakteristik auf Basis jeweils einer, insbesondere einer einzigen detektierten, vorbekannten Sequenz zu bestimmen. Beispielsweise erfolgt auf Basis jeweils einer detektierten Sequenz eine vollständige Neubestimmung der Entzerrercharakteristik. Hierbei ist beispielsweise keine Konvergenz beim Adaptionsverfahren notwendig. Vielmehr kann auch bei theoretisch unbekannter oder undefinierter Entzerrercharakteristik aus einer einzigen detektierten Sequenz die Entzerrercharakteristik für den Kanalentzerrer bestimmt werden.
Gemäß einer siebten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, bei dem Kanalentzerrer ein Filter umfasst, das zur Filterung des Eingangssignals im Frequenzbereich auf Basis der Entzerrercharakteristik eingerichtet ist. Beispielsweise erfolgt die Filterung des Eingangssignals durch Multiplikation mit einer Filterfunktion im Frequenzbereich, insbesondere einer punktweisen Multiplikation. Eine derartige Multiplikation im Frequenzbereich ist weniger aufwändig als eine entsprechende Faltungsoperation im Zeitbereich. Beispielsweise wird das Eingangssignal für die Filterung im Frequenzbereich über einen Fourier-Transformator in den Frequenzbereich gewandelt und nach der Filteroperation über einen inversen Fourier-Transformator zurück in den Zeitbereich gebracht.
Gemäß einer achten Ausführungsform des ersten Aspekts betrifft die Erfindung einen Empfänger, der zum Empfangen eines Eingangssignals ausgebildet ist, welches ein erstes Teilsignal und ein zweites Teilsignal umfasst, die zueinander orthogonal polarisiert sind. Beispielsweise ist das Eingangssignal über einen optischen Kanal empfangen und weist die zueinander orthogonal polarisierten Teilsignale auf, um die Übertragungsrate über den optischen Kanal zu erhöhen, insbesondere zu verdoppeln. Dementsprechend können auch ein Sequenzdetektor, der Kanalschätzer und der Kanalentzerrer zur Verarbeitung von zwei Kanälen, entsprechend den beiden Teilsignalen, ausgebildet sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung, insbesondere eine optische Sendeeinrichtung, die eine Modulationseinrichtung zum Erzeugen eines modulierten Signals in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart umfasst. Die Modulationseinrichtung ist in der ersten Betriebsart ausgebildet, eine Bitfolge unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten zu modulieren, und ist in der zweiten Betriebsart ausgebildet, die Bitfolge unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte zu modulieren. Die Modulationseinrichtung ist zudem ausgebildet, eine vorbekannte Sequenz zu erzeugen, die unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist. Die optische Sendeeinrichtung umfasst ferner einen Sender, der eingerichtet ist, das modulierte Signal und die vorbekannte Sequenz auszusenden.
Mit einer derartigen Sendeeinrichtung können Bitfolgen, bzw. daraus gebildete Symbolfolgen, mit verschiedenen Modulationsverfahren moduliert werden, wobei die Modulationseinrichtung, die die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart mit den möglichen Signalraumpunkten anwendet, ohne zusätzlichen Aufwand auch eine Signalraumkonstellation mit einer Teilmenge der Signalraumpunkte zur Modulation verwenden kann. Zudem kann eine modulierte vorbekannte Sequenz in ein Ausgangssignal eingefügt werden, die von einem Empfänger der zuvor beschriebenen Art zur Kanalschätzung verwendet werden kann. Dadurch kann eine derartige Sendeeinrichtung flexibel eingesetzt werden. Die Anzahl der möglichen Signalraumpunkte in der zweiten Betriebsart ist beispielsweise geringer als die Anzahl der möglichen Signalraumpunkte in der ersten Betriebsart.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung, bei der die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart auf einer Quadraturamplitudenmodulation, QAM, insbesondere einer 16-Punkte-Quadratur-Amplitudenmodulation, 16-QAM, basiert. Die Modulationseinrichtung, der zur Modulation der Bitfolge die 16 möglichen Signalraumpunkte der 16-QAM zur Verfügung stehen, kann damit auch, ohne hardwaretechnisch verändert zu werden, andere Modulationsverfahren, wie z. B. QPSK oder BPSK, durchführen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform des zweiten Aspekts betrifft die Erfindung eine Sendeeinrichtung, bei der die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz, insbesondere eine CAZAC-Sequenz der Länge L = 64 umfasst.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Übertragungssystem, insbesondere ein optisches Übertragungssystem, das einen Empfänger gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen sowie eine Sendeeinrichtung gemäß den oben erläuterten Ausführungsformen umfasst. Beispielsweise sind der Empfänger und die Sendeeinrichtung über einen Kanal, insbesondere einen optischen Kanal, miteinander verbunden. Hierzu sind Sendeeinrichtungen und Empfänger beispielsweise an verschiedenen Standorten angeordnet. Das Übertragungssystem kann jedoch auch als Transponder, insbesondere als optischer Transponder ausgeführt sein, bei dem Empfänger und Sendeeinrichtung gemeinsam vom Transponder umfasst sind, so dass der Transponder zur bidirektionalen Kommunikation geeignet ist.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verarbeitung eines Eingangssignals, das über einen optischen Kanal empfangen wird. Dabei wird eine erste Betriebsart oder eine zweite Betriebsart ausgewählt, wobei das Eingangssignal in der ersten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten und in der zweiten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist. Im Eingangssignal wird eine vorbekannte Sequenz detektiert, wobei die vorbekannte Sequenz unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist. Es wird eine Entzerrung des Eingangssignals auf Basis einer Entzerrercharakteristik durchgeführt, wenn die vorbekannte Sequenz nicht detektiert wurde. Wenn die vorbekannte Sequenz detektiert wurde, wird die Entzerrercharakteristik auf Basis der detektierten vorbekannten Sequenz eingestellt.
Verschiedene Ausführungsformen des vierten Aspekts der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsformen des ersten Aspekts der Erfindung, die oben beschrieben sind.
Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Signalverarbeitung, bei dem eine erste Betriebsart oder eine zweite Betriebsart ausgewählt wird. Ein moduliertes Signal wird aus einer Bitfolge erzeugt, wobei die Bitfolge in der ersten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraukonstellation mit Signalraumpunkten und in der zweiten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert wird. Unabhängig von der gewählten Betriebsart wird eine vorbekannte Sequenz erzeugt, die unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist. Das modulierte Signal und die vorbekannte Sequenz werden über einen optischen Kanal ausgesendet.
Verschiedene Ausführungsformen des fünften Aspekts der Erfindung ergeben sich aus den oben beschriebenen Ausführungsformen des zweiten Aspekts der Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform eines optischen Empfängers,
2A und 2B Ausführungsformen von Signalraumkonstellationen,
3 eine Ausführungsformen eines übertragenen Signals,
4 eine Ausführungsform einer optischen Sendeeinrichtung,
5 eine Ausführungsform eines optischen Empfängers,
6 eine Ausführungsform eines optischen Transponders, und
7 eine Ausführungsform eines optischen Übertragungssystems.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Ausführungsform eines optischen Empfängers 100. Der optische Empfänger 100 umfasst einen Eingang 101, dem ein Eingangssignal zuführbar ist. An den Eingang 101 ist ein Sequenzdetektor 110 angeschlossen, der zwei Ausgänge aufweist. Ein Ausgang des Sequenzdetektors 110 ist an einen Signaleingang 121 eines Kanalentzerrers 120 angeschlossen, der ausgangsseitig mit einem Demodulator 130 gekoppelt ist. Der Kanalentzerrer 120 weist einen Einstelleingang 122 zum Einstellen einer Kanalcharakteristik des Kanalentzerrers 120 auf. Der Demodulator 130 weist einen Betriebsartwahleingang 131 auf und ist ausgangsseitig an einen Anschluss 140 gekoppelt, der beispielsweise zu weiteren Verarbeitungsblöcken im Empfänger 100 führt. Der Empfänger 100 umfasst ferner einen Kanalschätzer 150, der an den zweiten Ausgang des Sequenzdetektors 110 angeschlossen ist. Der Kanalschätzer 150 ist ausgangsseitig an den Einstelleingang 122 des Kanalentzerrers 120 zum Einstellen der Entzerrercharakteristik angeschlossen.
Der optische Empfänger 100 ist eingerichtet, ein Eingangssignal zu empfangen, das ein moduliertes Signal und eine vorbekannte Sequenz umfasst. Entsprechend einer über den Betriebsartwahlschalter 130 gewählten Betriebsart ist das modulierte Signal in einer ersten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten moduliert und in einer zweiten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert. Die vorbekannte Sequenz ist unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert. Die vorbekannte Sequenz ist beispielsweise als Block zwischen Abschnitten des modulierten Signals enthalten, das beispielsweise Nutzdaten trägt. Die vorbekannte Sequenz wird im Sequenzdetektor detektiert. Beispielsweise weist die vorbekannte Sequenz ein bestimmtes Korrelationsverhalten auf, das dem Sequenzdetektor ermöglicht, durch Korrelation des Eingangssignals mit einer gespeicherten vorbekannten Sequenz einen Beginn der vorbekannten Sequenz im Eingangssignal zu ermitteln. Wenn die vorbekannte Sequenz im Eingangssignal detektiert wird, wird diese an den Kanalschätzer 150 weitergeleitet. Das modulierte Signal, ohne die vorbekannte Sequenz, wird an den Kanalentzerrer weitergegeben, der das Eingangssignal bzw. das modulierte Signal auf Basis der Entzerrercharakteristik entzerrt.
Das Eingangssignal ist beispielsweise über einen optischen Kanal empfangen, welcher das ursprünglich ausgesandte Signal verzerren kann. Mögliche Verzerrungen eines solchen optischen Kanals sind beispielsweise eine Polarisationsmodendispersion, PMD, eine chromatische Dispersion, CD, lineare Phasenverzerrung, eine lineare Amplitudenverzerrung und nichtlineare Verzerrungen. Der Kanalentzerrer ist mittels der Entzerrercharakteristik beispielsweise eingerichtet, wenigstens eine der zuvor genannten Einflüsse teilweise oder vollständig auszugleichen bzw. zu kompensieren. Das entzerrte Eingangssignal bzw. modulierte Signal wird dem Demodulator 130 zugeführt, welcher das modulierte Signal entsprechend der gewählten Betriebsart und der damit verbundenen Signalraumkonstellation demoduliert. Die Demodulation kann hierbei insbesondere die Bestimmung der jeweiligen Signalraumpunkte im modulierten Signal umfassen. Beispielsweise geschieht dies durch ein Mapping bzw. Demapping von Raumzeigern des modulierten Signals auf die möglichen Signalraumpunkte der gewählten Betriebsart. Weiterhin kann die Demodulation die Zuordnung der jeweiligen Signalraumpunkte auf Symbole bzw. binäre Bitfolgen umfassen. Das Ausgangssignals des Demodulators kann zur weiteren Verarbeitung an weitere Signalverarbeitungsblöcke bekannterweise weitergegeben werden.
Wenn eine vorbekannte Sequenz im Eingangssignal detektiert wurde und diese an den Kanalschätzer weitergeleitet wurde, kann der Kanalschätzer auf Basis der detektierten vorbekannten Sequenz die Entzerrercharakteristik einstellen. Beispielsweise wird aus einer gespeicherten vorbekannten Sequenz und der im Eingangssignal detektierten vorbekannten Sequenz ein Übertragungsverhalten des optischen Kanals bzw. das inverse Übertragungsverhalten des optischen Kanals ermittelt, aus der sich die Entzerrercharakteristik bestimmen lässt. Verfahren zur Bestimmen der Entzerrercharakteristik, die auch als Adaptionsverfahren bezeichnet werden können, sind im Allgemeinen bekannt.
In den 2A und 2B sind verschiedene Signalraumkonstellationen dargestellt. Beispielsweise definieren die 16 Punkte 201–216 Signalraumpunkte einer 16-QAM. Dementsprechend basiert die Signalraumkonstellation einer ersten Betriebsart des Demodulators beispielsweise auf einer 16-QAM, so dass pro Signalraumpunkt ein Symbol mit 4 Bit übertragen werden kann. In einer zweiten Betriebsart ist das modulierte Signal beispielsweise gemäß QPSK moduliert, so dass lediglich eine Teilmenge der Signalraumpunkte 201–216, nämlich die Signalraumpunkte 201, 204, 213 und 216, in der Modulation verwendet werden. Eine QPSK-Modulation kann im Wesentlichen auch als 4-Punkte-QAM oder 4-QAM betrachtet werden, welche ebenfalls die Signalraumpunkte 201, 204, 213 und 216 verwendet.
In einer weiteren möglichen Betriebsart ist das modulierte Signal gemäß einer BPSK moduliert. Hierbei werden lediglich die mit einem großen Kreis markierten Signalraumpunkte 204 und 213 verwendet, welche ebenfalls eine Teilmenge der 16 Signalraumpunkte 201–216 darstellen.
Durch die Verwendung gleicher Signalraumpunkte in den genannten Modulationsarten ist es auch möglich, einen Demodulator für ein 16-QAM-moduliertes Signal als abwärtskompatibel für 4-QAM-, QPSK- und BPSK-modulierte Signale zu nennen. Im Übrigen gilt dies gleichermaßen für einen entsprechenden Modulator, der für eine 16-QAM eingerichtet ist. Auch dieser kann 4-QAM-, QPSK- oder BPSK-modulierte Signale erzeugen.
Die Baudrate eines optischen Übertragungssystems ist definiert durch die Anforderung von Hardware-Bestandteilen, wie beispielsweise einem Add-Drop-Multiplexer, optischen Filtern, Bandbreite usw. Die Baudrate bestimmt auch die Signalbandbreite bzw. ist durch diese bestimmt. Die Bitrate ist bestimmt durch das Modulationsverfahren. Beispielsweise ist eine Bitrate bei einer QPSK-Modulation doppelt so hoch wie bei einer BPSK-Modulation, während eine 16-QAM-Bitrate doppelt so groß ist wie bei einer QPSK-Modulation, jeweils bei vorgegebenen Baudraten. Modulationsverfahren höherer Ordnung, also mit einer höheren Anzahl an Bits pro Signalraum, weisen einen geringen Abstand zwischen Signalraumpunkten auf, so dass die Anforderungen an das Signalrauschabstandsverhältnis höher sind und eine maximale Übertragungsreichweite geringer ist. Mit der beschriebenen Ausführungsform des Empfängers mit näheren wählbaren Betriebsarten ist es möglich, eine jeweils größtmögliche Übertragungskapazität in Abhängigkeit der Anforderungen für eine bestimmte Übertragungsreichweite anzupassen.
Die Schätzeigenschaften des Kanalschätzers steigen mit verbesserter Qualität der vorbekannten Sequenz. In 2B ist eine Signalraumkonstellation dargestellt, bei der mögliche Signalraumpunkte einer als CAZAC-Sequenz ausgeführten vorbekannten Sequenz dargestellt sind. Insbesondere wird für die Modulation der CAZAC-Sequenz eine Signalraumkonstellation mit den acht Signalraumpunkten 202, 203, 205, 208, 209, 212, 214, 215 verwendet, welche eine Teilmenge der 16 Signalraumpunkte 201–216 der 16-QAM darstellen. Eine CAZAC-Sequenz ist auch als Zadoff-Chu-Sequenz bekannt und zeichnet sich durch eine konstante Amplitude im modulierten Signal aus, während sich Autokorrelationseigenschaften der CAZAC-Sequenz im Wesentlichen auf einen zentralen Punkt in der Autokorrelationsfolge beschränken, wodurch sich die CAZAC-Sequenz im Sequenzdetektor vereinfacht detektieren lässt. Die Signalraumkonstellation der CAZAC-Sequenz ist kreisartig und derart gewählt, dass sämtliche benötigten Signalraumpunkte mit einer Teilmenge der möglichen Signalraumpunkte der ersten Betriebsart zusammenfallen. Die CAZAC-Sequenz ist zyklisch und kann hintereinander geschaltet werden, um längere Kanalgedächtnisse abbilden zu können. Die CAZAC-Sequenz kann phasenverschoben sein, um die Übereinstimmung mit den gewünschten Signalraumpunkten zu gewährleisten, ohne dass die Korrelations- und Amplitudeneigenschaften der Sequenz beeinträchtigt wären. Eine CAZAC-Sequenz mit den dargestellten 8 benötigten Signalraumpunkten ergibt sich beispielsweise bei einer Länge der CAZAC-Sequenz von L = 64. Beispielsweise ergeben sich bei einer Länge L der CAZAC-Sequenz mögliche Signalraumpunkte.
3 zeigt eine Ausführungsform eines übertragenen Signals, das beispielsweise als Eingangssignal am optischen Empfänger vorliegt. Das Eingangssignal umfasst jeweils einen Block mit der vorbekannten Sequenz, in der Darstellung mit SEQ bezeichnet. Diesem Block schließt sich eine Vielzahl von Datenblöcken eines modulierten Signals an, die in der Darstellung mit DAT bezeichnet sind. Daran anschließend folgt ein weiterer Block mit der vorbekannten Sequenz usw. Eine Aktualisierung der Entzerrercharakteristik erfolgt jeweils nach Empfang bzw. Detektion der vorbekannten Sequenz, in der Zeichnung mit dem Pfeil angedeutet. Zwischen den jeweiligen Aktualisierungen erfolgt eine Kanalentzerrung mit jeweils der gleichen Entzerrercharakteristik.
4 zeigt eine Ausführungsform einer optischen Sendeeinrichtung 400. Die Sendeeinrichtung 400 weist einen Eingang 401 zum Zuführen einer Bitfolge oder einer Symbolfolge auf, die einer Modulationseinrichtung 410 zugeführt wird. Ein Ausgang der Modulationseinrichtung 410 ist an einen optischen Sender 420 angeschlossen, der ein entsprechend verarbeitetes optisches Signal an einen Ausgang 430 abgibt. Die Modulationseinrichtung 410 weist einen Modulator 440 mit einem Betriebsartwahleingang 441 auf. Zudem umfasst die Modulationseinrichtung 410 einen Sequenzerzeuger 450, der ausgangsseitig mit dem Modulator 440 gekoppelt ist.
Der Modulator 440 ist eingerichtet, die Bitfolge bzw. Symbolfolge am Eingang 401 entsprechend einem durch die Betriebsartswahl bestimmten Modulationsmodus zu modulieren. Die Modulationsarten des Modulators entsprechen hierbei denen, die zuvor für die Ausführungsform des optischen Empfängers in den vorangehenden Figuren beschrieben wurden. Im Sequenzerzeuger 450 wird eine vorbekannte Sequenz generiert, beispielsweise als vorgegebene Symbolfigur, die vom Modulator 440 in entsprechende Signalraumpunkte umgesetzt wird. Bezüglich der Ausführung der vorbekannten Sequenz wird ebenfalls auf die Erläuterungen zu den Ausführungsformen der 1–3 verwiesen. Die Modulationseinrichtung 410 ist somit eingerichtet, ein Signal mit der modulierten vorbekannten Sequenz und modulierten Nutzdaten zu erzeugen, wie es beispielsweise in 3 dargestellt ist.
Das Ausgangssignal der Sendeeinrichtung bzw. das Eingangssignal des Empfängers können auch mehrere, beispielsweise zwei, Kanäle aufweisen, die jeweils unabhängige Daten bzw. Sequenzen tragen. Zum Beispiel werden zwei solche Kanäle über ein Polarisations-Multiplexverfahren über einen optischen Kanal zwischen Sendeeinrichtung und Empfänger übertragen. Die Signale umfassen dementsprechend zwei Teilsignale, die orthogonal zueinander polarisiert sind.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Empfängers, welches im Wesentlichen auf dem Ausführungsbeispiel in 1 basiert. Gleichartige Elemente und Funktionsblöcke werden hierbei mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der Empfänger des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels weist ein optisches Frontend bzw. eine optische Eingangsschnittstelle 510 auf, der über den Eingang 101 ein optisches Signal zugeführt wird, welches ein moduliertes Signal und vorbekannte Sequenzen trägt. Das optische Signal wird in herkömmlicher Weise vorverarbeitet, beispielsweise mit einer automatischen Verstärkungsregelung, AGC, einem Demultiplexer für ein Polarisationsmultiplexsignal und einer Analog/Digital-Wandlung zum Erzeugen digitaler Datenströme. Beispielsweise ist ein Polarisationskanal mit X bezeichnet, während der andere Polarisationskanal mit Y bezeichnet wird. Die jeweiligen Kanäle tragen komplexe Signal mit einer In-Phase-Komponente und einer Quadraturkomponente und sind dementsprechend mit XI + jXQ und YI + jYQ bezeichnet.
Die beiden Signale bzw. Signalkanäle werden an den Sequenzdetektor 110 geführt, um eine in jedem Kanal jeweils enthaltene vorbekannte Sequenz zu detektieren. Die vorbekannten Sequenzen können in jedem Kanal zur gleichen Zeit bzw. synchron übertragen werden oder zeitlich verschoben, so dass beispielsweise die Sequenz im zweiten Kanal beginnt, wenn die Sequenz im ersten Kanal endet. Beispielsweise sind in den verschiedenen Kanälen CAZAC-Sequenzen als vorbekannte Sequenzen enthalten, die zueinander zyklisch verschoben sind, um Autokorrelationsspitzen jeweils an einer unterschiedlichen Stelle zu erhalten. Weiterhin werden die Kanäle dem Kanalentzerrer 120 zugeführt. Dieser umfasst einen schnellen Fourier-Transformator FFT 520, welcher die jeweiligen Kanäle blockweise in den Frequenzbereich wandelt. Der Kanalentzerrer 120 umfasst ferner ein Filter 530 mit Filterblöcken 531, 532, 533, 534 und Additionselementen 535, 536. Ausgänge des Filters 530 sind an einem inversen Fourier-Transformationsblock IFFT 540 angeschlossen, der die gefilterten Signale zurück in den Zeitbereich wandelt. Der Fourier-Transformator 520 und der inverse Fourier-Transformator 540 können beispielsweise zur seriellen oder zur parallelen Transformation ausgelegt sein. Der Ausgang des Kanalentzerrers 120 ist an einen Wiederherstellungsblock 550 angeschlossen, indem beispielsweise eine Wiederherstellung der Zeitinformation und der Trägerinformation erfolgt, um ein synchronisiertes Signal zu erhalten und an den Demodulator 130 abzugeben.
Der Sequenzdetektor 110 steuert bei der Detektion einer vorbekannten Sequenz Schalter 560 an, welche das in den Frequenzbereich gewandelte Empfangssignal dem Kanalschätzer 150 zuführen, entsprechend den Polarisationskanälen als Signale R_x(f) und R_y(f). Beispielsweise führt die vorbekannte Sequenz in einem Schritt zu einer vollen Neubestimmung der Entzerrercharakteristik, die den Filterblöcken 531, 532, 533, 534 zugeführt wird. Dies ist insbesondere im Frequenzbereich vereinfacht möglich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden hierbei Filterparameter für ein 2 × 2 MIMO System mit gegenseitiger Kanalbeeinflussung bestimmt.
Wenn z. B. die übertragene Sequenz S(f) im Frequenzbereich bekannt ist, kann eine Übertragungsfunktion G(f) des Übertragungskanals direkt aus dem empfangenen Signal R(f) mit den Kanalanteilen R_x(f) und R_y(f) bestimmt werden aus G(f) = S_diag(f)^–1·R(f), (1) wobei der Ausdruck S_diag(f)^–1 die Inverse der Diagonalmatrix von S(f) ist. Somit kann jedes Mal, wenn die vorbekannte Sequenz übertragen wird, eine vollständige Schätzung des Kanals G(f) erfolgen. Aus G(f) kann in bekannter Weise die Entzerrercharakteristik in Form von Filterübertragungsfunktionen H(f) ermittelt werden, welche dem Kanalentzerrer 120 zugeführt werden. Beispielsweise ist die vorbekannte Sequenz wenigstens so lang wie eine Gedächtnislänge des Übertragungskanals. Hierzu kann, wie zuvor erläutert, beispielsweise eine mehrfach hintereinander geschaltete CAZAC-Sequenz verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform können auch die blinden Entscheidungen nach der Filterung durch die bekannte Sequenz ersetzt werden, was zu einer schrittweisen Anpassung gewichtet mit einem Anpassungsfaktor führt. Bei einer solchen Methode kann auch eine nicht-datenunterstützte Filteranpassung durch die Sequenz unterstützt werden. Dementsprechend könnte in diesem Fall die vorbekannte Sequenz kürzer als die Gedächtnislänge des Kanals sein, wobei eine volle Kanalschätzung in einem Schritt behindert ist.
Die Aktualisierung der Filterwerte ist im Frequenzbereich lediglich eine komponentenweise Multiplikation, siehe Gleichung (1), und damit weniger aufwändig als im Zeitbereich, in dem eine symbolweise Entfaltung erfolgen muss. Die vorbekannte Sequenz, insbesondere als CAZAC-Sequenz, löst inhärent auch ein Singularitätenproblem bezüglich der Konvergenz zur gleichen Polarisation, ermöglicht richtige Filterwerte, da im Vergleich zum Frequenzbereich keine Konvergenz auf lokale Minima erfolgt. Zudem ermöglicht die vorbekannte Sequenz die Identifikation von Polarisationen, X/Y, und Phasen, I/Q. Weiterhin kann die Entzerrercharakteristik in einem Schritt bestimmt werden, so dass keine Verzögerung durch eine Initialisierungsphase anfällt, die beispielsweise bei einer schrittweisen Bestimmung der Entzerrercharakteristik im Zeitbereich notwendig wäre. Daher ist die vorbekannte Sequenz auch geeignet für den Schutz bei schnellem Schalten in geschalteten vermaschten Netzen.
Die vorbekannte Sequenz, insbesondere basierend auf einer CAZAC-Sequenz, kann auch im Wiederherstellungsblock 550 für die Wiederherstellung einer Trägerphase verwendet werden, um genaue Schätzungen zu erhalten. Die Wiederherstellung der Trägerphase benötigt zwar eine höhere Aktualisierungsrate, wird aber durch die Datenunterstützung der vorbekannten Sequenz erleichtert. Zudem kann durch die datenunterstützte Trägerwiederherstellung eine Phasenschätzung stabilisiert werden und ermöglicht eine Parallelisierung ohne große Überlappungsblöcke.
Weiterhin ermöglicht die vorbekannte Sequenz, dass eine Schätzung der Entzerrercharakteristik ohne Überabtastung möglich ist und dadurch keine zusätzlichen Algorithmen benötigt werden. Die Implementierung des Kanalentzerrers mit Filtern im Frequenzbereich ist unabhängig von der gewählten Betriebsart bzw. der gewählten Modulationsart, so dass mit der gleichen Architektur beispielsweise BPSK-, QPSK- und 16-QAM-modulierte Signale entzerrt werden können. Die Modulationsart bzw. die Betriebsart können individuell umgeschaltet werden, wobei in jeder Betriebsart die gleiche vorbekannte Sequenz, insbesondere die gleiche CAZAC-Sequenz, verwendet wird.
Die Betriebsart kann vom Betreiber des Empfängers bzw. der Sendeeinrichtung individuell eingestellt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Betriebsart vorab fest eingestellt wird, so dass zu übertragende Bitfolgen beispielsweise gemäß einer QPSK-Modulation moduliert sind, während die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz mit den in 2B dargestellten 8 möglichen Signalraumpunkten verwendet. Die Betriebsart, bei der eine Modulation bzw. Demodulation gemäß 16-QAM erfolgt, ist in diesem Fall zwar möglich, kann aber durch die feste Einstellung der Betriebsart nicht mehr ausgewählt werden.
Wenn in der Sendeeinrichtung ein 16-QAM-Modulator eingesetzt wird, kann die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz der Länge L = 64 ohne Veränderung der Schaltung erzeugt werden. Dementsprechend kann mit einer CAZAC-Sequenz der Länge L = 64 ein Kanal mit 28 GBaud und 10.000 ps/nm verbleibender chromatischer Dispersion geschätzt bzw. entzerrt werden. Die Hintereinanderschaltung mehrerer solcher CAZAC-Sequenzen der Länge L = 64 ermöglicht die Schätzung bzw. Entzerrung von Kanälen mit größerer chromatischer Dispersion. In den Filterblöcken 531, 532, 533, 534 werden jeweils die Einflüsse des eigenen Polarisationskanals und Einflüsse vom jeweils anderen Polarisationskanal ausgeglichen. Dadurch entsteht eine Filterstruktur mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen, die sich jeweils gegenseitig beeinflussen. Die dargestellte Struktur ermöglicht einen hohen Grad an Parallelisierung, so dass eine Hochgeschwindigkeitssignalverarbeitung möglich wird.
Die Wiederholrate der vorbekannten Sequenz, insbesondere der CAZAC-Sequenz im übertragenen Signal, ist beispielsweise derart gewählt, dass die am schnellsten angenommenen Kanalveränderungen ohne Einbußen verfolgt werden können.
Beispielsweise wird eine Rotation der Polarisation mit 20 KHz angenommen. Für eine Aktualisierungsrate von 1,7 × 10⁶ Aktualisierungen pro Sekunde liegt der größtmögliche Polarisationsfehler bei 4°, was toleriert werden kann. Dementsprechend ist es möglich, einem Block mit der vorbekannten Sequenz beispielsweise 31 Blöcke mit Datenfolgen zu lassen, wobei jeder Block 512 Symbole, bzw. 1024 Abtastwerte mit zweifacher Überabtastung umfasst. Mit einer hintereinander geschachtelten CAZAC-Sequenz der Gesamtlänge von 512 wäre ein zusätzlicher Aufwand von 3% für den zusätzlichen Sequenzblock erforderlich. Bei einer Baudrate von 28 GBaud können mit der beschriebenen Ausführung mehr als 30000 ps/nm von chromatischer Dispersion kompensiert werden.
Die Länge der vorbekannten Sequenz entspricht beispielsweise der Länge der Fourier-Transformation, so dass jeweils ein Fourier-Transformatorblock die gesamte Information der vorbekannten Sequenz im Frequenzbereich enthält. Beispielsweise wird ein Sequenzblock nur für die Anpassung der Entzerrercharakteristik verwendet, während die übrigen Blöcke mit Nutzdaten nur der Filterung zugeführt werden.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transponders 600. Der Transponder 600 umfasst eine Sendeeinrichtung 400 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Zudem umfasst der Transponder 600 einen optischen Empfänger 100 nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die Sendeeinrichtung 400 und der Empfänger 100 sind mit einem Signalverarbeitungsblock 610 gekoppelt, der empfangene Daten verarbeitet bzw. zu sendende Daten nach einer Vorverarbeitung an die Sendeeinrichtung 400 abgibt.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines optischen Übertragungssystems 700. Hierbei sind eine optische Sendeeinrichtung 400 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und ein optischer Empfänger 100 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele über einen optischen Kanal 710 miteinander gekoppelt.
Mit einem optischen Übertragungssystem gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele kann beispielsweise in verschiedenen Betriebsarten eine Übertragung basierend auf einer Polarisationsmultiplex-BPSK-Modulation bei einer Datenrate von 50 Gigabit pro Sekunde, auf einer Polarisationsmultiplex-QPSK-Modulation mit einer Datenrate von 100 Gigabit pro Sekunde oder mit einer Polarisationsmultiplex-16-QAM mit einer Datenrate von 200 Gigabit pro Sekunde übertragen werden. Die Wahl der Betriebsart bzw. der Modulationsart kann hierbei abhängig von den Eigenschaften des Kanals, insbesondere der Kanallänge, gemacht werden. Zudem wird in verschiedenen Ausführungsformen keine gesonderte Kompensationsstufe für chromatische Dispersion benötigt, da diese durch den Kanalentzerrer bereits erfolgt ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Bestimmung der Entzerrercharakteristik unabhängig von der Filterung bzw. Entzerrung im Kanalentzerrer erfolgt, insbesondere parallel erfolgen kann.
Bezogen auf die Herstellung entsprechender optischer Empfänger bzw. Sendeeinrichtungen oder Transponder bietet sich die Möglichkeit, dass ein einheitlicher Schaltungsaufbau verwendet wird, der dem Betreiber entweder die flexible Einstellung einer Betriebsart ermöglicht oder eine vorkonfigurierte Betriebsarteinstellung mit einer fest gewählten Modulationsart ermöglicht, ohne schaltungstechnisch wesentliche Änderungen vorzunehmen. Dadurch sind die Produktionskosten für solche Bauteile reduziert.

Claims

Empfänger (100) zum Empfangen eines Eingangssignals, das ein moduliertes Signal und eine vorbekannte Sequenz umfasst, der Empfänger (100) umfassend – einen Kanalentzerrer (120), der eingerichtet ist, eine Entzerrung des Eingangssignals auf Basis einer Entzerrercharakteristik durchzuführen; – einen Demodulator (130) mit einer ersten Betriebsart und mit einer zweiten Betriebsart, wobei der Demodulator (130) in der ersten Betriebsart ausgebildet ist, das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten zu demodulieren, und wobei der Demodulator (130) in der zweiten Betriebsart ausgebildet ist, das Eingangssignal unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte zu demodulieren; und – einen Kanalschätzer (150), der eingerichtet ist, die Entzerrercharakteristik des Kanalentzerrers (120) auf Basis der vorbekannten Sequenz im Eingangssignal einzustellen, wobei die vorbekannte Sequenz unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist.
Empfänger (100) nach Anspruch 1, der als optischer Empfänger ausgebildet ist, wobei das Eingangssignal eine Version eines über einen optischen Kanal (710) übertragenen Signals ist, und bei dem der Kanalentzerrer (120) zur Kompensation wenigstens einer der folgenden Einflüsse des optischen Kanals (710) eingerichtet ist: – Polarisationsmodendispersion, PMD; – chromatische Dispersion, CD; – lineare Phasenverzerrung; – lineare Amplitudenverzerrung; – nichtlineare Verzerrung.
Empfänger (100) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart auf einer Quadraturamplitudenmodulation, QAM, insbesondere einer 16-Punkte-Quadraturamplitudenmodulation, 16-QAM, basiert.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz, insbesondere eine CAZAC-Sequenz der Länge L = 64, umfasst.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der einen Sequenzdetektor (110) umfasst, der eingerichtet ist, die vorbekannte Sequenz im Eingangssignal zu detektieren.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kanalschätzer (150) eingerichtet ist, die Entzerrercharakteristik im Frequenzbereich zu bestimmen.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Kanalschätzer (150) eingerichtet ist, die Entzerrercharakteristik auf Basis jeweils einer, insbesondere einer einzigen, detektierten vorbekannten Sequenz zu bestimmen.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Kanalentzerrer (120) ein Filter (530) umfasst, das zur Filterung des Eingangssignals im Frequenzbereich auf Basis der Entzerrercharakteristik eingerichtet ist.
Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Empfänger (100) zum Empfangen eines Eingangssignals ausgebildet ist, welches ein erstes Teilsignal und ein zweites Teilsignal umfasst, die zueinander orthogonal polarisiert sind.
Sendeeinrichtung (400), umfassend – eine Modulationseinrichtung (410) zum Erzeugen eines modulierten Signals in einer ersten Betriebsart und in einer zweiten Betriebsart, wobei die Modulationseinrichtung (410) in der ersten Betriebsart ausgebildet ist, eine Bitfolge unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten zu modulieren, und in der zweiten Betriebsart ausgebildet ist, die Bitfolge unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte zu modulieren, und wobei die Modulationseinrichtung (410) ausgebildet ist, eine vorbekannte Sequenz zu erzeugen, die unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist; und – einen Sender (420), der eingerichtet ist, das modulierte Signal und die vorbekannte Sequenz auszusenden.
Sendeeinrichtung (400) nach Anspruch 10, bei dem die Signalraumkonstellation der ersten Betriebsart auf einer Quadraturamplitudenmodulation, QAM, insbesondere einer 16-Punkte-Quadraturamplitudenmodulation, 16-QAM, basiert.
Sendeeinrichtung (400) nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die vorbekannte Sequenz eine CAZAC-Sequenz, insbesondere eine CAZAC-Sequenz der Länge L = 64, umfasst.
Optisches Übertragungssystem, umfassend einen Empfänger (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und eine Sendeeinrichtung (400) nach einem der Ansprüche 10 bis 12.
Verfahren zur Verarbeitung eines Eingangssignals, das über einen optischen Kanal (710) empfangen wird, das Verfahren umfassend; – Auswählen einer ersten Betriebsart oder einer zweiten Betriebsart, wobei das Eingangssignal in der ersten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten und in der zweiten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist; – Detektieren einer vorbekannten Sequenz im Eingangssignal, wobei die vorbekannte Sequenz unabhängig von der gewählten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist; – Durchführen einer Entzerrung des Eingangssignals auf Basis einer Entzerrercharakteristik, wenn die vorbekannte Sequenz nicht detektiert wurde; und – Einstellen der Entzerrercharakteristik auf Basis der detektierten vorbekannten Sequenz, wenn die vorbekannte Sequenz detektiert wurde.
Verfahren zur Signalverarbeitung, umfassend – Auswählen einer ersten Betriebsart oder einer zweiten Betriebsart; – Erzeugen eines modulierten Signals aus einer Bitfolge, wobei die Bitfolge in der ersten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit Signalraumpunkten und in der zweiten Betriebsart unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer ersten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert wird; – Erzeugen, unabhängig von der gewählten Betriebsart, einer vorbekannten Sequenz, die unter Verwendung einer Signalraumkonstellation mit einer zweiten Teilmenge der Signalraumpunkte moduliert ist; und – Aussenden des modulierten Signals und der vorbekannten Sequenz über einen optischen Kanal (710).