DE112018000446T5 - SYSTEM AND METHOD FOR PICTURE AND DEMAPPING OF DIGITIZED SIGNALS FOR OPTICAL TRANSMISSION - Google Patents

SYSTEM AND METHOD FOR PICTURE AND DEMAPPING OF DIGITIZED SIGNALS FOR OPTICAL TRANSMISSION Download PDF

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DE112018000446T5
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Zhensheng Jia
Luis Alberto Campos
Jing Wang
Curtis Dean Knittle
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Cable Television Laboratories Inc
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Cable Television Laboratories Inc
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    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2575Radio-over-fibre, e.g. radio frequency signal modulated onto an optical carrier
    • H04B10/25751Optical arrangements for CATV or video distribution
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/22Adaptations for optical transmission

Abstract

Ein optisches Netzwerk beinhaltet einen Senderabschnitt, der dazu eingerichtet ist, einen digitalisierten Symbolstrom über eine digitale optische Verbindung zu übertragen, eine Mappingeinheit, die innerhalb des Senderabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den übertragenen digitalisierten Symbolstrom mit einem Mappingcode vor der Übertragung über die digitale optische Verbindung zu kodieren, einen Empfängerabschnitt, der dazu eingerichtet ist, den kodierten Symbolstrom von der digitalen optischen Verbindung zurückzugewinnen, und eine Demappingeinheit, die innerhalb des Empfängerabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den wiederhergestellten kodierten Symbolstrom in ein uncodiertes digitalisiertes Signal zu mappen, das dem digitalisierten Symbolstrom am Senderabschnitt vor der Kodierung durch die Abbildungseinheit entspricht.An optical network includes a transmitter section configured to transmit a digitized symbol stream over a digital optical link, a mapping unit located within the transmitter section and configured to transmit the transmitted digitized symbol stream with a mapping code prior to transmission over the digital optical And a demapping unit located within the receiver section and configured to map the reconstructed coded symbol stream into an uncoded digitized signal, which is adapted to encode a link, a receiver section adapted to recover the encoded symbol stream from the digital optical link digitized symbol stream at the transmitter section prior to encoding by the imaging unit.

Description

Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross-reference to related applications

Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-Part der am 19. Dezember 2017 eingereichten U.S. Patentanmeldung Ser. No. 15/847,417 , die den Vorteil und die Priorität der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Ser. No. 62/435,961 , eingereicht am 19. Dezember 2016, in Anspruch nimmt. Diese Anmeldung beansprucht auch den Vorteil und die Priorität der vorläufigen U.S. Patentanmeldung Ser. No. 62/448,044 , eingereicht am 19. Januar 2017. Die Offenlegungen aller dieser früheren Anwendungen sind hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen.This application is a continuation-in-part of December 19, 2017 submitted US Patent Application Ser. No. 15 / 847.417 that the advantage and the priority of the provisional US Patent Application Ser. No. 62 / 435.961 filed on 19 December 2016. This application also claims the benefit and priority of provisional US Patent Application Ser. No. 62 / 448.044 , filed January 19, 2017. The disclosures of all of these earlier applications are incorporated herein by reference in their entirety.

Hintergrundbackground

Das Feld der Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Glasfaserkommunikationsnetze, insbesondere auf Digitalisierungstechniken in hybriden Glasfaser-Koaxialnetzen.The field of the disclosure generally relates to fiber optic communication networks, and more particularly to digitalization techniques in hybrid coaxial fiber optic networks.

Stand der TechnikState of the art

Typische hybride Glasfaser-Koaxial(HFC)-Architekturen verwenden nur wenige Langfaserstränge von einem Hub zu einem Knoten, aber oft werden viele Kurzfaserstränge eingesetzt, um die kürzeren Entfernungen abzudecken, typischerweise von älteren HFC-Knoten zu Endnutzern. Herkömmliche Multiple Service Operators (MSOs) bieten eine Vielzahl von Diensten an, darunter Analog-/Digital-Fernsehen, Video on Demand (VoD), Telefonie und Hochgeschwindigkeits-Internet, über HFC-Netze, die sowohl Glasfasern als auch Koaxialkabel verwenden.Typical hybrid fiber coaxial (HFC) architectures use only a few long fiber strands from a hub to a node, but often many short fiber strands are used to cover the shorter distances, typically from older HFC nodes to end users. Traditional Multiple Service Operators (MSOs) offer a variety of services, including analog / digital TV, video on demand (VoD), telephony and high-speed Internet, over HFC networks that use both fiber and coaxial cable.

1 ist eine schematische Darstellung eines herkömmlichen HFC-Netzwerks 100, das zur Bereitstellung von Video-, Sprach- und Datendiensten für Teilnehmer geeignet ist Das HFC-Netzwerk 100 beinhaltet ein Master-Kopfende 102, einen Hub 104, einen Glasfaserknoten 106 und Endbenutzer/Teilnehmer 108. Eine optische Glasfaser 110 überträgt optische Analogsignale und verbindet die Verknüpfung zwischen Master-Kopfende 102, Hub 104 und Glasfaserknoten 106. Eine Vielzahl von Koaxialkabeln 112 übertragen Hochfrequenz-(HF)modulierte analoge elektrische Signale und verbinden den Glasfaserknoten 106 mit den jeweiligen Endverbrauchern 108. 1 is a schematic representation of a conventional HFC network 100 , which is suitable for providing video, voice and data services to subscribers The HFC network 100 includes a master headboard 102 , a hub 104 , a fiberglass knot 106 and end user / participant 108 , An optical fiber 110 transmits analog optical signals and connects the link between master headend 102 , Hub 104 and fiber optic knots 106 , A variety of coaxial cables 112 transmit high frequency (RF) modulated analog electrical signals and connect the fiber optic node 106 with the respective end consumers 108 ,

Im Betrieb wandelt der Glasfaserknoten 106 die optischen Analogsignale von der Glasfaser 110 in die HF-modulierten elektrischen Signale um, die dann über die Koaxialkabel 112 zu den Endnutzern/Teilnehmer 108 geleitet werden. In einigen Fällen implementiert das HFC-Netzwerk 100 eine fasertiefe Architektur bzw. Faser-Tiefarchitektur. Das HFC-Netzwerk 100 kann zudem elektrische Verstärker 114 verwenden, die jeweils entlang der Koaxialkabel 112 angeordnet sind, um die analogen HF-Signale an die jeweiligen Endnutzer 108 zu verstärken. Im HFC-Netzwerk 100 liegen sowohl die optischen als auch die elektrischen Signale vom Hub 104 bis zur Teilnehmer-Wohnung des Endnutzers 108 in analoger Form vor. Typischerweise befindet sich ein Kabelmodem-Abschlusssystem (CMTS) entweder am Kopfende 102 oder am Hub 104 und bietet ergänzende Funktionen zu Kabelmodems (CMs) (nicht dargestellt), die jeweils beim Endnutzer 108 angeordnet sind.In operation, the fiber optic node converts 106 the optical analog signals from the fiber 110 into the RF modulated electrical signals, then over the coaxial cables 112 to the end users / participants 108 be directed. In some cases, the HFC network implements 100 a fiber-deep architecture or fiber low architecture. The HFC network 100 can also have electrical amplifiers 114 use each along the coaxial cable 112 are arranged to send the analog RF signals to the respective end users 108 to reinforce. In the HFC network 100 Both the optical and the electrical signals are from the hub 104 up to the subscriber's home of the end user 108 in analog form. Typically, a cable modem termination system (CMTS) is either at the head end 102 or at the hub 104 and provides complementary functionality to cable modems (CMs) (not shown), each to the end user 108 are arranged.

Vor Kurzem wurde die Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) als eine internationale Standardschnittstelle etabliert, die es ermöglicht, die Datenübertragung mit hoher Bandbreite mit dem Internetprotokoll (IP) in ein bestehendes HFC-Netzwerk, wie beispielsweise das HFC-Netzwerk 100, einzubinden. Der neueste DOCSIS-Standard, DOCSIS 3.1, bietet (1) die Möglichkeit, das übertragene Spektrum über die bisher verfügbaren Bandbreiten hinaus sowohl in Richtung stromaufwärts als auch in Richtung stromabwärts zu erweitern und (2) das Spektrum selbst effizienter zu nutzen. Ein DOCSIS 3.1 HFC-Netzwerk (d. h. orthogonales Frequenzteilungsmultiplexing (OFDM) unterstützend) erfordert jedoch im Vergleich zu seinem früheren DOCSIS HFC-Netzwerk-Pendant eine deutlich höhere Systemleistung sowohl für das stromaufwärts als auch für das stromabwärts gerichtete Signal, insbesondere in Bezug auf das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR) oder das Modulationsfehler-Verhältnis (MER).More recently, the Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) has been established as a standard international interface that enables high bandwidth data transmission with the Internet Protocol (IP) into an existing HFC network, such as the HFC network 100 to involve. The latest DOCSIS standard, DOCSIS 3.1, provides (1) the ability to extend the transmitted spectrum in both upstream and downstream directions beyond the bandwidth available so far, and (2) to use the spectrum itself more efficiently. However, a DOCSIS 3.1 HFC network (ie supporting Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)) requires significantly higher system performance for both the upstream and downstream signals compared to its prior DOCSIS HFC network counterpart, especially with respect to the carrier Noise Ratio (CNR) or Modulation Error Ratio (MER).

Die DOCSIS 3.1 Spezifikation physischer Schichten definiert die stromabwärts minimal erforderliche CNR-Performance von OFDM-Signalen mit Paritätscheck geringer Dichte (LDPC) Fehlerkorrektur im additiven weißen Gaußschen Rauschen (AWGN)-Kanal, wie in Tabelle 1 unten dargestellt. So erfordert beispielsweise eine typische OFDM-Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) von 1024 (1K-QAM) eine Signalperformance bzw. -leistung von 34dB CNR oder etwa 41-41,5 Dezibel (dB) CNR für die Option 4K-QAM-Modulationsformat in Richtung stromabwärts. Eine ähnliche Situation tritt auch in dem stromaufwärtigen Übertragungspfad nach DOCSIS 3.1 auf, wie in Tabelle 2 ebenfalls unten dargestellt.The DOCSIS 3.1 physical layer specification defines the downstream minimum required CNR performance of low density parity check (LDPC) OFDM signals in the additive white Gaussian noise (AWGN) channel, as shown in Table 1 below. For example, a typical OFDM Quadrature Amplitude Modulation (QAM) of 1024 (1K QAM) requires a signal performance of 34dB CNR or about 41-41.5 decibels (dB) CNR for the 4K QAM modulation format option in the direction of downstream. A similar situation also occurs in the upstream transmission path according to DOCSIS 3.1, as also shown in Table 2 below.

In solchen analogen HFC-Systemen wird die Qualität des wiederhergestellten HF-Signalkanals (z.B. bei CMs von Endnutzern 108) gemäß dem Carrier-to-Composite Rauschen (CCN) oder CCN-Verhältnis bestimmt. Das CCN einer HFC-Faserverbindung stellt die Kombination von Rauschkomponenten (z.B. Schrotrauschen, thermisches Rauschen, Laserrauschen (d.h. von der Hub/Kopfende-Laserübertragung), usw.), das Intermodulationsrauschen (z.B. Komponenten zweiter, dritter und höherer Ordnung) und das Rauschen durch Übersprechen (z.B. nichtlineare Faserwechselwirkungen, wie Vierwellenmischung, Kreuzphasenmodulation, Raman-Übersprechen usw.) dar. Kontinuierliche Hüllkurve und ein hohes Verhältnis von Spitzen- zu Durchschnittsleistung (PAPR) sind insbesondere in Bezug auf OFDM-Signale von großer Bedeutung. Das heißt, OFDM-Signale sind sehr empfindlich gegenüber nichtlinearer Intermodulation, insbesondere gegenüber zusammengesetztem Triple Beat (CTB). Nichtlineare Produkte zweiter Ordnung sind out-of-band und werden typischerweise gefiltert. Die meisten nichtlinearen Produkte dritter Ordnung befinden sich jedoch im In-Band und verursachen Probleme durch Überschneidungen mit bestehenden Trägern. Tabelle 1: CM minimale CNR-Leistung im AWGN-Kanal Konstellation (QAM) CNR (dB) bis zu 1 GHz CNR (dB) bis zu 1,0-1,218 GHz 4096 41 41.5 2048 37.0 37.5 1024 34.0 34.0 512 30.5 30.5 256 27.0 27.0 128 24.0 24.0 64 21.0 21.0 16 15.0 15.0 Tabelle 2: CMTS minimale CNR-Performance im AWGN-Kanal Konstellation (QAM) CNR (dB) 4096 43.0 2048 39.0 1024 35.5 512 32.5 256 29.0 128 26.0 64 23.0 32 20.0 16 17.0 8 14.0 QPSK 11.0 In such analog HFC systems, the quality of the recovered RF signal channel (eg, for end-user CMs 108 ) according to the carrier-to-composite noise (CCN) or CCN ratio. The CCN of an HFC fiber link provides the combination of noise components (eg, shot noise, thermal noise, laser noise (ie, hub / head-end laser transmission, etc.), intermodulation noise (eg, second, third, and higher-order components) and noise Crosstalk (eg, non-linear fiber interactions such as four-wave mixing, cross-phase modulation, Raman crosstalk, etc.). Continuous envelope and high peak-to-average power ratio (PAPR) are particularly important in terms of OFDM signals. That is, OFDM signals are very sensitive to nonlinear intermodulation, especially to composite triple beat (CTB). Second order non-linear products are out-of-band and are typically filtered. However, most third-order nonlinear products are in-band and cause problems with overlaps with existing carriers. Table 1: CM minimum CNR power in the AWGN channel Constellation (QAM) CNR (dB) up to 1 GHz CNR (dB) up to 1.0-1.218 GHz 4096 41 41.5 2048 37.0 37.5 1024 34.0 34.0 512 30.5 30.5 256 27.0 27.0 128 24.0 24.0 64 21.0 21.0 16 15.0 15.0 Table 2: CMTS minimum CNR performance in the AWGN channel Constellation (QAM) CNR (dB) 4096 43.0 2048 39.0 1024 35.5 512 32.5 256 29.0 128 26.0 64 23.0 32 20.0 16 17.0 8th 14.0 QPSK 11.0

Dementsprechend begrenzen der Verbindungsverlust und die analogen linearen Verzerrungen das erreichbare Verbindungsbudget des konventionellen HFC-Netzes erheblich. Noch deutlicher ist der Einfluss auf das erreichbare Verbindungsbudget bei Modulationsformaten hoher Ordnung, die eine hohe Datenrate anstreben. Die konventionelle analoge Optiktechnologie kann mit dem steigenden Datenbedarf in älteren HFC-Netzen nicht Schritt halten. Der Ersatz solcher alten HFC-Netze wäre jedoch sehr teuer und daher unpraktisch.Accordingly, the link loss and the analog linear distortions significantly limit the achievable link budget of the conventional HFC network. Even more pronounced is the impact on the achievable link budget for high-order modulation formats aiming for a high data rate. Conventional analogue optics technology can not keep up with the increasing demand for data on legacy HFC networks. However, the replacement of such old HFC networks would be very expensive and therefore impractical.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Kurze ZusammenfassungShort Summary

In einer Ausführungsform beinhaltet ein analoger Signalprozessor eine Abtasteinheit, die dazu eingerichtet ist, (i) ein empfangenes analoges Zeitbereichssignal im Frequenzbereich in ein niederfrequentes Ende eines entsprechenden Frequenzspektrums zu filtern, (ii) das gefilterte analoge Signal mit einer Frequenz abzutasten, die wesentlich höher ist als das niederfrequente Ende, und (iii) Quantisierungsrauschen über eine erweiterte Nyquistzone des entsprechenden Frequenzspektrums zu verteilen. Der Prozessor beinhaltet ferner eine Rauschformungseinheit, die dazu eingerichtet ist, das verteilte Quantisierungsrauschen aus dem niederfrequenten Ende des entsprechenden Frequenzspektrums so zu formen, dass das gefilterte Analogsignal und das geformte Quantisierungsrauschen im Frequenzbereich im Wesentlichen getrennt sind, und eine Quantisierungseinheit, die dazu eingerichtet ist, dem gefilterten Analogsignal unter Verwendung mindestens eines Quantisierungsbits eine Delta-Sigma-Modulation aufzubringen und einen digitalisierten Bitstrom auszugeben, der im Wesentlichen der Amplitude des empfangenen analogen Zeitbereichssignals folgt.In one embodiment, an analog signal processor includes a sampling unit configured to (i) filter a received analog time domain signal in the frequency domain into a low frequency end of a corresponding frequency spectrum, (ii) sample the filtered analog signal at a frequency that is substantially higher as the low-frequency end, and (iii) to distribute quantization noise over an extended Nyquist zone of the corresponding frequency spectrum. The processor further includes a noise shaping unit configured to shape the distributed quantization noise from the low frequency end of the corresponding frequency spectrum such that the filtered analog signal and the shaped quantization noise are substantially separated in the frequency domain, and a quantization unit configured to: Apply a delta sigma modulation to the filtered analog signal using at least one quantization bit and output a digitized bitstream substantially following the amplitude of the received analog time domain signal.

In einer Ausführungsform ist ein hybrides Glasfaser-Koaxial-(HFC)-Netzwerk vorgesehen. Das Netzwerk beinhaltet einen optischen Hub, der dazu eingerichtet ist, einen digitalisierten Bitstrom über eine digitale optische Verbindung zu übertragen, einen Faserknoten, der dazu eingerichtet ist, den digitalisierten Bitstrom über die digitale optische Verbindung zu empfangen und den empfangenen digitalisierten Bitstrom in ein delta-sigma-demoduliertes Analogsignal umzuwandeln, und mindestens einen Endnutzer, der dazu eingerichtet ist, das delta-sigma-demodulierte Analogsignal von dem Faserknoten zu empfangen.In one embodiment, a hybrid fiber optic coaxial (HFC) network is provided. The network includes an optical hub configured to transmit a digitized bit stream over a digital optical link, a fiber node configured to receive the digitized bit stream through the digital optical link, and convert the received digitized bit stream into a delta link. sigma demodulated analog signal, and at least one end user configured to receive the delta-sigma demodulated analog signal from the fiber node.

In einer Ausführungsform beinhaltet ein optisches Netzwerk einen Senderabschnitt, der dazu eingerichtet ist, einen digitalisierten Symbolstrom über eine digitale optische Verbindung zu übertragen, eine Mapping- bzw. Zuordnungseinheit, die innerhalb des Senderabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den übertragenen digitalisierten Symbolstrom mit einem Mapping- bzw. Zuordnungscode vor der Übertragung über die digitale optische Verbindung zu kodieren, einen Empfängerabschnitt, der dazu eingerichtet ist, den kodierten Symbolstrom von der digitalen optischen Verbindung zurückzugewinnen, und eine Demapping-Einheit, die innerhalb des Empfängerabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den zurückgewonnenen kodierten Symbolstrom in ein uncodiertes digitalisiertes Signal entsprechend dem digitalisierten Symbolstrom am Senderabschnitt vor der Kodierung durch die Mappingeinheit zu mappen.In one embodiment, an optical network includes a transmitter section configured to transmit a digitized symbol stream over a digital optical link, a mapping unit disposed within the transmitter section and configured to mapped the transmitted digitized icon stream Encoding code prior to transmission over the digital optical link, a receiver section adapted to recover the encoded symbol stream from the digital optical link, and a demapping unit located within the receiver section and adapted to recovered coded symbol stream into an uncoded digitized signal corresponding to the digitized symbol stream at the transmitter section prior to encoding by the mapping unit.

In einer Ausführungsform ist ein Symbolmappingverfahren für ein digitalisiertes Signal vorgesehen. Das digitalisierte Signal beinhaltet eine Reihe von übertragenen Symbolen mit einer Gaußschen Verteilung von Symbolamplitudenwerten. Das Verfahren beinhaltet einen Schritt des Mappens bzw. Zuordnens des ersten Symbols auf ein zweites Symbol aus der Reihe der übertragenen Symbole für zumindest ein Eingangsereignis eines ersten Symbols der Serie von übertragenen Symbolen. Das erste Symbol weist einen ersten Symbolamplitudenwert auf und das zweite Symbol weist einen zweiten Symbolamplitudenwert auf, der größer ist als der erste Symbolamplitudenwert. Das Verfahren beinhaltet ferner einen Schritt zum Mappen des zweiten Symbols auf das erste Symbol bei zumindest einem Auftreten des zweiten Symbols.In one embodiment, a symbol mapping method is provided for a digitized signal. The digitized signal includes a series of transmitted symbols having a Gaussian distribution of symbol amplitude values. The method includes a step of mapping the first symbol to a second symbol of the series of transmitted symbols for at least one input event of a first symbol of the series of transmitted symbols. The first symbol has a first symbol amplitude value and the second symbol has a second symbol amplitude value that is greater than the first symbol amplitude value. The method further includes a step of mapping the second symbol to the first symbol in at least one occurrence of the second symbol.

Figurenlistelist of figures

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche bzw. gleichartige Zeichen gleiche bzw. gleichartige Teile in den Zeichnungen darstellen:

  • 1 ist eine schematische Darstellung bzw. Veranschaulichung eines konventionellen HFC-Netzes.
  • 2A-2B sind grafische Veranschaulichungen, die die jeweiligen Funktionsprinzipien eines konventionellen Abtastverfahrens 200 im Vergleich zu einem exemplarischen Modulationsprozess darstellen.
  • 3 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein Funktionsprinzip eines Demodulationsprozesses für das in 2B dargestellte modulierte digitalisierte Ausgangssignal gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 4A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen HFC-Netzwerks unter Verwendung des in 2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in 3 dargestellten Delta-Sigma-Demodulationsprozesses.
  • 5A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen digitalisierten verteilten Netzwerks unter Verwendung des in 2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in 3 dargestellten Delta-Sigma-Demodulationsprozesses.
  • 6A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen Hochfrequenz über Glas Netzwerks unter Verwendung des in 2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in 3 dargestellten Delta-Sigma-Demodulationsprozesses.
  • 7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines exemplarischen Signalmappingprozesses auf Systemebene gemäß einer Ausführungsform.
  • 8 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein nicht zugeordnetes elektrisches Augendiagramm eines digitalisierten Signals nach der Delta-Sigma-Digitalisierung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
  • 9 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein elektrisches Augendiagramm eines digitalisierten Signals nach der Delta-Sigma-Digitalisierung unter Implementierung eines Flip-Mapping-Prozess darstellt.
  • 10 ist eine grafische Veranschaulichung einer Flip-Mapping-Tabelle, die mit dem digitalisierten Signal des in 9 dargestellten elektrischen Augendiagramms implementiert werden kann.
  • 11A-B sind grafische Veranschaulichungen, die ein Vergleichsergebnis eines übertragenen Signals mit und ohne Implementierung der in den 9 und 10 dargestellten Flip-Mapping-Prozesse darstellen.
  • 12A-B sind grafische Veranschaulichungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines elektrischen Augendiagramms eines pseudozufälligen Binärsequenz-PAM4-Signals mit dem eines Signals, das einen einheitlichen Mapping-Prozess gemäß einer Ausführungsform implementiert, darstellen.
  • 13A-B sind grafische Veranschaulichungen alternativer Symbolzuordnungstabellen, die mit dem digitalisierten Signal des in 12B dargestellten elektrischen Augendiagramms implementiert werden können.
  • 14A-B sind grafische Veranschaulichungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines Signals, das den in 13A dargestellten einheitlichen Mapping-Prozess implementiert, mit einem Signal, das den in 13B dargestellten alternativen einheitlichen Mapping-Prozess implementiert, darstellen.
  • 15 ist eine grafische Veranschaulichung einer Symboltabelle, die das Symbolmapping der verschiedenen hierin beschriebenen Prozesse vergleicht.
These and other features, aspects, and advantages of the present disclosure will become better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings in which like characters represent the same parts throughout the drawings:
  • 1 is a schematic representation or illustration of a conventional HFC network.
  • 2A-2B are graphical illustrations illustrating the respective functional principles of a conventional scanning method 200 compared to an exemplary modulation process.
  • 3 is a graphical illustration illustrating a principle of operation of a demodulation process for the in 2 B represents modulated digitized output signal according to an embodiment.
  • 4A-B FIG. 10 are schematic illustrations of an exemplary HFC network using the in 2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in 3 illustrated delta-sigma demodulation process.
  • 5A-B FIG. 4 are schematic illustrations of an exemplary digitized distributed network using the in 2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in 3 illustrated delta-sigma demodulation process.
  • 6A-B FIG. 4 are schematic illustrations of an exemplary high frequency over glass network using the in 2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in 3 illustrated delta-sigma demodulation process.
  • 7 FIG. 12 is a schematic block diagram of an exemplary system-level signal mapping process, according to one embodiment.
  • 8th FIG. 4 is a graphical illustration depicting an unassigned electrical eye diagram of a digitized signal after delta-sigma digitization according to one embodiment. FIG.
  • 9 FIG. 4 is a graphical illustration illustrating an electrical eye diagram of a digitized signal after delta-sigma digitization implementing a flip-mapping process. FIG.
  • 10 Figure 4 is a graphical illustration of a flip-mapping table associated with the digitized signal of the in 9 illustrated electrical eye diagram can be implemented.
  • 11A-B are graphical illustrations showing a comparison result of a transmitted signal with and without the implementation of the 9 and 10 represent illustrated flip-mapping processes.
  • 12A-B FIG. 10 is graphical illustrations illustrating a comparative result of an electrical eye diagram of a pseudorandom binary sequence PAM4 signal with that of a signal implementing a uniform mapping process according to one embodiment. FIG.
  • 13A-B are graphical illustrations of alternative symbol mapping tables associated with the digitized signal of the in 12B illustrated electrical eye diagram can be implemented.
  • 14A-B are graphical illustrations that are a comparative result of a signal that the in 13A implemented a unified mapping process, with a signal representing the in 13B illustrated alternative uniform mapping process implemented.
  • 15 Figure 4 is a graphical illustration of a symbol table comparing the symbol mapping of the various processes described herein.

Sofern nicht anders angegeben, sollen die hierin enthaltenen Zeichnungen die Merkmale der Ausführungsformen dieser Offenbarung veranschaulichen. Diese Merkmale sind vermutlich für eine Vielzahl von Systemen anwendbar, einschließlich einer oder mehrerer Ausführungsformen dieser Offenbarung. Daher sind die Zeichnungen nicht dazu bestimmt, alle herkömmlichen Merkmale zu beinhalten, die der Fachperson als für die Ausführung der hierin offenbarten Ausführungsformen erforderlich bekannt sind.Unless otherwise indicated, the drawings contained herein are intended to illustrate the features of the embodiments of this disclosure. These features are believed to be applicable to a variety of systems, including one or more embodiments of this disclosure. Therefore, the drawings are not intended to encompass all conventional features known to those skilled in the art as necessary to practice the embodiments disclosed herein.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

In der folgenden Spezifikation bzw. Beschreibung und den Ansprüchen wird auf eine Reihe von Begriffen verwiesen, die mit den folgenden Bedeutungen definiert sind.In the following specification or description and claims, reference is made to a number of terms which are defined with the following meanings.

Die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ beinhalten Mehrzahlbezüge, sofern der Kontext nicht klar anderes vorschreibt.The singular forms "a", "an", "the", "the" and "the" include plural references unless the context clearly dictates otherwise.

„Optional“ oder „gegebenenfalls“ bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der Umstand eintreten kann oder nicht, und dass die Beschreibung Fälle beinhaltet, in denen das Ereignis eintritt und Fälle, in denen es nicht eintritt"Optional" or "optional" means that the event or circumstance described below may or may not occur, and that the description includes instances in which the event occurs and instances in which it does not occur

Nähernde bzw. approximierende Sprache, wie sie hierin in der gesamten Spezifikation und den Ansprüchen verwendet wird, kann verwendet werden, um jede quantitative Angabe anzupassen, die zulässigerweise variieren könnte, ohne dass dies zu einer Änderung der Grundfunktion führt, auf die sie sich bezieht. Dementsprechend darf ein Wert, der durch einen oder mehrere Begriffe wie „etwa“, „ungefähr“ und „im Wesentlichen“ verändert wird, nicht auf den genau angegebenen Wert beschränkt werden. In mindestens einigen Fällen kann die Näherungssprache der Genauigkeit eines Instruments zur Messung des Wertes entsprechen. Hier und in der gesamten Beschreibung und Ansprüche können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden; diese Bereiche sind gekennzeichnet und umfassen alle darin enthaltenen Teilbereiche, sofern Kontext oder Sprache nichts anderes anzeigen.Approximate language as used throughout the specification and claims may be used to adapt to any quantitative indication that could reasonably vary without resulting in a change in the basic function to which it refers. Accordingly, a value that is changed by one or more terms such as "about,""about," and "substantially" should not be limited to the precise value specified. In at least some cases, the approximate language may correspond to the accuracy of an instrument for measuring the value. Here and throughout the specification and claims range limitations may be combined and / or be replaced; these areas are labeled and include all subdomains contained therein unless the context or language indicates otherwise.

Gemäß den hierin beschriebenen Ausführungsformen implementiert ein digitales optisches Netzwerk eine digitale optische Verbindung über ein digitalisiertes verteiltes Netzwerk oder unter Verwendung eines digitalisierten analogen Signals über das herkömmliche HFC-Netzwerk. Das digitale optische Netzwerk gemäß den vorliegenden Systemen und Verfahren ist weniger von Verbindungsverlusten betroffen und realisiert auch eine höhere Toleranz gegenüber nichtlinearem Rauschen vom Laser (z.B. des Kopfendes/Hub) oder der Faser selbst, wenn die optische Leistung über der Empfindlichkeit des Empfängers liegt (z.B. eines Endnutzers). Das vorliegende digitale optische Netzwerk ist daher vorteilhaft in der Lage, Übertragungen über größere Entfernungen zu realisieren, Wellenlängen pro Faser zu unterstützen und den Beitrag des optischen Rauschens zur CNR effektiv zu eliminieren. Darüber hinaus können die CMTS und die jeweiligen CMs gemäß den hierin beschriebenen vorteilhaften Techniken bei höheren Modulationsformatsordnungen arbeiten.According to the embodiments described herein, a digital optical network implements a digital optical connection over a digitized distributed network or using a digitized analog signal over the conventional HFC network. The digital optical network according to the present systems and methods is less affected by link losses and also realizes a higher tolerance to nonlinear noise from the laser (eg the head end / hub) or the fiber itself if the optical power is above the sensitivity of the receiver (eg an end user). The present digital optical network is therefore advantageously able to realize transmissions over longer distances, to support wavelengths per fiber and to effectively eliminate the contribution of the optical noise to the CNR. In addition, the CMTS and the respective CMs may operate at higher modulation formats according to the advantageous techniques described herein.

In den Ausführungsbeispielen wird die optische digitale Übertragung unter Verwendung von Delta-Sigma-Modulation und -Demodulation durchgeführt. Wichtige Schritte im optischen digitalen Übertragungsprozess sind die Analog-Digital- (A/D) und Digital-Analog-Wandlung (D/A). Die Teilprozesse A/D-Wandlung (ADC) und D/A-Wandlung (DAC) umfassen zwei wichtige Faktoren: (1) Abtastrate; und (2) Bitauflösung. Die minimale Abtastrate wird im Allgemeinen nach dem Nyquist-Abtast-Theorem bestimmt, während die Bitauflösung für die Bestimmung des Quantisierungsrauschens wichtig ist. In einigen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen wird ein DOCSIS-Digitalisierungsschema unter Verwendung von Delta-Sigma-Modulation und -Demodulation auf Variationen eines konventionellen HFC-Netzwerks angewendet und implementiert eines oder mehrere von (i) Oversampling (Überabtastung), (ii) Dezimationsfilterung und (iii) Quantisierungsrauschformung, um eine ultrahohe Auflösung und eine ausgezeichnete Antialiasing-Filterung zu erreichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher besonders vorteilhaft für Audioanwendungen, präzise Temperaturmessungen und Waagen.In the embodiments, the optical digital transmission is performed using delta-sigma modulation and demodulation. Important steps in the optical digital transmission process are analog-to-digital (A / D) and digital-to-analog (D / A) conversion. The sub-processes A / D conversion (ADC) and D / A conversion (DAC) comprise two important factors: (1) sampling rate; and (2) bit resolution. The minimum sampling rate is generally determined according to the Nyquist sampling theorem, while bit resolution is important to quantization noise determination. In some of the embodiments described below, a DOCSIS digitizing scheme using delta-sigma modulation and demodulation is applied to variations of a conventional HFC network and implements one or more of (i) oversampling, (ii) decimation filtering, and ( iii) Quantization noise shaping to achieve ultra-high resolution and anti-aliasing filtering. The present embodiments are therefore particularly advantageous for audio applications, precise temperature measurements and scales.

Die vorliegenden Systeme und Verfahren sind ferner in der Lage, Tiefpassfilterung zu implementieren, die nicht die in herkömmlichen HFC-Netzen erfahrene Verarbeitungslatenzzeit erfordert. Darüber hinaus erreichen die vorliegenden optisch-digitalen Übertragungssysteme und -netze noch niedrigere Latenzzeiten als die mit herkömmlichen ADC/DAC-Ansätzen erfahrenen. Geringe Latenzzeiten sind ein besonders kritischer Faktor bei Virtual Reality und immersiven Anwendungen, die Netzwerke der Zukunft unterstützen müssen werden. Durch die Nutzung der frequenzselektiven Digitalisierung sind die vorliegenden Ausführungsformen noch weiter in der Lage, die Datenmenge, die zur Darstellung des Analogspektrums benötigt wird, wie beispielsweise das analoge Kabelsignal des HFC-Netzes 100, 1, oben, vorteilhaft zu reduzieren.The present systems and methods are further capable of implementing low pass filtering which does not require the processing latency experienced in conventional HFC networks. In addition, the present optical digital transmission systems and networks achieve even lower latencies than those experienced with traditional ADC / DAC approaches. Low latencies are a particularly critical factor in virtual reality and immersive applications that will need to support networks of the future. By utilizing frequency selective digitization, the present embodiments are even more capable of the amount of data needed to represent the analog spectrum, such as the analog cable signal of the HFC network 100 . 1 , above, advantageous to reduce.

2A-2B sind grafische Veranschaulichungen, die die jeweiligen Funktionsprinzipien eines konventionellen Abtastverfahrens 200 im Vergleich zu einem exemplarischen Modulationsprozess 202 gemäß einer Ausführungsform darstellen. Der Prozess 200 stellt den Betrieb einer konventionellen Nyquist-Shannon-Abtast-ADC für ein Analogsignal 204 (dargestellt der Zeitbereich bzw. die Zeitdomäne) dar. In dem Ausführungsbeispiel des Prozesses 200 begrenzt Bandbreite das analoge Signal 204 im entsprechenden Frequenzbereich (z.B. unter Verwendung eines Tiefpassfilters 206, bei Frequenz fB). In dem in 2A dargestellten Beispiel ist das Quantisierungsrauschen 208 nicht mit der Frequenz des Eingangssignals korreliert und gleichmäßig über die Nyquist-Bandbreite fS/2 verteilt. Der Prozess 200 führt das Nyquist-Abtasten 210 des Analogsignals 204 (d.h. bei der Nyquist-Frequenz) durch und quantisiert jeden Abtastwert durch mehrere Quantisierungsbits, um das Multibit-Quantisierungssignal 212 zu erzeugen. 2A-2B are graphical illustrations illustrating the respective functional principles of a conventional scanning method 200 compared to an exemplary modulation process 202 represent according to one embodiment. The process 200 Figure 4 illustrates the operation of a conventional Nyquist Shannon sample ADC for an analog signal 204 (illustrated the time domain or the time domain). In the embodiment of the process 200 bandwidth limits the analog signal 204 in the appropriate frequency range (eg using a low-pass filter 206 , at frequency fB). In the in 2A The example shown is the quantization noise 208 is not correlated with the frequency of the input signal and evenly distributed over the Nyquist bandwidth fS / 2. The process 200 performs Nyquist sampling 210 of the analog signal 204 (ie, at the Nyquist frequency) and quantizes each sample through multiple quantization bits to the multi-bit quantization signal 212 to create.

Da das Quantisierungsrauschen einer Nyquist-ADC ungefähr Gaußförmig und gleichmäßig über die Nyquist-Zone verteilt ist, ist eine sehr große Anzahl von Quantisierungsbits erforderlich, um das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) (z.B. CNR oder MER) der resultierenden digitalisierten Signale 212 sicherzustellen. Eine so große Anzahl von erforderlichen Quantisierungsbits führt zu sehr hohen Anforderungen an die effektive Bitanzahl (ENOB), führt aber auch zu einer geringen spektralen Effizienz und einem Datenratenengpass. Das heißt, nach dem Stand der Technik kann ein schmalbandiges Analogsignal nach der Digitalisierung aufgrund der großen Anzahl von Quantisierungsbits pro Abtastung eine enorme Übertragungsbandbreite verbrauchen.Because the quantization noise of a Nyquist ADC is approximately Gaussian and uniformly distributed across the Nyquist zone, a very large number of quantization bits are required to match the signal-to-noise ratio (SNR) (eg, CNR or MER) of the resulting digitized signals 212 sure. Such a large number of required quantization bits imposes very high demands on the effective number of bits (ENOB), but also leads to low spectral efficiency and a data rate bottleneck. That is, in the prior art, a narrow-band analog signal after digitization may consume an enormous transmission bandwidth due to the large number of quantization bits per sample.

Diese Nachteile herkömmlicher Abtasttechniken werden gemäß dem exemplarischen Modulationsprozess 202 gelöst. Wie in 2B dargestellt, wendet ein Prozessor 214 eines A/D-Wandlers (nicht in 2B dargestellt) im exemplarischen Modulationsprozess 202 eine Delta-Sigma-Modulation an, um eine Oversampling-ADC zu nutzen, der ein oder zwei Quantisierungsbits auf einem Eingangssignal 216 verwendet, um ein Ausgangssignal 218 zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen ist das Ausgangssignal 218 binär (z.B. Ein-Bit-Quantisierung). In anderen Ausführungsformen ist das Ausgangssignal 218 ein PAM4-Ausgangssignal (z.B. Zwei-Bit-Quantisierung).These disadvantages of conventional scanning techniques will be in accordance with the exemplary modulation process 202 solved. As in 2 B shown, a processor uses 214 of an A / D converter (not in 2 B shown) in the exemplary modulation process 202 a delta-sigma modulation to use an oversampling ADC having one or two quantization bits on an input signal 216 used to get an output signal 218 to create. In some embodiments, the output signal is 218 binary (eg one-bit Quantization). In other embodiments, the output is 218 a PAM4 output signal (eg two-bit quantization).

Insbesondere implementiert der Modulationsprozess 202 einen Oversampling-Subprozess 220, einen Rauschformungs-Subprozess 222 und einen Quantisierungs-Subprozess 224. Im Oversampling-Subprozess 220 tastet der Modulationsprozess 202 das analoge Eingangssignal 216 (z.B. ein DOCSIS-HF-Signal) mit einer hohen Frequenz ab und verteilt das Quantisierungsrauschen über eine erweiterte Nyquist-Zone 226. Der Modulationsprozess 202 implementiert dann den Rauschformungs-Subprozess 222, um das Quantisierungsrauschen aus dem Signalband zu drücken. In dem in 2B dargestellten Beispiel platziert ein Tiefpass-Delta-Sigma-Modulator 228 das Analogsignal 216 im niederfrequenten Ende des Spektrums, und eine Rauschübertragungsfunktion 230 fungiert als Hochpassfilter, um das Quantisierungsrauschen zum hochfrequenten Ende aus dem Signalband zu drücken, so dass das Analogsignal 216 im Frequenzbereich vom Rauschen getrennt ist. Die Delta-Sigma-Modulationstechnik des Modulationsprozesses 202 gibt das binäre (z.B. On/Off Schlüssel (OOK)) Signal 218 (1) oder das nicht-binäre Signal 218 (2) (z.B. PAM4 (Puls-Amplituden-Modulation mit vier Amplitudenstufen)) in Abhängigkeit von der Ein- oder Zwei-Bit-Quantisierung aus und hat eine Baudrate, die gleich der Oversampling-ADC des Subprozesses 220 ist. Dementsprechend folgt das resultierende ausgegebene binäre oder nichtbinäre Signal 218 im Allgemeinen der Amplitude des analogen Eingangssignals 216 in einem durchschnittlichen Sinne.In particular, the modulation process implements 202 an oversampling subprocess 220 , a noise-shaping sub-process 222 and a quantization sub-process 224 , In the oversampling subprocess 220 the modulation process feels 202 the analog input signal 216 (eg a DOCSIS RF signal) at a high frequency and spreads the quantization noise over an extended Nyquist zone 226 , The modulation process 202 then implements the noise shaping subprocess 222 to push the quantization noise out of the signal band. In the in 2 B The illustrated example places a low-pass delta-sigma modulator 228 the analog signal 216 in the low frequency end of the spectrum, and a noise transfer function 230 acts as a high pass filter to push the quantization noise to the high frequency end out of the signal band, so that the analog signal 216 is separated from the noise in the frequency domain. The delta-sigma modulation technique of the modulation process 202 gives the binary (eg on / off key (OOK)) signal 218 (1) or the non-binary signal 218 (2) (eg, PAM4 (Four-Amplitude Pulse Amplitude Modulation)) depending on the one- or two-bit quantization and has a baud rate equal to the oversampling ADC of the sub-process 220 is. Accordingly, the resulting output binary or non-binary signal follows 218 generally the amplitude of the analog input signal 216 in an average sense.

Gemäß der vorteilhaften Technik des Modulationsprozesses 202 stellt die mit den vorliegenden Delta-Sigma-Modulationsverfahren erzeugte Ausgabe einen Bitstrom mit hoher Datenrate (z.B. Ausgang 218) dar, der eine Amplitude aufweist, die im Allgemeinen mit der Amplitude des analogen Eingangssignals (z.B. Eingangssignal 216) nach einem gewichteten gleitenden Durchschnitt folgt. In dem Ausführungsbeispiel implementiert ein Mittelungsprozess die Tiefpassfilterung und ist damit in der Lage, die hochfrequente Schwingung des digitalisierten Bitstroms zu glätten. Die Verwendung der Tiefpassfilterung ermöglicht darüber hinaus ein einfacheres und zuverlässigeres Abrufen, d.h. Modulation, des analogen Originalsignals aus dem digitalisierten Bitstrom, wie nachfolgend in Bezug auf 3 beschrieben.According to the advantageous technique of the modulation process 202 The output generated by the present delta-sigma modulation methods provides a high bit rate bitstream (eg, output 218 ), which has an amplitude which is generally equal to the amplitude of the analog input signal (eg input signal 216 ) follows a weighted moving average. In the exemplary embodiment, an averaging process implements the low-pass filtering and is thus able to smooth the high-frequency oscillation of the digitized bit stream. The use of low pass filtering also allows easier and more reliable fetching, ie modulation, of the original analog signal from the digitized bit stream, as discussed below 3 described.

3 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein Funktionsprinzip eines Demodulationsprozesses 300 für das modulierte digitalisierte Ausgangssignal 218, 2B, oben, darstellt. Genauer gesagt, implementiert ein Prozessor 302 im Demodulationsprozess 300 eine Delta-Sigma-Demodulation, um ein analoges Signal 304 aus dem digitalisierten Bitstrom 218, 2B, unter Verwendung eines Tiefpassfilters 306 zurückzugewinnen. Diese vorteilhafte Technik ist im Vergleich zur herkömmlichen Nyquist DAC, der die Quantisierungsbits jeder Abtastung liest und die gelesenen Quantisierungsbits in ein geeignetes Ausgangsniveau umwandelt, deutlich einfacher. Ein Frequenzbereichsdiagramm 308 veranschaulicht die Vorteile des vorliegenden Delta-Sigma-Verfahrens in dem Frequenzbereich gegenüber den aufwändigeren konventionellen Nyquist-Demodulationstechniken. Das heißt, der Tiefpassfilter 306 eliminiert effektiv das Out-of-Band-Rauschen und filtert das zurückgewonnene Analogsignal 304 am Niederfrequenzende. In diesem Beispiel hat das zurückgewonnene Analogsignal 304, wie in 3 dargestellt, aufgrund der Rauschformung ein unebenes Grundrauschen 310. 3 is a graphical illustration that is a working principle of a demodulation process 300 for the modulated digitized output signal 218 . 2 B , above, represents. More specifically, a processor implements 302 in the demodulation process 300 a delta sigma demodulation to an analog signal 304 from the digitized bitstream 218 . 2 B , using a low-pass filter 306 recover. This advantageous technique is much simpler compared to the conventional Nyquist DAC, which reads the quantization bits of each sample and converts the read quantization bits to an appropriate output level. A frequency domain diagram 308 illustrates the advantages of the present delta-sigma method in the frequency domain over the more sophisticated conventional Nyquist demodulation techniques. That is, the low-pass filter 306 Effectively eliminates out-of-band noise and filters out the recovered analog signal 304 at the low frequency end. In this example, the recovered analog signal has 304 , as in 3 shown, due to the noise shaping an uneven noise floor 310 ,

4A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen digitalisierten HFC-Netzes 400 unter Verwendung des Modulationsverfahrens 202, 2B, und des Demodulationsverfahrens 300, 3. Das digitalisierte HFC-Netzwerk 400 ist in seiner Gesamtstruktur ähnlich wie das HFC-Netzwerk 100, mit der Ausnahme, dass das digitalisierte HFC-Netzwerk 400 dazu eingerichtet ist, Delta-Sigma-Modulation und -Demodulation anstelle der herkömmlichen A/D- und D/A-Konvertierungstechniken zu implementieren. Insbesondere beinhaltet das HFC-Netzwerk 400 ein Kopfende 402, einen Hub 404, einen Faserknoten 406, Endnutzer/Teilnehmer 408 und mindestens eine Glasfaser 410, die die Verknüpfung zwischen Kopfende 402, Hub 404 und Faserknoten 406 verbindet. Die Glasfaser 410 ist auch dazu eingerichtet, digitalisierte Bitströme der stromabwärts und/oder stromaufwärts gerichteten optischen Signale zu übertragen. Eine Vielzahl von Koaxialkabeln 412 verbinden den Faserknoten 406 mit dem jeweiligen Endnutzer 408 und übertragen die analogen elektrischen Signale dazwischen. Das digitalisierte HFC-Netzwerk 400 implementiert optional die Verstärker 414 entlang der Koaxialkabel 412. 4A-B FIG. 10 are schematic illustrations of an exemplary digitized HFC network. FIG 400 using the modulation method 202 . 2 B , and the demodulation process 300 . 3 , The digitized HFC network 400 is similar in its overall structure to the HFC network 100 , except that the digitized HFC network 400 is adapted to implement delta-sigma modulation and demodulation in place of the conventional A / D and D / A conversion techniques. In particular, the HFC network includes 400 a headboard 402 , a hub 404 , a fiber node 406 , End user / participant 408 and at least one glass fiber 410 that the link between headboard 402 , Hub 404 and fiber nodes 406 combines. The glass fiber 410 is also adapted to transmit digitized bitstreams of the downstream and / or upstream optical signals. A variety of coaxial cables 412 connect the fiber node 406 with the respective end user 408 and transmit the analog electrical signals therebetween. The digitized HFC network 400 optionally implements the amplifiers 414 along the coaxial cable 412 ,

In einigen Ausführungsformen werden sowohl die digitalisierten stromaufwärts als auch stromabwärts gerichteten optischen Signale über dieselbe Glasfaser 410 übertragen. In solchen Fällen beinhaltet der Hub 404 einen optischen Multiplexer/Demultiplexer 416 zum jeweiligen Kombinieren/Splitten der stromabwärts und stromaufwärts gerichteten optischen Signale, und der Faserknoten 406 beinhaltet ebenfalls einen optischen Multiplexer/Demultiplexer 418. Multiplexer/Demultiplexer 416, 418 können passive Vorrichtungen wie Diplexer oder aktive Konfigurationseinheiten sein. In anderen Ausführungsformen werden die stromaufwärts und stromabwärts gerichteten Signale entlang separater Fasern übertragen, und Multiplexen ist optional (z.B. wenn mehrere optische Signale in die gleiche Richtung übertragen werden).In some embodiments, both the digitized upstream and downstream optical signals are over the same optical fiber 410 transfer. In such cases, the hub includes 404 an optical multiplexer / demultiplexer 416 for respectively combining / splitting the downstream and upstream optical signals, and the fiber node 406 also includes an optical multiplexer / demultiplexer 418 , Multiplexer / demultiplexer 416 . 418 may be passive devices such as diplexers or active configuration devices. In other embodiments, the upstream and downstream transmit downstream signals along separate fibers, and multiplexing is optional (eg, when multiple optical signals are transmitted in the same direction).

4B veranschaulicht eine exemplarische Architektur 420 zur Implementierung der Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozesse des digitalisierten HFC-Netzes 400. Im Betrieb der Architektur 420 wird ein stromabwärts gerichtetes Analogsignal (z.B. Analogsignal 216, 2B) von einem CMTS 422 des Kopfendes 402/Hub 404 durch einen stromabwärts-Delta-Sigma-Modulator 424 (z.B. unter Verwendung des Modulationsverfahrens 202, 2B) zur Digitalisierung des Analogsignals in ein Digitalsignal umgewandelt. In der exemplarischen Ausführungsform ist das stromabwärts gerichtete Analogsignal ein analoges DOCSIS-HF-Signal von einem Rundfunkdienst des CMTS 422 oder kann eine Kanten-QAM-Technologie oder eine Zusammengeführte-Kabel-Zugangsplattform (Converged Cable Access Platform (CCAP)) darstellen. Ein Bitstrom (z.B. Ausgang 218, 2B), der durch den stromabwärts-Modulator 424 erzeugt wird, treibt einen digitalen optischen stromabwärts-Sender 426 an, um den stromabwärts gerichteten digitalisierten Bitstrom über die Glasfaser 410 zu übertragen, die von einem digitalen optischen stromabwärts-Empfänger 428 des Faserknotens 406 empfangen wird. 4B illustrates an exemplary architecture 420 for implementing the delta-sigma modulation and demodulation processes of the digitized HFC network 400 , In operation of the architecture 420 is a downstream analog signal (eg analog signal 216 . 2 B) from a CMTS 422 of the head 402 / hub 404 by a downstream delta-sigma modulator 424 (eg using the modulation method 202 . 2 B) converted to digitize the analog signal into a digital signal. In the exemplary embodiment, the downstream analog signal is an analog DOCSIS RF signal from a broadcast service of the CMTS 422 or may represent an edge QAM technology or a Converged Cable Access Platform (CCAP). A bitstream (eg output 218 . 2 B) passing through the downstream modulator 424 is generated drives a downstream digital optical transmitter 426 to the downstream digitized bitstream over the fiber 410 to be transmitted by a digital optical downstream receiver 428 of the fiber node 406 Will be received.

Am Faserknoten 406 wandelt ein stormabwärts-Delta-Sigma-Demodulator 430 (z.B. durch den Demodulationsprozess 300, 3) den stromabwärts gerichteten elektrischen digitalen Bitstrom vom stormabwärts-Demodulator 430 wieder in analoge Form um, wobei dieses demodulierte stromabwärts gerichtete Analogsignal über eine bestehende HFC-Kabelinfrastruktur, wie beispielsweise über Koaxialkabel 412, Verstärker 414 und optionale Abgriffe 432, weiter übertragen werden kann.At the fiber node 406 converts a storm downstream delta sigma demodulator 430 (eg through the demodulation process 300 . 3 ) the downstream electric digital bitstream from the storm downstream demodulator 430 again into analog form, this demodulated downstream analog signal being transmitted over an existing HFC cable infrastructure, such as via coaxial cable 412 , Amplifier 414 and optional taps 432 , can be transferred.

Im weiteren Betrieb des digitalisierten HFC-Netzes 400 werden stromaufwärts gerichtete Übertragungen ähnlich wie die stromabwärts gerichtete Übertragungen durchgeführt, jedoch in umgekehrter Reihenfolge. Das heißt, der Glasfaserknoten 406 empfängt ein analoges HF-Signal von einem oder mehreren Endnutzern 408. Ein stromaufwärts-Delta-Sigma-Modulator 434 wandelt das stromaufwärts gerichtete Analogsignal in einen digitalen stromaufwärts gerichteten Bitstrom um, der einen digitalen optischen stromaufwärts-Sender 436 des Faserknotens 406 antreibt, um den stromaufwärts gerichteten digitalisierten Bitstrom über die Glasfaser 410 zu übertragen, der von einem optischen stromaufwärts-Digitalempfänger 438 des Hub 404 empfangen wird. Ein stromaufwärts-Delta-Sigma-Demodulator 440 wandelt den stromaufwärts gerichteten elektrischen digitalen Bitstrom in eine analoge Form um, die dann von dem CMTS 422 empfangen werden kann.In the further operation of the digitized HFC network 400 For example, upstream transmissions are performed similarly to the downstream transmissions, but in reverse order. That is, the fiberglass node 406 receives an analog RF signal from one or more end users 408 , An upstream delta-sigma modulator 434 converts the upstream analog signal into a digital upstream bitstream comprising a digital upstream optical transmitter 436 of the fiber node 406 drives the upstream digitized bitstream across the fiber 410 to be transmitted by an optical upstream digital receiver 438 the hub 404 Will be received. An upstream delta-sigma demodulator 440 converts the upstream electrical digital bit stream into an analog form, which is then sent from the CMTS 422 can be received.

Wie vorstehend beschrieben, kann für stromaufwärts gerichtete Übertragungen eine andere optische Wellenlänge als für stromabwärts gerichtete Übertragungen verwendet werden. Alternativ können die stromabwärts und stromaufwärts gerichteten digitalisierten Bitströme separat über separate Glasfasern 410DS bzw. 410US übertragen werden. In den alternativen Ausführungsformen können ein elektrischer Diplexer 442 und/oder optische Multiplexer/Demultiplexer (z.B. Elemente 416, 418, 4A) verwendet werden, wenn eine Knotenaggregation und/oder Knotenteilung gewünscht wird. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher von besonderem Vorteil für fasermangelnde Netzwerkumgebungen, mit denen viele heutige Kabelnetzbetreiber konfrontiert sind, in denen häufig begrenztere konventionelle Knotenaggregations- und -splittingtechniken implementiert werden, um die Fasernutzung zu maximieren.As described above, for upstream transmissions, a different optical wavelength than for downstream transmissions may be used. Alternatively, the downstream and upstream digitized bitstreams may be separately transmitted over separate 410DS and 410US optical fibers, respectively. In the alternative embodiments, an electrical diplexer 442 and / or optical multiplexers / demultiplexers (eg elements 416 . 418 . 4A) used when node aggregation and / or nodal division is desired. The present embodiments are therefore particularly advantageous for fiber-constrained network environments encountered by many today's cable operators, in which more limited conventional node aggregation and splitting techniques are often implemented to maximize fiber utilization.

Dadurch, dass die Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozesse sowohl in der Richtung stromaufwärts als auch stromabwärts komplementär (oder gleich) gestaltet werden, können die vorliegenden Techniken vorteilhaft in bestehenden älteren HFC-Netzen eingesetzt werden, ohne dass wesentliche Hardware-Modifikationen am CMTS im Kopfende/Hub oder an der bestehenden Infrastruktur zwischen Faserknoten und Endnutzern (d.h. elektrische Verstärker, Abgriffe usw.) erforderlich sind. In der in den 4A-4B veranschaulichten exemplarischen Ausführungsform wird die optische Verbindung zwischen dem Hub und dem Glasfaserknoten zu einer digitalen optischen Verbindung ausgebaut. Durch diese digitale optische Verbindung ist das digitalisierte HFC-Netzwerk 400 daher vorteilhaft in der Lage, mehrere verschiedene optische Transporttechnologien, wie z.B. die direkte optische Erkennung oder die kohärente optische Erkennung, zu nutzen, je nach Anforderung an Überabtastrate und SNR für die verschiedenen Übertragungsbedingungen (z.B. Altfaser, Entfernung, etc.) und die daraus resultierende Verbindungskapazität. Durch diese vorteilhaften Techniken sind die vorliegenden Systeme und Verfahren in der Lage, durch den Einsatz der leistungsstarken, delta-sigma-modulationsbasierten digitalen Übertragung deutlich längere Übertragungsdistanzen zu erreichen.By making the delta-sigma modulation and demodulation processes complementary (or equal) in both the upstream and downstream directions, the present techniques can be used to advantage in existing legacy HFC networks without significant hardware modifications to the present invention CMTS in the headend / hub or existing infrastructure between fiber nodes and end users (ie, electrical amplifiers, taps, etc.) are required. In the in the 4A-4B In the exemplary embodiment illustrated, the optical connection between the hub and the fiber optic node is expanded to a digital optical connection. Through this digital optical connection is the digitized HFC network 400 Therefore, it is advantageously able to use several different optical transport technologies, such as direct optical detection or coherent optical detection, depending on oversampling rate and SNR requirements for the different transmission conditions (eg legacy fiber, distance, etc.) and the resulting link capacity. Through these advantageous techniques, the present systems and methods are capable of achieving significantly longer transmission distances through the use of high-performance, delta-sigma-modulation-based digital transmission.

Derzeit ist der Transport in der Kabelumgebung asymmetrisch. Dementsprechend können die Anforderungen an HFC-Systeme, die die vorliegenden Delta-Sigma-Modulationstechniken implementieren, auch asymmetrisch angewendet werden. Gemäß den hierin beschriebenen Delta-Sigma-Modulationstechniken erfährt jedoch nur die Senderseite eine erhöhte Komplexität der Oversampling-Subprozesse. Im Gegensatz dazu ist eine solche Komplexität auf der Empfängerseite nicht erforderlich. Das heißt, die Implementierungskosten auf der Empfängerseite sind minimal. Durch die Asymmetrie konventioneller HFC-Netze können jedoch auch die Implementierungskosten auf der Senderseite deutlich reduziert werden. Beispielsweise verwenden einige DOCSIS 3.1-Implementierungen ein High-Split-Szenario, wie beispielsweise 1,2 GHz stromabwärts/200 MHz stromaufwärts. Dementsprechend werden die Kosten für die stromaufwärts-Übertragung im Vergleich zu den Kosten für die stromabwärts-Übertragung weiter gesenkt, da die stromaufwärts-Bandbreite einen Bruchteil der stromabwärts-Bandbreite ausmacht. Da viele Endnutzer den verfügbaren stromaufwärts-Transport nicht vollständig nutzen, könnte der Abtastbedarf aus Kundensicht in der Praxis noch geringer sein und damit auch die daraus resultierenden Kosten für die Senderimplementierung auf Kundenseite.Currently, transport in the cable environment is asymmetrical. Accordingly, the requirements for HFC systems that implement the present delta-sigma modulation techniques may also be applied asymmetrically. However, according to the delta-sigma modulation techniques described herein, only the transmitter side experiences increased complexity of the oversampling sub-processes. In contrast to Such complexity is not required on the receiver side. That is, the implementation costs on the receiver side are minimal. However, the asymmetry of conventional HFC networks can also significantly reduce implementation costs on the sender side. For example, some DOCSIS 3.1 implementations use a high-split scenario, such as 1.2 GHz downstream / 200 MHz upstream. Accordingly, the cost of upstream transmission is further reduced compared to the cost of downstream transmission because the upstream bandwidth accounts for a fraction of the downstream bandwidth. Since many end-users do not fully utilize the available upstream transport, the customer's need for sampling could be even lower in practice, and hence the resulting cost for the customer's sender implementation.

Darüber hinaus erreicht die digitale optische Verbindung des aufgerüsteten Knotens gemäß den in den 4A-B dargestellten Ausführungsformen eine deutlich verbesserte Zuverlässigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Techniken, die höhere DOCSIS-Leistungsniveaus unterstützen sollen. Das heißt, die Delta-Sigma-Modulations-/Demodulationstechniken der vorliegenden Ausführungsformen werden eine höhere Zuverlässigkeit aufweisen als herkömmliche Remote-CMTS-, Remote-PHY- und A/D-D/A-Digitalisierungsansätze. Die hierin beschriebenen Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozesse eignen sich daher insbesondere für die Unterstützung heterogener Service-Umgebungen, die drahtlosen Backhaul und Geschäftsverbindungen gemäß den Anforderungen der Endnutzer umfassen, während sie gleichzeitig die Betriebs-Komplexität für alle Endnutzer erheblich vereinfachen.In addition, the digital optical connection of the upgraded node reached according to the in the 4A-B A significantly improved reliability in comparison with conventional techniques intended to support higher DOCSIS power levels. That is, the delta-sigma modulation / demodulation techniques of the present embodiments will have higher reliability than conventional remote CMTS, remote PHY and A / DD / A digitization approaches. The delta-sigma modulation and demodulation processes described herein are therefore particularly suitable for supporting heterogeneous service environments that include wireless backhaul and business connections according to end-user requirements, while at the same time greatly simplifying operational complexity for all end-users.

5A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen digitalisierten verteilten Netzwerks 500 unter Verwendung des Modulationsprozesses 202, 2B, und des Demodulationsprozesses 300, 3. Wie in 5A dargestellt, ist das verteilte Netzwerk 500 strukturell ähnlich dem digitalisierten HFC-Netzwerk 400 und beinhaltet ein Kopfende 502, einen Hub 504, einen Faserknoten 506, Endnutzer/Teilnehmer 508, mindestens eine Glasfaser 510, eine Vielzahl von Koaxialkabeln 512 und optionale Verstärker 514. Das verteilte Netzwerk 500 unterscheidet sich jedoch von dem digitalisierten HFC-Netzwerk 400 im Betrieb, wie im Folgenden in Bezug auf 5B näher erläutert. 5A-B Figures 10 are schematic illustrations of an exemplary digitized distributed network 500 using the modulation process 202 . 2 B , and the demodulation process 300 . 3 , As in 5A represented is the distributed network 500 structurally similar to the digitized HFC network 400 and includes a headboard 502 , a hub 504 , a fiber node 506 , End user / participant 508 , at least one glass fiber 510 , a variety of coaxial cables 512 and optional amplifiers 514 , The distributed network 500 however, it is different from the digitized HFC network 400 in operation, as related to 5B explained in more detail.

5B veranschaulicht eine exemplarische verteilte Architektur 516 zur Implementierung der Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozesse des verteilten Netzwerks 500. Der Betrieb der verteilten Architektur 516 unterscheidet sich vom Betrieb der Architektur 420, 4, dadurch, dass die verteilte Architektur 516 die PHY-Schicht in das HFC-Netzwerk verteilt. Das heißt, die verteilte Architektur 516 verteilt die PHY-Schicht auf den Faserknoten 506 (oder das PHY-Shelf), wodurch der PHY beispielsweise von einem CMTS 518 (d.h. dem CCAP-Kern) effektiv entfernt wird, wodurch es möglich wird, die Notwendigkeit eines analogen Lasers (nicht dargestellt) im Kopfende 502/Hub 504 zu eliminieren. In dieser Ausführungsform wird das CMTS 518 somit funktional in eine digitale Glasfaser-Ethernet-Verbindung umgewandelt (z.B. eine Netzwerkaggregationsschicht für ein optisches Ethernet oder ein passives optisches Netzwerk (PON)), und die Glasfaser 510 dient funktional als optische Ethernet-Digitalfaser. 5B illustrates an exemplary distributed architecture 516 to implement the delta-sigma modulation and demodulation processes of the distributed network 500 , The operation of the distributed architecture 516 differs from the operation of the architecture 420 . 4 , in that the distributed architecture 516 distribute the PHY layer into the HFC network. That is, the distributed architecture 516 distributes the PHY layer to the fiber node 506 (or the PHY shelf), causing the PHY, for example, from a CMTS 518 (ie, the CCAP core), thereby making it possible to eliminate the need for an analog laser (not shown) at the headend 502 / hub 504 to eliminate. In this embodiment, the CMTS 518 thus functionally converted to a digital fiber-optic Ethernet connection (eg, a network aggregation layer for an optical Ethernet or a passive optical network (PON)), and the fiber 510 Functionally serves as optical Ethernet digital fiber.

Am Faserknoten 506 empfängt ein digitaler optischer Transceiver bzw. Sende-Empfänger 520 die digitalen Signale vom CMTS 518 an einer stromabwärts verteilten MAC/PHY-Schicht 522 zur Umwandlung durch einen stromabwärts-Delta-Sigma-Demodulator 524 in ein analoges Signal. In ähnlicher Weise wandelt ein stromaufwärts-Delta-Sigma-Modulator analoge Signale von Endnutzern 508 in digitalisierte Signale für eine stromaufwärts verteilte MAC/PHY-Schicht 528 um, um sie dem digitalen optischen Transceiver 520 für einen stromaufwärts gerichteten Transport über die Faser 510 bereitzustellen. Ähnlich wie bei der Architektur 420, 4, kann die verteilte Architektur 516 ferner einen Diplexer 530 und mindestens einen Abgriff 532 beinhalten. In diesem Beispiel nutzt die verteilte Architektur 516 vorteilhaft den stromabwärts-Delta-Sigma-Demodulator 524 als D/A-Wandler und den stromaufwärts-Delta-Sigma-Modulator 526 als A/D-Wandler. Daher können die Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationstechniken der 5A-B jeweils sowohl in stromaufwärts als auch in stromabwärts gerichteter Richtung vollständig implementiert werden.At the fiber node 506 receives a digital optical transceiver or transceiver 520 the digital signals from the CMTS 518 on a downstream distributed MAC / PHY layer 522 for conversion by a downstream delta-sigma demodulator 524 in an analog signal. Similarly, an upstream delta-sigma modulator converts analog signals from end users 508 into digitized signals for an upstream distributed MAC / PHY layer 528 um, to her the digital optical transceiver 520 for upstream transport over the fiber 510 provide. Similar to the architecture 420 . 4 , can the distributed architecture 516 also a diplexer 530 and at least one tap 532 include. This example uses the distributed architecture 516 Advantageously, the downstream delta sigma demodulator 524 as a D / A converter and the upstream delta sigma modulator 526 as an A / D converter. Therefore, the delta-sigma modulation and demodulation techniques of the 5A-B each in both upstream and downstream directions are fully implemented.

Gemäß dieser Ausführungsform wird ein kostengünstiges Demodulationsverfahren bereitgestellt Deren Implementierung erreicht eine ultrahohe Auflösung für die HF-Signalwandlung und ist in der Lage, entweder direkte oder kohärente Erkennungstechnologien unter Verwendung der optischen Verbindung zwischen Kopfende/Hub und Faserknoten zu verwenden. Durch die wirtschaftliche Vereinfachung der verteilten Architektur 516 benötigt das verteilte Netzwerk 500 nur ein Delta-Sigma-Modulator/Demodulator-Paar am Faserknoten 506 für die HF - Digital-Umwandlung.According to this embodiment, a low-cost demodulation method is provided. The implementation achieves ultra-high resolution for RF signal conversion and is capable of using either direct or coherent recognition technologies using the optical connection between headend / hub and fiber node. By the economic simplification of the distributed architecture 516 needs the distributed network 500 only one delta-sigma modulator / demodulator pair at the fiber node 506 for the HF digital conversion.

6A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen Hochfrequenz-über-Glas (RFoG) Netzwerks 600 unter Verwendung des Modulationsprozesses 202, 2B, und des Demodulationsprozesses 300, 3. Wie in 6A dargestellt, ist das RFoG-Netzwerk 600 dem digitalisierten HFC-Netzwerk 400 strukturell ähnlich und beinhaltet ein Kopfende 602, einen Hub 604, einen Faserknoten 606, Endnutzer/Teilnehmer 608, mindestens eine Glasfaser 610, eine Vielzahl von Koaxialkabeln 612 und optionale Verstärker 614. Das RFoG-Netzwerk 600 unterscheidet sich jedoch von dem digitalisierten HFC-Netzwerk 400 dadurch, dass die analoge RFoG-Optik HF über Glasfaser anstelle des Koaxialkabels an eine Abschlusseinheit (z.B. eine optische Netzwerkeinheit (ONU) oder ein optisches Netzwerkterminal (ONT), nicht einzeln dargestellt) überträgt, die in den jeweiligen Kundenräumlichkeiten der Endnutzer 608 eingesetzt wird. 6A-B FIG. 10 are schematic illustrations of an exemplary radio frequency over-the-glass (RFoG) network. FIG 600 using the modulation process 202 . 2 B , and the demodulation 300 . 3 , As in 6A is the RFoG network 600 the digitized HFC network 400 structurally similar and includes a headboard 602 , a hub 604 , a fiber node 606 , End user / participant 608 , at least one glass fiber 610 , a variety of coaxial cables 612 and optional amplifiers 614 , However, the RFoG network 600 is different from the digitized HFC network 400 in that the RFoG analog optic transmits RF over fiber instead of the coaxial cable to a termination unit (eg, an optical network unit (ONU) or an optical network terminal (ONT), not individually shown) in the respective customer premises of the end users 608 is used.

6B veranschaulicht eine exemplarische RFoG-Architektur 616 zur Implementierung der Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozesse des RFoG-Netzes 600. Die RFoG-Architektur 616 ist ähnlich der Architektur 420, 4, und beinhaltet ein CMTS 618, einen stromabwärts-Delta-Sigma-Modulator 620, einen digitalen optischen stromabwärts-Sender 622, einen Hub-Diplexer 624 (oder Multiplexer/Demultiplexer), einen Faserknoten-Diplexer 626 (oder Multiplexer/Demultiplexer), einen digitalen optischen stromabwärts-Empfänger 628, einen stromabwärts-Delta-Sigma-Demodulator 630, einen stromaufwärts-Delta-Sigma-Modulator 632, einen digitalen optischen stromaufwärts-Sender 634, einen digitalen optischen stromaufwärts-Empfänger 636 des Hub 604 und einen stromaufwärts-Delta-Sigma-Demodulator 638. In dem Ausführungsbeispiel beinhaltet die RFoG-Architektur 616 ferner mindestens einen optischen Splitter 640, der entlang der Glasfaser 610 angeordnet ist. Der stromabwärts-Delta-Sigma-Demodulator 630 und der stromaufwärts-Delta-Sigma-Modulator 632 kommunizieren mit einer Kundenräumlichkeiteneinrichtung (CPE) 642 mindestens eines Endnutzers 608. 6B illustrates an exemplary RFoG architecture 616 to implement the delta-sigma modulation and demodulation processes of the RFoG network 600 , The RFoG architecture 616 is similar to architecture 420 . 4 , and includes a CMTS 618 , a downstream delta-sigma modulator 620 , a digital downstream optical transmitter 622 , a hub diplexer 624 (or multiplexer / demultiplexer), a fiber node diplexer 626 (or multiplexer / demultiplexer), a digital optical downstream receiver 628 , a downstream delta-sigma demodulator 630 , an upstream delta-sigma modulator 632 , a digital optical upstream transmitter 634 , a digital optical upstream receiver 636 the hub 604 and an upstream delta-sigma demodulator 638 , In the embodiment, the RFoG architecture is included 616 furthermore at least one optical splitter 640 that goes along the fiberglass 610 is arranged. The downstream delta sigma demodulator 630 and the upstream delta-sigma modulator 632 communicate with a customer premises facility (CPE) 642 at least one end user 608 ,

Gemäß den in den 6A-B dargestellten vorteilhaften Ausführungsformen wird eine signifikante Verbesserung der Übertragungsleistung der digitalen Verbindung des RFoG-Netzes 600 durch die Einführung von Delta-Sigma-Modulations- und -Demodulationsprozessen sowohl am Kopfende/Hub als auch an den Kundenstandorten/Endnutzern erreicht, wodurch die optische Verbindung durch digitale Übertragungen effektiv ersetzt wird. Die Architektur und der Betrieb des RFoG-Netzwerks 600 sind besonders vorteilhaft für Kunden-Nutzer mit vorhandener Heimkoaxialverkabelung und/oder CPEs; die Implementierung des RFoG-Netzwerks 600 erfordert keine Hardwareänderungen an derartiger bestehender Infrastruktur. Darüber hinaus ermöglicht die digitale Glasfasertiefarchitektur des RFoG-Netzwerks 600 eine weitere Erhöhung der an die Endnutzer 608 gelieferten Datenrate. Bei Einsatz des Splitters 640 kann das Splitting-Verhältnis auch aufgrund der höheren Leistungsbudgetmarge, die durch solche digitalen Übertragungsstrecken erreichbar ist, weiter erhöht werden.According to the in the 6A-B shown advantageous embodiments, a significant improvement in the transmission power of the digital connection of the RFoG network 600 through the introduction of delta-sigma modulation and demodulation processes at both the headend / hub and customer premises / end users, effectively replacing the optical link with digital transmissions. The architecture and operation of the RFoG network 600 are particularly beneficial for customer users with existing home coaxial cabling and / or CPEs; the implementation of the RFoG network 600 does not require any hardware changes to such existing infrastructure. In addition, the digital fiber optic deep architecture of the RFoG network enables 600 a further increase to the end users 608 delivered data rate. When using the splitter 640 Also, the splitting ratio can be further increased due to the higher power budget margin achievable by such digital links.

Gemäß den oben beschriebenen vorteilhaften Systemen und Verfahren können effiziente Digitalisierungstechniken über herkömmlichen HFC in RFoG-Netzen eingesetzt werden, um die Transportkapazitäten bestehender Faserstränge deutlich zu erweitern, ohne dass erhebliche Hardwaremodifikationen oder Kosten erforderlich sind. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren nutzen bestehende Glasfaserinfrastrukturen, um die Kapazität solcher bestehenden Infrastrukturen zu erhöhen, jedoch ohne die Komplexität auf der Empfängerseite zu erhöhen. Die vorliegenden Ausführungsformen nutzen auch vorteilhaft die vorhandene Asymmetrie der Netzwerkübertragung, um die Komplexität auf der Senderseite weiter zu reduzieren. Die vorliegenden Systeme und Verfahren verlängern damit die Lebensdauer bestehender Glasfaserinfrastrukturen erheblich und nutzen auch bestehende optische Wellenlängen effizienter. Durch die hierin beschriebenen Techniken wird ein Glasfaserkommunikationsnetz eine erhöhte Skalierbarkeit erreichen, so dass das Netzwerk flexibel mit der steigenden Nachfrage der Kabelkunden wachsen kann.In accordance with the advantageous systems and methods described above, efficient digitization techniques over conventional HFCs in RFoG networks can be used to significantly extend the transport capacity of existing fiber strands without the need for significant hardware modifications or costs. The systems and methods described herein utilize existing fiber infrastructures to increase the capacity of such existing infrastructures, but without increasing receiver-side complexity. The present embodiments also take advantage of the existing network transmission asymmetry to further reduce transmitter-side complexity. The present systems and methods thus significantly extend the life of existing fiber infrastructures and also make existing optical wavelengths more efficient. Through the techniques described herein, a fiber optic communication network will achieve increased scalability so that the network can grow flexibly with the increasing demand of the cable customers.

Ausführungsbeispiele analoger Digitalisierungssysteme und -verfahren sind vorstehend ausführlich beschrieben. Die Systeme und Verfahren bzw. Methoden dieser Offenbarung beschränken sich jedoch nicht nur auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen, sondern die Komponenten und/oder Schritte ihrer Implementierung können unabhängig und getrennt von anderen hierin beschriebenen Komponenten und/oder Schritten verwendet werden. Darüber hinaus können die Ausführungsbeispiele in Verbindung mit anderen Zugangsnetzen unter Verwendung von Glasfaser- und Koaxialübertragung implementiert und genutzt werden.Embodiments of analog digitization systems and methods are described in detail above. However, the systems and methods of this disclosure are not limited to the specific embodiments described herein, but the components and / or steps of their implementation may be used independently and separately from other components and / or steps described herein. Moreover, the embodiments may be implemented and utilized in conjunction with other access networks using fiber and coaxial transmission.

Mapping und DeMapping digitalisierter Signale für die optische ÜbertragungMapping and de-mapping of digitized signals for optical transmission

Die Digitalisierung von Analogsignalen kann das erreichbare SNR/CNR und die Kapazität über digitale optische Übertragungsstrecken erheblich verbessern. Wie vorstehend beschrieben, stellt die Delta-Sigma-ADC gegenüber der herkömmlichen Nyquist-ADC eine Verbesserung dar, durch eine hohe Überabtastrate und eine geringe Anzahl von Quantisierungsbits (1-2 Bits). Wie vorstehend beschrieben, arbeitet die herkömmliche Nyquist-ADC mit der Nyquist-Abtastrate und nutzt viele Quantisierungsbits, um das Quantisierungsrauschen zu unterdrücken, während die Delta-Sigma-ADC nur 1 oder 2 Quantisierungsbits verwenden und sich auf die Oversampling-Technik zur Erweiterung der Nyquist-Zone verlassen kann. Die Delta-Sigma-ADC nutzt ferner Rauschformungstechniken, um das Quantisierungsrauschen aus dem Signalband zu bewegen und den In-Band-SNR zu verbessern, so dass die effektive Quantisierungsbitanzahl erhöht wird.The digitization of analog signals can significantly improve the achievable SNR / CNR and capacity over digital optical links. As described above, the delta-sigma ADC is an improvement over the conventional Nyquist ADC in that it has a high oversampling rate and a small number of quantization bits (1-2 bits). As described above, the conventional Nyquist ADC operates at the Nyquist sampling rate and uses many quantization bits to suppress the quantization noise while the delta-sigma ADCs use only 1 or 2 quantization bits and the oversampling technique for expanding the Nyquist Leave the zone. The delta-sigma ADC also uses Noise shaping techniques to move the quantization noise out of the signal band and to improve the in-band SNR so that the effective quantization bit number is increased.

Die Ausführungsformen hier und unten werden hierin insbesondere in Bezug auf DOCSIS-Signale (und DOCSIS 3.1) beschrieben, aber die vorliegenden Ausführungsformen bieten auch erhebliche Vorteile in Bezug auf andere Mehrträgersignale, wie Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE und 5G-Funksignale. Die Digitalisierungsprozesse der vorliegenden Ausführungsformen sind noch weiter auf analoge Signale für Front- und/oder Backhaul-Anwendungen anwendbar.The embodiments herein and below are described herein with particular reference to DOCSIS signals (and DOCSIS 3.1), but the present embodiments also offer significant advantages over other multicarrier signals such as Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE and 5G radio signals. The digitizing processes of the present embodiments are still further applicable to analog signals for front and / or backhaul applications.

Die folgenden Ausführungsformen stellen Systeme und Verfahren für senderseitige Symbolzuordnung buz. -mapping von digitalisierten Signalen nach der Delta-Sigma-Digitalisierung (DSD) und empfängerseitiges Symboldemapping von abgerufenen Signalen dar. Die Remapping-Prozesse mappen die abgerufenen Signale auf die ursprünglich digitalisierten Signalsequenzen. Die hierin beschriebenen innovativen Techniken erhöhen die Systemleistung, reduzieren gleichzeitig die Kosten für tiefere Knoten und höhere Bandbreiten für Kundenanwendungen und setzen gleichzeitig bestehende optische Komponenten und Glasfaserinfrastruktur wirksam ein.The following embodiments provide systems and methods for transmitter-side symbol mapping buz. Mapping of digitized signals after delta-sigma digitization (DSD) and receiver-side symbol mapping of retrieved signals. The remapping processes map the retrieved signals to the originally digitized signal sequences. The innovative techniques described herein increase system performance while reducing the cost of lower node and higher bandwidth for customer applications while leveraging existing optical components and fiber infrastructure.

In einer exemplarischen Ausführungsform für durch 1-Bit-DSD erzeugte OOK-Signale verschlüsselt ein Symbolmappingprozess die Bitfolge, um aufeinanderfolgende 0en oder 1en zu vermeiden, so dass das digitalisierte Signal nicht nur die gleiche Menge von 0 Bits und 1 Bits aufweist, sondern auch 0en und 1en, die gleichmäßig in der Zeitfolge verteilt sind, um die optische Übertragung und Taktrückgewinnung am Digitalempfänger zu erleichtern. Für PAM4-Signale, die dagegen durch 2-Bit-DSD erzeugt werden, ändert ein Symbolmappingprozess die Verteilung von ±1 und ±3 Symbolen, so dass die digitalisierten Symbole gleichmäßig auf ±1en und ±3en für die optische Übertragungsverbindung verteilt sind, wie im Folgenden beschrieben.In an exemplary embodiment for OOK signals generated by 1-bit DSD, a symbol mapping process encrypts the bit stream to avoid successive 0's or 1's so that the digitized signal not only has the same set of 0 bits and 1 bits, but also 0's and 1s equally spaced in time sequence to facilitate optical transmission and clock recovery at the digital receiver. For PAM4 signals generated by 2-bit DSD, on the other hand, a symbol mapping process alters the distribution of ± 1 and ± 3 symbols, so that the digitized symbols are evenly distributed to ± 1en and ± 3en for the optical communication link, as in FIG Described below.

Die Nutzung analoger Signale ist in HFC-Netzwerken der Kabelfernsehindustrie weitverbreitet. Die Nutzung analoger Signale wird jedoch durch das Erscheinen von DOCSIS 3.1 infrage gestellt. In analogen Systemen, z.B. DOCSIS 3.0 und früheren HFC-Netzwerken, wird die Qualität der empfangenen HF-Signale durch das zusammengesetzte Träger-Rausch-Verhältnis (CCNR) bestimmt, das durch eine Kombination aus Rauschen und nichtlinearen Beeinträchtigungen durch elektrische und optische Domänen begrenzt wird.The use of analog signals is widespread in HFC networks in the cable television industry. The use of analog signals, however, is questioned by the appearance of DOCSIS 3.1. In analog systems, e.g. DOCSIS 3.0 and earlier HFC networks, the quality of the received RF signals is determined by the composite carrier-to-noise ratio (CCNR), which is limited by a combination of noise and nonlinear impairments by electrical and optical domains.

Durch die Transformation der Signalwellenformen vom Einzelträger- zum Mehrträger-OFDM unterstützt DOCSIS 3.1 Modulationsformate höherer Ordnung für eine verbesserte spektrale Effizienz, erhöhte Datenkapazität und eine flexiblere Zuordnung der spektralen Ressourcen. OFDM-Signale zeichnen sich jedoch durch kontinuierliche Hüllkurven und ein hohes Spitzen-Durchschnitts-Leistungsverhältnis (PAPR) aus, was die OFDM-Signale anfällig für Übertragungsbeeinträchtigungen und nichtlineare Verzerrungen macht So können beispielsweise Verzerrungen dritter Ordnung, wie beispielsweise zusammengesetzter Triple Beat (CTB), In-Band-Interferenzkomponenten erzeugen, die sich mit den bestehenden OFDM-Subträgern überschneiden und schwer zu filtern sind. Um die anspruchsvollen CNR-Anforderungen für Modulationsformate hoher Ordnung (z.B. 1024QAM und höher) von DOCSIS 3.1 zu erfüllen, wurden zudem konventionelle analoge Glasfasertechnologien an ihre Grenzen gebracht Das erreichbare Verbindungsbudget des konventionellen Systems wird durch die nichtlineare Verzerrung der Analogsignale deutlich begrenzt.By transforming signal waveforms from single-carrier to multi-carrier OFDM, DOCSIS 3.1 supports higher-order modulation formats for improved spectral efficiency, increased data capacity, and more flexible assignment of spectral resources. However, OFDM signals are characterized by continuous envelopes and a high peak-to-average power ratio (PAPR) which makes the OFDM signals susceptible to transmission impairments and nonlinear distortions. For example, third order distortions such as composite triple beat (CTB), Create in-band interference components that overlap with the existing OFDM subcarriers and are difficult to filter. In addition, to meet the demanding CNR requirements for high-order modulation formats (e.g., 1024QAM and higher) of DOCSIS 3.1, conventional analog fiber technologies have reached their limits. The achievable connectivity budget of the conventional system is significantly limited by the nonlinear distortion of the analog signals.

Gemäß den hierin beschriebenen innovativen Ausführungsformen wird die Übertragungsleistung von DOCSIS 3.1-Signalen in HFC-Netzen deutlich verbessert, indem digitale Verbindungen genutzt werden, um bestehende digitale Glasfaserkommunikationstechnologien in HFC-Netzen wirksam einzusetzen, wie beispielsweise kohärente Rechenzentrumsverbindungen (DCI) oder Intensitätsmodulation-Direkterkennung (IM-DD) PONs. Digitale Verbindungen sind robuster gegenüber Leistungsverlust und nichtlinearen Beeinträchtigungen, und die empfangene optische Leistung wird über der Empfängerempfindlichkeit gehalten. Durch diese innovativen Techniken werden eine größere Faserdistanz, eine vergrößerte Abdeckung des Kopfendes/Hub und eine verbesserte Toleranz gegenüber Übertragungsstörungen erreicht. Mit dem digitalen fehlerfreien Transport können die Übertragungsstörungen von digitalen Verbindungen im Wesentlichen von der Qualität der empfangenen HF-Signale isoliert werden. Das heißt, die CNR-Degradation, die durch optische/elektrische Störungen und Verzerrungen beigetragen wird, kann eliminiert werden. Darüber hinaus können die digitalen optischen Systeme der vorliegenden Ausführungsformen durch die Nutzung der Technologie des Wellenlängenteilungsmultiplexing (WDM) mehrere Wellenlängen pro Faser unterstützen und so eine zukünftige Kapazitätserweiterung ermöglichen.According to the innovative embodiments described herein, the transmission performance of DOCSIS 3.1 signals in HFC networks is significantly enhanced by utilizing digital connections to leverage existing digital fiber communication technologies in HFC networks, such as coherent data center interconnect (DCI) or direct intensity modulation (FIG. IM-DD) PONs. Digital connections are more robust to power loss and nonlinear impairments, and the received optical power is kept above the receiver sensitivity. These innovative techniques provide increased fiber distance, increased head end / stroke coverage, and improved transmission interference tolerance. With digital error-free transport, the transmission disturbances of digital connections can be essentially isolated from the quality of the received RF signals. That is, the CNR degradation contributed by optical / electrical noise and distortion can be eliminated. In addition, by utilizing wavelength division multiplexing (WDM) technology, the digital optical systems of the present embodiments can support multiple wavelengths per fiber, thus enabling future capacity expansion.

Die hierin beschriebenen Ausführungsformen unterscheiden sich von der herkömmlichen Nyquist-Digitalisierung, die eine symmetrische Komplexität der AD/DA-Operationen auf der Sender-/Empfängerseite aufweist; die Delta-Sigma-Digitalisierungstechniken (DSD) der vorliegenden Ausführungsformen sehen asymmetrische Komplexität für AD- und DA-Operationen vor.The embodiments described herein are different from conventional Nyquist digitization, which involves symmetrical complexity of AD / DA operations at the transceiver side having; The delta-sigma digitizing (DSD) techniques of the present embodiments provide asymmetric complexity for AD and DA operations.

7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines exemplarischen Signalmappingprozesses 700 auf Systemebene. In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Prozess 700 in Bezug auf ein kohärentes optisches Netzwerksystem 702 implementiert, das einen Senderabschnitt 704 und einen Empfängerabschnitt 706 beinhaltet, die über eine optische Übertragungsverbindung 708 (z.B. zur direkten oder kohärenten Erfassung) miteinander in funktionsfähiger Kommunikation stehen. In der exemplarischen Ausführungsform stellt der Senderabschnitt 704 das Kopfende und/oder den optischen Hub dar und beinhaltet eine komplexe Hochgeschwindigkeits-ADC (nicht in 7 dargestellt), die dazu eingerichtet ist, die vorstehend beschriebenen Oversampling-, Rauschformungs- und Quantisierungsprozesse (1-Bit oder 2-Bit) durchzuführen, um die analogen Eingangssignale in digitale Ausgänge (OOK bzw. PAM4) zu konvertieren. 7 FIG. 10 is a schematic block diagram of an exemplary signal mapping process. FIG 700 at the system level. In an exemplary embodiment, the process is 700 with respect to a coherent optical network system 702 implements a transmitter section 704 and a receiver section 706 includes, via an optical transmission link 708 (eg for direct or coherent detection) communicate with each other in functional communication. In the exemplary embodiment, the transmitter section 704 the head end and / or the optical hub and includes a complex high-speed ADC (not in 7 ) configured to perform the above described oversampling, noise shaping and quantization processes (1-bit or 2-bit) to convert the analog input signals to digital outputs (OOK and PAM4, respectively).

Ebenfalls in einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Empfängerabschnitt 706 einen Faserknoten und Filter (ebenfalls nicht in 7 dargestellt), die dazu eingerichtet sind, die oben beschriebenen DAC-Prozesse durchzuführen. Wie vorstehend beschrieben, unterscheidet sich der Prozess 700 von der herkömmlichen Nyquist-ADC, die das Quantisierungsrauschen durch die Verwendung vieler Quantisierungsbits eliminiert. Im Gegensatz dazu kann der Prozess 700 eine Delta-Sigma-ADC implementieren, um das Quantisierungsrauschen außerhalb des Bandes zu verschieben. Dementsprechend kann auf der Seite des Empfängerabschnitts 706 ein Tiefpassfilter (LPF) oder Bandpassfilter (BPF) zum Herausfiltern des gewünschten Signals eingesetzt werden. Gleichzeitig oder ungefähr gleichzeitig kann das digitalisierte Signal durch Eliminierung des Out-of-Band Quantisierungsrauschens in seine analoge Wellenform zurück gewandelt werden. Gemäß dieser vorteilhaften Konfiguration können Kanalfrequenzdemultiplexung und D/A-Wandlung beide von einem einzigen Gerät implementiert werden.Also in an exemplary embodiment, the receiver section includes 706 a fiber node and filter (also not in 7 shown) configured to perform the DAC processes described above. As described above, the process is different 700 from the conventional Nyquist ADC, which eliminates quantization noise through the use of many quantization bits. In contrast, the process can 700 implement a delta-sigma ADC to shift the quantization noise outside the band. Accordingly, on the side of the receiver section 706 a low pass filter (LPF) or band pass filter (BPF) can be used to filter out the desired signal. At the same time or approximately simultaneously, the digitized signal can be converted back to its analog waveform by eliminating the out-of-band quantization noise. According to this advantageous configuration, channel frequency demultiplexing and D / A conversion can both be implemented by a single device.

Diese Asymmetrie der AD/DA-Operationen der Delta-Sigma-Digitalisierung kann ferner in Punkt-zu-Mehrpunkt-Architekturen wie PONs, mobilen Fronthaul-Netzen und HFC-Netzen vorteilhaft umgesetzt werden. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die komplexe ADC des Prozesses 700 im Kopfende/Hub zentralisiert und von mehreren Faserknoten geteilt werden. Im Gegensatz dazu kann der vereinfachte LPF/BPF in jedem Faserknoten der optischen Verbindung 708 verteilt werden, um sowohl als DAC als auch als Kanal-Demultiplexer zu fungieren. Gemäß dieser vorteilhaften Systemarchitektur können die Kosten und die Komplexität des Designs von Glasfaserknoten erheblich reduziert werden, jedoch bei gleichzeitiger Verbesserung der Systemzuverlässigkeit.This asymmetry of the AD / DA operations of delta-sigma digitization can be further advantageously implemented in point-to-multipoint architectures such as PONs, mobile front-end networks, and HFC networks. In an exemplary embodiment, the complex ADC of the process 700 centralized at the head end / hub and shared by multiple fiber nodes. In contrast, the simplified LPF / BPF in each fiber node of the optical connection 708 distributed to act as both a DAC and a channel demultiplexer. In accordance with this advantageous system architecture, the cost and complexity of fiber optic node design can be significantly reduced, while at the same time improving system reliability.

In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Prozess 700 in Bezug auf eine DOCSIS 3.1-Übertragung implementiert. DOCSIS 3.1 verwendet OFDM-Signale, die eine kontinuierliche Hüllkurve und Gauß-verteilte Amplituden aufweisen, d.h. es gibt mehr Abtastungen mit kleiner Amplitude als Abtastungen mit großer Amplitude. In der exemplarischen Ausführungsform werden nach der 1-Bit-Delta-Sigma-Digitalisierung die DOCSIS 3.1-Signale zu OOK-Signalen digitalisiert. Obwohl, wenn in diesem Beispiel die Anzahl der 0-Bits und 1-Bits gleich ist, wird es aufgrund der kontinuierlichen Hüllkurve der Eingangs-OFDM-Signale auch viele aufeinanderfolgende 0en oder 1en geben. Um die Übertragungsleistung zu verbessern und die Taktrückgewinnung des Empfängerabschnitts 706 zu erleichtern, implementiert der Prozess 700 zudem eine Symbolzuordnung, um die Bitfolge zu verschlüsseln und dadurch aufeinanderfolgende 0en oder 1en zu vermeiden. Anschließend kann ein Symbolabgleich durchgeführt werden, und das daraus erzeugte digitalisierte Signal weist nicht nur eine gleiche Anzahl von 0-Bits und 1-Bits auf, sondern weist auch 0en und 1en auf, die in der übertragenen Zeitsequenz gleichmäßig verteilt sind.In an exemplary embodiment, the process is 700 implemented with respect to a DOCSIS 3.1 transmission. DOCSIS 3.1 uses OFDM signals that have a continuous envelope and Gaussian distributed amplitudes, ie there are more samples of small amplitude than larger amplitude samples. In the exemplary embodiment, after the 1-bit delta-sigma digitization, the DOCSIS 3.1 signals are digitized into OOK signals. Although, in this example, the number of 0-bits and 1-bits is the same, due to the continuous envelope of the input OFDM signals, there will also be many consecutive 0's or 1's. To improve the transmission performance and the clock recovery of the receiver section 706 to facilitate, the process implements 700 also a symbol mapping to encrypt the bit sequence and thereby avoid successive 0s or 1s. Thereafter, symbol matching may be performed, and the digitized signal generated therefrom not only has an equal number of 0-bits and 1-bits, but also has 0s and 1s evenly distributed in the transmitted time sequence.

In ähnlicher Weise können nach der 2-Bit-Delta-Sigma-Digitalisierung die DOCSIS 3.1-Signale mit 4 Symbolen, d.h. ±1 und ±3, zu PAM4-Signalen digitalisiert werden Aufgrund der Gaußschen Verteilung des analogen Eingangssignals (z.B. Signal 216, 2) weist auch die Menge dieser vier Symbole eine Gaußsche Verteilung auf, d.h. es gibt mehr ±1en als ±3en. Wie weiter unten beschrieben, behandelt der Prozess 700 dieses Verteilungsproblem, indem er die Symbolverteilung der digitalisierten Signale anpasst um die Menge jedes übertragenen Symbols gleichmäßiger anzugleichen. Gemäß diesen vorteilhaften Techniken nutzen die vorliegenden Ausführungsformen die Kapazität der digitalen Glasfaserverbindung (z.B. Verbindung 708) besser aus und behalten die Nullmodifikation der kommerziellen DSP-Algorithmen in Kohärent-/IM-DD-Digitalreceivern bei. Wie vorstehend beschrieben, sind diese Techniken nicht auf DOCSIS 3.1 beschränkt und können auch auf andere übertragene Signale wie Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE und 5G-Funksignale mit der Unterstützung von Mehrträgermodulationsformaten angewendet werden.Similarly, after 2-bit delta-sigma digitization, the 4-symbol DOCSIS 3.1 signals, ie, ± 1 and ± 3, can be digitized into PAM4 signals due to the Gaussian distribution of the analog input signal (eg, signal 216 . 2 ), the set of these four symbols also has a Gaussian distribution, ie there are more ± 1s than ± 3s. As described below, the process handles 700 this distribution problem by adjusting the symbol distribution of the digitized signals to more evenly balance the amount of each transmitted symbol. In accordance with these advantageous techniques, the present embodiments utilize the capacity of the digital fiber link (eg, link 708 ) and maintain the zero modification of commercial DSP algorithms in coherent / IM-DD digital receivers. As described above, these techniques are not based on DOCSIS 3.1 and can also be applied to other transmitted signals such as Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE and 5G radio signals with the support of multi-carrier modulation formats.

Wie weiter unten beschrieben, implementiert Prozess 700 zusätzlich zum Systemfluss 710 („(1),“ gestrichelte Kreise) Mapping- und Demapping-Strömungstechniken („(2)“) unter ausschließlicher Verwendung der oben beschriebenen Delta-Sigma-Digitalisierungstechniken. In der exemplarischen Ausführungsform implementiert der Sender 704 für ein analoges Eingangssignal 712 einen Delta-Sigma-Digitalisierungssubprozess 714, um ADC am analogen Eingangssignal 712 durchzuführen. Wenn die Delta-Sigma-Digitalisierung ohne Mapping implementiert wird, geht der Prozess 700 vom Delta-Sigma-Digitalisierungsunterprozess 714 zu einem digitalen Signalmodulationssubprozess 716 über (z.B. E/O-Wandlung). Gemäß der exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Prozess 700 jedoch ferner einen digitalen Signalformungs-Subprozess 718, der nach der Delta-Sigma-Digitalisierung im Subprozess 714, aber vor der digitalen Signalmodulation im Subprozess 716 durchgeführt wird, um ein Verteilungsmapping des digitalisierten Signals auf der Senderseite, d.h. dem Senderabschnitt 704, bereitzustellen. As described below, process implements 700 in addition to the system flow 710 ("(1)," dashed lines) mapping and demapping flow techniques ("(2)") using only the delta-sigma digitizing techniques described above. In the exemplary embodiment, the transmitter implements 704 for an analog input signal 712 a delta-sigma digitizing subprocess 714 to ADC on the analog input signal 712 perform. When delta-sigma digitization is implemented without mapping, the process goes 700 from the delta-sigma digitization sub-process 714 to a digital signal modulation sub-process 716 via (eg E / O conversion). According to the exemplary embodiment, the process includes 700 but also a digital signal shaping sub-process 718 after the delta-sigma digitization in the sub-process 714 but before the digital signal modulation in the subprocess 716 performed to a distribution mapping of the digitized signal on the transmitter side, ie the transmitter section 704 to provide.

Im weiteren Betrieb wird nach der Modulation im Subprozess 716 das modulierte Signal über die optische Übertragungsverbindung 708 übertragen. Auf der Empfängerseite, d.h. dem Empfängerabschnitt 706, implementiert der Prozess 700 dann einen digitalen Signalrückgewinnungs-Subprozess 720 (z.B. O/E-Wandlung und Verarbeitung). Für den Fall, dass das Verteilungsmapping nicht aus dem Subprozess 718 implementiert wurde, wird der Prozess 700 aus dem Rückgewinnungs-Subprozess 722 bzw. 720 zu einem Delta-Sigma-Demodulations-Subprozess 722 fortschreiten, aus dem die zurückgewonnenen Analogsignale 724 erhalten werden. Gemäß der exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Prozess 700 jedoch ferner einen digitalen Signal-Entformungsprozess 726, der nach der digitalen Signalrückgewinnung im Subprozess 720, aber vor der Delta-Sigma-Demodulation im Subprozess 722 durchgeführt wird, um ein Verteilungsdemapping des digitalisierten Signals auf der Empfängerseite, d.h. dem Senderabschnitt 706, vor der Analogumsetzung bereitzustellen.In further operation, after the modulation in the sub-process 716 the modulated signal over the optical transmission link 708 transfer. On the receiver side, ie the receiver section 706 , the process implements 700 then a digital signal recovery subprocess 720 (eg O / E conversion and processing). In the event that the distribution mapping is not from the subprocess 718 has been implemented, the process becomes 700 from the recovery subprocess 722 respectively. 720 to a delta sigma demodulation subprocess 722 from which the recovered analog signals 724 to be obtained. According to the exemplary embodiment, the process includes 700 but further a digital signal demolding process 726 after the digital signal recovery in the subprocess 720 but before the delta sigma demodulation in the subprocess 722 to perform a distribution demapping of the digitized signal on the receiver side, ie the transmitter section 706 to provide before the analogue conversion.

In der exemplarischen Ausführungsform fügt der Prozess 700 auf der Senderseite (d.h. Senderabschnitt 704) nach der Delta-Sigma-Digitalisierung des Eingangs-Analogsignals 712 im Subprozess 714 einen Symbolmapping-Subprozess (d.h. Subprozess 718) ein. Ähnlich verwendet der Prozess 700 einen SymbolDemapping-Subprozess (d.h. Subprozess 726) auf der Empfängerseite (d.h. Empfängerabschnitt 706), um das Signal auf die ursprünglichen Signalsequenzen zurück zu mappen/demappen und dann das demappte Signal in eine DAC (d.h. Delta-Sigma-Demodulations-Subprozess 722) zur Digital-Analog-Wandlung einzuspeisen. In der exemplarischen Ausführungsform wird ein Mappingcode 728 vom digitalen Signalformungssubprozess 718 an den digitalen Signalentformungsprozess 726 übermittelt, um die über die optische Übertragungsverbindung 708 übertragene Signalverteilung zu modifizieren. In einigen Ausführungsformen wird der Mappingcode 728 über die optische Übertragungsverbindung 708 übertragen. In anderen Ausführungsformen wird der Mappingcode 728 über alternative Kommunikationskanäle übertragen.In the exemplary embodiment, the process adds 700 on the transmitter side (ie transmitter section 704 ) after the delta-sigma digitization of the input analog signal 712 in the subprocess 714 a symbol mapping subprocess (ie subprocess 718 ) one. Similarly, the process uses 700 a symbol demapping subprocess (ie subprocess 726 ) on the receiver side (ie receiver section 706 ) to map / demap the signal back to the original signal sequences and then place the demapped signal into a DAC (ie delta sigma demodulation subprocess 722 ) for digital-to-analog conversion. In the exemplary embodiment, a mapping code is used 728 from the digital signal shaping subprocess 718 to the digital signal de-molding process 726 transmitted to the over the optical transmission link 708 to modify transmitted signal distribution. In some embodiments, the mapping code becomes 728 via the optical transmission connection 708 transfer. In other embodiments, the mapping code becomes 728 transmitted via alternative communication channels.

Gemäß der exemplarischen Konfiguration des Prozesses 700 entfällt die Notwendigkeit, bestehende kommerzielle digitale Signalrückgewinnungsalgorithmen nach der Delta-Sigma-Digitalisierung oder nach der Übertragung der Signale über die optische Übertragungsverbindung 708 zu modifizieren, da die Signalmapping-/-demapping-Subprozesse 718/726 gemäß ihrem eigenen Mappingcode 728 durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen werden die mehreren Subprozesse des Prozesses 700 von einer oder mehreren Hardwareeinheiten (z.B. ADC, DAC, Modulator, Demodulator, Mapper, Demapper) ausgeführt, die dazu eingerichtet sind, eine oder mehrere der jeweiligen Funktionen auszuführen. In anderen Ausführungsformen werden die mehreren Subprozesse durch Softwareprogrammierung von mindestens einem Prozessor des Senderabschnitts 704 und/oder des Empfängerabschnitts 706 implementiert. In mindestens einer Ausführungsform werden die Subprozesse durch eine Kombination aus Hardwareeinheiten und Softwareprogrammierung durchgeführt. In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die DAC einen LPF und/oder einen BPF.According to the exemplary configuration of the process 700 eliminates the need for existing commercial digital signal recovery algorithms after the delta-sigma digitization or after the transmission of the signals over the optical transmission link 708 because the signal mapping / demapping subprocesses 718 / 726 according to their own mapping code 728 be performed. In some embodiments, the multiple subprocesses of the process become 700 one or more hardware units (eg, ADC, DAC, modulator, demodulator, mapper, demapper) configured to perform one or more of the respective functions. In other embodiments, the plurality of sub-processes are software programmed by at least one processor of the sender section 704 and / or the receiver section 706 implemented. In at least one embodiment, the sub-processes are performed by a combination of hardware units and software programming. In an exemplary embodiment, the DAC includes an LPF and / or a BPF.

8 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein nicht gemapptes elektrisches Augendiagramm 800 eines digitalisierten Signals nach der Delta-Sigma-Digitalisierung darstellt (z.B. Subprozess 714, 7). In einer exemplarischen Ausführungsform stellt das Augendiagramm 800 ein PAM4-Signal nach der Delta-Sigma-Digitalisierung dar. In diesem Beispiel hat das Auftreten von +1 und -1 Symbolen jeweils eine Wahrscheinlichkeit von p1, wohingegen das Auftreten von +3 und -3 Symbolen jeweils eine Wahrscheinlichkeit von p3 hat und die Gesamtwahrscheinlichkeit für das Auftreten aller vier Symbole 100 % beträgt. 8th is a graphical illustration showing an unmapped electrical eye diagram 800 of a digitized signal after delta-sigma digitization (eg sub-process 714 . 7 ). In an exemplary embodiment, the eye diagram represents 800 a PAM4 signal after the delta-sigma digitization. In this example, the occurrence of +1 and -1 symbols each having a probability of p 1, whereas the occurrence of +3 and -3 icons each have a probability of p 3 and the total probability of occurrence of all four symbols is 100%.

Diese Gesamtwahrscheinlichkeit kann gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden: 2 p 1 + 2 p 3 = 100 %

Figure DE112018000446T5_0001
This total probability can be represented according to the following equation: 2 p 1 + 2 p 3 = 100 %
Figure DE112018000446T5_0001

Wie vorstehend beschrieben, folgen OFDM-Signale der Gaußschen Verteilung, und resultieren letztendlich in mehr Abtastungen mit kleiner Amplitude als Abtastungen mit großer Amplitude. Daher gibt es im digitalisierten PAM4-Signal viel mehr ±1 Symbole (kleine Amplitude) als ±3 Symbole (große Amplitude), d.h. p1 >> p3. Dementsprechend stellen, wie im Augendiagramm 800 zu sehen ist, Bereiche 802 mit größerer Intensität die ±1 Symbolstufen dar, während Bereiche 804 mit geringerer Intensität aufgrund der ungleichen Verteilung die ±3 Symbolstufen darstellen. As described above, OFDM signals follow the Gaussian distribution, and ultimately result in more small amplitude samples than large amplitude samples. Therefore, there are many more ± 1 symbols (small amplitude) in the digitized PAM4 signal than ± 3 symbols (large amplitude), ie p 1 >> p 3 . Accordingly, as in the eye diagram 800 you can see areas 802 with greater intensity, the ± 1 symbol levels, while ranges 804 due to the unequal distribution, they represent the ± 3 symbol levels with less intensity.

9 ist eine grafische Darstellung, die ein elektrisches Augendiagramm 900 eines digitalisierten Signals nach der Delta-Sigma-Digitalisierung, die einen Flip-Mapping-Prozess implementiert, darstellt. In diesem Beispiel stellt das elektrische Augendiagramm 900 das PAM4-Signal des Augendiagramms 800 nach der Delta-Sigma-Digitalisierung und nach der Implementierung eines Flip-Mapping-Subprozesses dar (weiter unten in Bezug auf 10 beschrieben). 9 is a graphical representation that is an electrical eye diagram 900 of a digitized signal after delta-sigma digitization that implements a flip-mapping process. In this example, the electrical eye diagram represents 900 the PAM4 signal of the eye diagram 800 after delta-sigma digitization and after implementation of a flip-mapping sub-process (discussed below with respect to FIG 10 described).

In der exemplarischen Ausführungsform ordnet der Flip-Mapping-Subprozess des Augendiagramms 900 die ±1 Symbole auf die ±3 Symbole zu, jedoch mit unverändertem Vorzeichen, und umgekehrt. Das heißt, das Flip-Mapping der Symbole erfolgt wie folgt: +3 → +1; +1 → +3; -1 → -3; -3 → -1. Dementsprechend, da p1 >> p3, gibt es nach dem Flip-Mapping deutlich mehr ±3 Symbole als ±1 Symbole. Dementsprechend stellen, wie im Augendiagramm 900 zu sehen ist, die Bereiche 902 mit größerer Intensität die ±3 Symbolstufen dar, während die Bereiche 904 mit geringerer Intensität die ±1 Symbolstufen darstellen, im Gegensatz zum Augendiagramm 800.In the exemplary embodiment, the flip mapping subprocess of the eye diagram maps 900 the ± 1 symbols to the ± 3 symbols too, but with unchanged sign, and vice versa. That is, the flip-mapping of the symbols is as follows: +3 → +1; +1 → +3; -1 → -3; -3 → -1. Accordingly, since p 1 >> p 3 , there are significantly more ± 3 symbols after flip-mapping than ± 1 symbols. Accordingly, as in the eye diagram 900 you can see the areas 902 with greater intensity represents the ± 3 symbol levels, while the ranges 904 with less intensity represent the ± 1 symbol levels, in contrast to the eye diagram 800 ,

Diese Umkehrung kann gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden: y n = sgn ( x n ) ( 4 | x n | )

Figure DE112018000446T5_0002
This inverse can be represented according to the following equation: y n = sgn ( x n ) ( 4 - | x n | )
Figure DE112018000446T5_0002

Wobei xn der Symbolwert der digitalisierten Sequenz von n Symbolen ist und yn der Symbolwert der digitalisierten Sequenz nach dem Anwenden des Flip-Mapping-Subprozess ist.Where x n is the symbol value of the digitized sequence of n symbols and y n is the symbol value of the digitized sequence after applying the flip mapping subprocess.

10 ist eine grafische Darstellung einer Flip-Mapping-Tabelle 1000, die mit dem digitalisierten Signal des elektrischen Augendiagramms 900, 9, implementiert werden kann. Die Flip-Mapping-Tabelle 1000 veranschaulicht grafisch die Übereinstimmung der Flips des oben in Bezug auf 9 beschriebenen Flip-Mapping-Subprozesses. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die Flip-Mapping-Tabelle 1000 in entsprechenden Datenbanken von dem Sender (d.h. Senderabschnitt 704, 7) und dem Empfänger (d.h. Empfängerabschnitt 706, 7) implementiert und dazwischen als ein Code (d.h. Mappingcode 728, 7) kommuniziert werden. 10 is a graphical representation of a flip-mapping table 1000 Using the digitized electrical eye diagram signal 900 . 9 , can be implemented. The flip mapping table 1000 Graphically illustrates the compliance of the flips of the above with respect to 9 described flip-mapping sub-process. In an exemplary embodiment, the flip-mapping table 1000 in corresponding databases from the transmitter (ie transmitter section 704 . 7 ) and the receiver (ie receiver section 706 . 7 ) and interposed as a code (ie mapping code 728 . 7 ) are communicated.

11A-B sind grafische Darstellungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines übertragenen Signals mit und ohne Implementierung der in den 9 und 10 dargestellten Flip-Mapping-Prozesse darstellen. Insbesondere stellt 11A ein übertragenes Signal 1100 dar, auf dem ein Delta-Sigma-Digitalisierungssubprozess implementiert wurde, aber kein Mapping-Subprozess, und 11B stellt ein gemapptes Signal 1102 dar, das das übertragene Signal 1100 darstellt, nachdem ein Flip-Mapping-Subprozess darauf angewandt wurde. In diesem Beispiel werden die Signale 1100, 1102 als 16QAM 16GBaud-Signale über eine 40-km-Übertragung bei 128Gb/s dargestellt. Dementsprechend glättet sich die Signalgröße nach Implementierung des Flip-Mapping-Subprozesses deutlich um die Mittenfrequenz, wie aus einem Vergleich des gemappten Signals 1102 mit dem übertragenen (nicht gemappten) Signal 1100 ersichtlich ist. 11A-B are graphs showing a comparative result of a transmitted signal with and without the implementation of the 9 and 10 represent illustrated flip-mapping processes. In particular, presents 11A a transmitted signal 1100 on which a delta-sigma digitizing sub-process has been implemented, but no mapping sub-process, and 11B provides a mapped signal 1102 that is the transmitted signal 1100 after applying a flip-mapping sub-process to it. In this example, the signals become 1100 . 1102 as 16QAM 16GBaud signals over a 40km transmission at 128Gb / s. Accordingly, after implementation of the flip-mapping sub-process, the signal magnitude smoothes significantly around the center frequency, as compared to a mapped signal comparison 1102 with the transmitted (unmapped) signal 1100 is apparent.

12A-B sind grafische Darstellungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines PAM4-Signals auf Basis einer pseudozufälligen binären Sequenz (PRBS) mit einem Ergebnis eines Signals darstellen, auf dem ein einheitlicher Mapping-Subprozess (Subprozess A, unten beschrieben) implementiert wurde. Insbesondere stellt 12A ein elektrisches Augendiagramm 1200 eines PRBS-basierten PAM4-Signals dar, und 12B stellt ein elektrisches Augendiagramm 1202 eines Signals dar, das einen einheitlichen Mapping-Subprozess A implementiert. 12A-B FIG. 10 is graphs illustrating a comparative result of a pseudo-random binary sequence (PRBS) PAM4 signal with a result of a signal on which a unitary mapping sub-process (subprocess A, described below) has been implemented. In particular, presents 12A an electrical eye diagram 1200 a PRBS based PAM4 signal, and 12B makes an electrical eye diagram 1202 a signal that implements a uniform mapping subprocess A.

In einer exemplarischen Ausführungsform verwendet der einheitliche Mapping-Subprozess A einen Verschlüsselungs-Code. Sn der einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von 0- und 1-Werten mit gleichen Wahrscheinlichkeiten darstellt (d.h. 50% sind 0en und 50% sind 1en). Für ein Eingabesymbol xn wird der Wert geflippt, wenn der Wert Sn = 1, bleibt aber unverändert, wenn Sn = 0. Somit kann der einheitliche Mapping-Subprozess A zusammen mit dem oben in Bezug auf die 9 und 10, oben, beschriebenen Flip-Mapping-Prozess implementiert werden. Dementsprechend sind, wie aus einem Vergleich der Augendiagramme 1200 und 1202 ersichtlich, nach der Implementierung des einheitlichen Mapping-Teilprozesses A die jeweiligen ±1 und ±3 Symbole gleich verteilt. Das heißt, das Augendiagramm 1202 des gemappten Signals ist nahezu identisch mit dem Augendiagramm 1200 des PRBS-basierten PAM4-Signals.In an exemplary embodiment, the uniform mapping subprocess A uses an encryption code. S n represents a periodic pseudorandom bitstream of 0 and 1 values with equal probabilities (ie 50% are 0s and 50% are 1s). For an input symbol x n , the value is flipped if the value S n = 1, but remains unchanged if S n = 0. Thus, the uniform mapping subprocess A can be used together with the one described above with respect to FIG 9 and 10 , above, flip-mapping process described. Accordingly, as from a comparison of Eye diagrams 1200 and 1202 can be seen after the implementation of the uniform mapping sub-process A, the respective ± 1 and ± 3 symbols evenly distributed. That is, the eye diagram 1202 The mapped signal is almost identical to the eye diagram 1200 the PRBS based PAM4 signal.

13A-B sind grafische Darstellungen alternativer Symbolmappingtabellen 1300 und 1302, die mit dem digitalisierten Signal des elektrischen Augendiagramms 1202, 12B, implementiert werden können. 13A-B are graphical representations of alternative symbol mapping tables 1300 and 1302 Using the digitized electrical eye diagram signal 1202 . 12B , can be implemented.

Die Symbolmappingtabelle 1300 entspricht dem einheitlichen Mapping-Teilprozess A, der vorstehend in Bezug auf die 12A-B beschrieben wurde. In der exemplarischen Ausführungsform, unter Verwendung von Verschlüsselungs-Code Sn werden 50% der +3 Symbole auf ein +1 Symbol gemappt (z.B, Sn = 1), während die andere Hälfte der +3 Symbole unverändert bleibt (z.B, Sn = 0). Die Anordnung der Symbole +1, -1 und -3 wird ähnlich bestimmt, wie durch die folgende Gleichung für die Symbolmappingtabelle 1300 (Mapping-Subprozess A) dargestellt: y n = { x n ( S n = 0 ) sgn ( x n ) ( 4 | x n | ) ( S n = 1 )

Figure DE112018000446T5_0003
The symbol mapping table 1300 corresponds to the uniform mapping subprocess A, which has been described above with respect to FIG 12A-B has been described. In the exemplary embodiment, using encryption code S n , 50% of the +3 symbols are mapped to a +1 symbol (eg, S n = 1) while the other half of the +3 symbols remain unchanged (eg, S n = 0). The arrangement of the symbols +1, -1 and -3 is similarly determined as by the following equation for the symbol mapping table 1300 (Mapping subprocess A): y n = { x n ( S n = 0 ) sgn ( x n ) ( 4 - | x n | ) ( S n = 1 )
Figure DE112018000446T5_0003

Die Symbolmappingtabelle 1302 ist ähnlich wie die Symbolmappingtabelle 1300, verwendet aber einen zusätzlichen Wert für den Verschlüsselungscode Sn. Das heißt, gemäß Symbolmappingtabelle 1302 (für den einheitlichen Mapping-Teilprozess „B“), stellt der Verschlüsselungs- bzw. Scrambling-Code Sn einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von -1, 0 und 1 Werten mit Wahrscheinlichkeiten von 25%, 50% bzw. 25% dar (d.h. (d.h. 25% der Ereignisse sind -1, 50% der Ereignisse sind 0 und 25% der Ereignisse sind 1). In dieser alternativen Ausführungsform wird für ein Eingangssymbol xn der Wert mit unverändertem Vorzeichen geflippt, wenn Sn = 1, und der Wert wird geflippt mit seinem Vorzeichen auch umgekehrt, wenn Sn = -1. Wenn Sn = 0, bleiben sowohl der Wert als auch das Vorzeichen von xn unverändert.The symbol mapping table 1302 is similar to the symbol mapping table 1300 but uses an additional value for the encryption key S n . That is, according to symbol mapping table 1302 (for the uniform mapping thread "B"), the scrambling code S n represents a periodic pseudo-random bit stream of -1, 0 and 1 values with probabilities of 25%, 50% and 25% respectively (ie (ie 25% of the events are -1, 50% of the events are 0 and 25% of the events are 1) In this alternative embodiment, for an input symbol x n, the value is flipped with an unchanged sign if S n = 1, and the Value is flipped with its sign also vice versa if S n = -1 If S n = 0, both the value and the sign of x n remain unchanged.

Die resultierenden Werte yn können gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden: y n = { x n ( S n = 0 ) sgn ( x n ) ( 4 | x n | ) ( S n = 1 ) sgn ( x n ) ( 4 | x n | ) ( S n = 1 )

Figure DE112018000446T5_0004
The resulting values y n can be represented according to the following equation: y n = { x n ( S n = 0 ) sgn ( x n ) ( 4 - | x n | ) ( S n = 1 ) - sgn ( x n ) ( 4 - | x n | ) ( S n = - 1 )
Figure DE112018000446T5_0004

Betrachtet man konkret die Anordnung des +3-Symbols, so werden beispielsweise 25% der +3 Symbole auf ein +1-Symbol zugeordnet, weitere 25% der +3 Symbole auf ein -1-Symbol, und die restlichen 50% der +3 Symbole bleiben unverändert (d.h. auf ein +3-Symbol abgebildet). Die Anordnung der Symbole +1, -1 und -3 wird in ähnlicher Weise nach den gleichen Berechnungen bestimmt.Concretely, looking at the +3 symbol, 25% of the +3 symbols are assigned to a +1 symbol, another 25% of the +3 symbols to a -1 symbol, and the remaining 50% to the +3 symbol Symbols remain unchanged (ie mapped to a + 3 symbol). The arrangement of the symbols +1, -1 and -3 is similarly determined according to the same calculations.

Ähnlich wie bei der Implementierung des oben in Bezug auf die 12A-B beschriebenen einheitlichen Mapping-Subprozesses A verteilt die Implementierung des einheitlichen Mapping-Subprozesses B auch die Symbole ±1 und ±3 nach dem Mapping gleich und erzeugt so ein Augendiagramm (nicht dargestellt), das ebenfalls nahezu identisch mit dem Augendiagramm 1200 des PRBS-basierten PAM4-Signals ist. Das heißt, ein nach dem einheitlichen Mapping-Subprozess B erstelltes Augendiagramm ist identisch mit dem nach dem einheitlichen Mapping-Subprozess A erstellten Augendiagramm 1202 (und damit auch mit dem 1-Diagramm bzw. Augendiagramm 1200 des PRBS-basierten PAM4-Signals). Dementsprechend können die beiden einheitlichen Mapping-Subprozesse A und B erfolgreich implementiert werden, um die Symbolverteilung zu modifizieren und das jeweilige Eingangssignal mit der statistischen Genauigkeit auf ein PRBS-Signal abzubilden.Similar to the implementation of the above in terms of the 12A-B The uniform mapping subprocess A described above, the implementation of the uniform mapping subprocess B also distributes the symbols ± 1 and ± 3 equally after the mapping and thus generates an eye diagram (not shown) which is also almost identical to the eye diagram 1200 of the PRBS based PAM4 signal. That is, an eye diagram created according to the uniform mapping subprocess B is identical to the eye diagram created after the uniform mapping subprocess A. 1202 (and thus also with the 1-diagram or eye diagram 1200 the PRBS based PAM4 signal). Accordingly, the two uniform mapping subprocesses A and B can be successfully implemented to modify the symbol distribution and to map the respective input signal with statistical accuracy to a PRBS signal.

14A-B sind grafische Darstellungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines Signals darstellen, das den in 13A dargestellten einheitlichen Mappingprozess implementiert, mit einem Signal, das den in 13B dargestellten alternativen einheitlichen Mappingprozess implementiert. Insbesondere stellt 13A ein übertragenes Signal 1300 dar, auf dem der einheitliche Mapping-Subprozess A implementiert wurde, und 13B stellt ein übertragenes Signal 1302 dar, auf dem der einheitliche Mapping-Subprozess B implementiert wurde. In diesem Beispiel wird das Signal 1300 als 16QAM 16GBaud-Signal über eine 40 km lange Übertragung bei 128Gb/s und das Signal 1302 als 16QAM 32GBaud-Signal über eine 40 km lange Übertragung bei 256Gb/s dargestellt. Dementsprechend können, wie aus einem Vergleich der Signale 1300 und 1302 ersichtlich, die verschiedenen einheitlichen Mapping-Subprozesse für ähnliche Eingangssignale erfolgreich implementiert werden, jedoch mit unterschiedlichen Symbolraten und Datenraten. 14A-B are graphical representations that represent a comparative result of a signal representing the in 13A implemented unified mapping process, with a signal that the in 13B implemented alternative uniform mapping process implemented. In particular, presents 13A a transmitted signal 1300 on which the uniform mapping subprocess A has been implemented, and 13B represents a transmitted signal 1302 on which the uniform mapping subprocess B has been implemented. In this example, the signal becomes 1300 as a 16QAM 16GBaud signal over a 40km transmission at 128Gb / s and the signal 1302 as a 16QAM 32GBaud signal over a 40km transmission at 256Gb / s. Accordingly, as from a comparison of the signals 1300 and 1302 As can be seen, the various uniform mapping sub-processes are successfully implemented for similar input signals, but with different symbol rates and data rates.

15 ist eine grafische Darstellung einer Symboltabelle 1500, die die Symbolmappingtechniken der oben beschriebenen Subprozesse vergleicht. In diesem Beispiel sind die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten in jedem Mapping-Pass (d.h. „Abgleich A“ für den einheitlichen Mapping-Subprozess A und „Abgleich B“ für den einheitlichen Mapping-Subprozess B) für den jeweiligen Scrambling-Code bzw. Verschlüsselungs-Code Sn beschriftet („Scrambler A“ und „Scrambler B“). Wie aus der Symboltabelle 1500 ersichtlich ist, ändern sich die jeweiligen Wahrscheinlichkeiten des Symbolvorkommens je nachdem, ob auf dem Analogsignal nur ein Delta-Sigma-Digitalisierungssubprozess implementiert ist, oder ob ein Flip-Mapping-Subprozess und ein Zweiwert- oder ein Dreiwert- einheitlicher Mapping/Scrambling-Subprozess ebenfalls implementiert sind. Wie in Bezug auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, verbessern die Mapping- und Demapping-Techniken der vorliegenden Systeme und Verfahren die Qualität und Leistungsfähigkeit eines über eine optische Verbindung übertragenen digitalisierten Signals erheblich. 15 is a graphical representation of a symbol table 1500 comparing the symbol mapping techniques of the subprocesses described above. In this example, the respective probabilities in each mapping pass (ie, "match A" for the unitary mapping subprocess A and "match B" for the unitary mapping subprocess B) are for the respective scrambling code S n labeled ("Scrambler A" and "Scrambler B"). As from the symbol table 1500 As can be seen, the respective probabilities of symbol occurrence vary depending on whether only one delta-sigma digitizing sub-process is implemented on the analog signal, or a flip-mapping sub-process and a two-valued or three-valued uniform mapping / scrambling sub-process as well are implemented. As described with respect to the embodiments described above, the mapping and demapping techniques of the present systems and methods significantly improve the quality and performance of a digitized signal transmitted over an optical link.

Obwohl spezifische Merkmale verschiedener Ausführungsformen der Offenbarung in einigen Zeichnungen und in anderen nicht gezeigt sein können, dient dies nur der Übersichtlichkeit. Nach den Grundsätzen der Offenbarung kann ein in einer Zeichnung dargestelltes besonderes Merkmal in Kombination mit Merkmalen der anderen Zeichnungen referenziert und/oder beansprucht werden. So stellt beispielsweise die folgende Liste von exemplarischen Ansprüchen nur einen Teil der möglichen Kombinationen von Elementen dar, die aus den hier beschriebenen Systemen und Verfahren möglich sind.Although specific features of various embodiments of the disclosure may not be shown in some drawings and in others, this is for convenience only. In accordance with the principles of the disclosure, a particular feature illustrated in a drawing may be referenced and / or claimed in combination with features of the other drawings. For example, the following list of exemplary claims represents only a portion of the possible combinations of elements that are possible from the systems and methods described herein.

a(i). Optisches Netzwerk, umfassend: einen Senderabschnitt, der dazu eingerichtet ist, einen digitalisierten Symbolstrom über eine digitale optische Verbindung zu übertragen; eine Mappingeinheit, die innerhalb des Senderabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den übertragenen digitalisierten Symbolstrom mit einem Mappingcode vor der Übertragung über die digitale optische Verbindung zu kodieren; einen Empfängerabschnitt, der dazu eingerichtet ist, den kodierten Symbolstrom von der digitalen optischen Verbindung zurückzugewinnen; und eine Demappingeinheit, die innerhalb des Empfängerabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den wiederhergestellten bzw. zurückgewonnenen kodierten Symbolstrom in ein unkodiertes digitalisiertes Signal zu mappen, das dem digitalisierten Symbolstrom am Senderabschnitt vor der Kodierung durch die Mappingeinheit entspricht.a (i). An optical network comprising: a transmitter section configured to transmit a digitized symbol stream over a digital optical link; a mapping unit disposed within the transmitter section and configured to encode the transmitted digitized symbol stream with a mapping code prior to transmission over the digital optical link; a receiver section configured to recover the coded symbol stream from the digital optical link; and a demapping unit disposed within the receiver section and configured to map the recovered coded symbol stream into an uncoded digitized signal corresponding to the digitized symbol stream at the transmitter section prior to being coded by the mapping unit.

b(i). System nach Anspruch a(i), wobei der Senderabschnitt einen Analog-Digital-Wandler umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein analoges Eingangssignal zu digitalisieren.bi). The system of claim a (i), wherein the transmitter section comprises an analog-to-digital converter configured to digitize an analog input signal.

c(i). System nach Anspruch b(i), wobei der Analog-Digital-Wandler dazu eingerichtet ist, eine Delta-Sigma-Digitalisierung auf dem analogen Eingangssignal durchzuführen.c (i). The system of claim b (i), wherein the analog-to-digital converter is configured to perform delta-sigma digitization on the analog input signal.

d(i). System nach Anspruch c(i), wobei der Analog-Digital-Wandler innerhalb des Senderabschnitts so angeordnet ist, dass die Delta-Sigma-Digitalisierung des analogen Eingangssignals vor der Codierung des übertragenen digitalisierten Stroms durch die Mappingeinheit implementiert wird.d (i). The system of claim c (i), wherein the analog-to-digital converter is arranged within the transmitter section such that the delta-sigma digitization of the analog input signal is implemented by the mapping unit prior to encoding the transmitted digitized stream.

e(i). System nach Anspruch c(i), wobei der Empfängerabschnitt einen Digital-Analog-Wandler umfasst, der dazu eingerichtet ist, das uncodierte digitalisierte Signal in ein wiederhergestelltes bzw. zurückgewonnenes Analogsignal umzuwandeln.egg). The system of claim c (i), wherein the receiver section comprises a digital-to-analog converter configured to convert the uncoded digitized signal to a recovered analog signal.

f(i). System nach Anspruch e(i), wobei der Digital-Analog-Wandler dazu eingerichtet ist, eine Delta-Sigma-Demodulation auf dem uncodierten digitalisierten Signal durchzuführen.f (i). The system of claim e (i), wherein the digital-to-analog converter is configured to perform delta-sigma demodulation on the uncoded digitized signal.

g(i). System nach Anspruch f(i), wobei der Digital-Analog-Wandler innerhalb des Empfängerabschnitts so angeordnet ist, dass die Delta-Sigma-Demodulation des uncodierten digitalisierten Signals nach dem Mappen des wiederhergestellten codierten Stroms durch die Demapping-Einheit implementiert wird.g (i). The system of claim f (i), wherein the digital-to-analog converter is located within the receiver section such that the delta-sigma demodulation of the uncoded digitized signal is implemented after the mapping of the recovered encoded stream by the demapping unit.

h(i). System nach Anspruch a(i), wobei das System dazu eingerichtet ist, ein Signal gemäß einer oder mehreren der folgenden drahtlos-Signal-Spezifikationen zu übertragen: DOCSIS 3.1, Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE und 5G.Hi). The system of claim a (i), wherein the system is configured to transmit a signal in accordance with one or more of the following wireless signal specifications: DOCSIS 3.1, Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE, and 5G.

i(i). System nach Anspruch a(i), wobei der digitalisierte Symbolstrom gemäß mindestens einem von einem OOK- und einem PAM4-Signalformat digitalisiert wird.i (i). The system of claim a (i), wherein the digitized symbol stream is digitized according to at least one of an OOK and a PAM4 signal format.

a(ii). Symbolmappingverfahren für ein digitalisiertes Signal, wobei das digitalisierte Signal eine Reihe von übertragenen Symbolen mit einer Gaußschen Verteilung von Symbolamplitudenwerten beinhaltet, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Mappen bzw. Zuordnen des ersten Symbols für mindestens ein Eingangsereignis eines ersten Symbols der Serie von übertragenen Symbolen auf ein zweites Symbol der Serie von übertragenen Symbolen, wobei das erste Symbol einen ersten Symbolamplitudenwert und das zweite Symbol einen zweiten Symbolamplitudenwert aufweist, der größer als der erste Symbolamplitudenwert ist; und Mappen bzw. Zuordnen des zweiten Symbols auf das erste Symbol bei mindestens einem Auftreten des zweiten Symbols. a (ii). A symbol mapping method for a digitized signal, the digitized signal including a series of transmitted symbols having a Gaussian distribution of symbol amplitude values, the method comprising the steps of: mapping the first symbol for at least one input event of a first symbol of the series of transmitted symbols a second symbol of the series of transmitted symbols, the first symbol having a first symbol amplitude value and the second symbol having a second symbol amplitude value greater than the first symbol amplitude value; and mapping the second symbol to the first symbol in at least one occurrence of the second symbol.

b(ii). Verfahren nach Anspruch a(ii), wobei das Vorzeichen der ersten und zweiten Symbole nach der Zuordnung zum anderen der ersten und zweiten Symbole unverändert bleibt.b (ii). The method of claim a (ii), wherein the sign of the first and second symbols remains unchanged after being assigned to the other of the first and second symbols.

c(ii). Verfahren nach Anspruch a(ii), ferner umfassend den Schritt des Anwendens eines Verschlüsselungs- bzw. Scramblingcodes auf jedes Eingangsereignis der ersten und zweiten Symbole.c (ii). The method of claim a (ii), further comprising the step of applying a scrambling code to each input event of the first and second symbols.

d(ii). Verfahren nach Anspruch c(ii), wobei der Verschlüsselungs- bzw. Scramblingcode einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von 0- und 1- Werten mit im Wesentlichen gleichen Eintritts- bzw. Auftretwahrscheinlichkeiten umfasst.d (ii). The method of claim c (ii), wherein the scrambling code comprises a periodic pseudo-random bit stream of 0 and 1 values having substantially equal entry probabilities.

e(ii). Verfahren nach Anspruch d(ii), wobei bei jedem Auftreten des ersten Eingangssymbols das erste Symbol auf das zweite Symbol zugeordnet bzw. gemappt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 1 aufweist, und das erste Symbol unverändert bleibt, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 0 aufweist.e (ii). The method of claim d (ii), wherein upon each occurrence of the first input symbol, the first symbol is mapped to the second symbol if the encryption key has a value of 1 and the first symbol remains unchanged if the encryption key has a value of 0 has.

f(ii). Verfahren nach Anspruch c(ii), wobei der Verschlüsselungscode einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von -1, 0 und 1 Werten umfasst, wobei die -1 und 1 Werte jeweils eine Eintrittswahrscheinlichkeit von 25% aufweisen und wobei der 0-Wert eine Eintrittswahrscheinlichkeit von 50% aufweist.f (ii). The method of claim c (ii), wherein the scrambling code comprises a periodic pseudo-random bitstream of -1, 0, and 1 values, wherein the -1 and 1 values each have a 25% probability of occurrence, and wherein the 0 value has a 50% probability of occurrence. having.

g(ii). Verfahren nach Anspruch f(ii), wobei für jedes Auftreten des ersten Eingangssymbols das erste Symbol auf das zweite Symbol gemappt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von -1 oder 1 aufweist, und das erste Symbol unverändert bleibt, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 0 aufweist.g (ii). The method of claim f (ii), wherein for each occurrence of the first input symbol, the first symbol is mapped to the second symbol if the encryption key has a value of -1 or 1, and the first symbol remains unchanged if the encryption key has a value of 0 has.

h(ii). Verfahren nach Anspruch g(ii), wobei bei jedem Mapping des ersten Symbols auf das zweite Symbol der Symbolamplitudenwert des gemappten ersten Symbols gleich dem Symbolamplitudenwert des zweiten Symbols ist, das Vorzeichen des gemappten ersten Symbols unverändert bleibt, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 1 aufweist, und das Vorzeichen des gemappten ersten Symbols umgekehrt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von -1 aufweist.h (ii). The method of claim g (ii), wherein upon each mapping of the first symbol to the second symbol, the symbol amplitude value of the mapped first symbol is equal to the symbol amplitude value of the second symbol, the sign of the mapped first symbol remains unchanged if the encryption key has a value of 1 and the sign of the mapped first symbol is reversed if the encryption key has a value of -1.

i(ii). Verfahren nach Anspruch a(ii), wobei das erste Symbol einen Wert von ±1 und das zweite Symbol einen Wert von ±3 hat.i (ii). The method of claim a (ii), wherein the first symbol has a value of ± 1 and the second symbol has a value of ± 3.

j(ii). Verfahren nach Anspruch a(ii), wobei die Serie der übertragenen Symbole ein PAM4-Signal darstellt.j (ii). The method of claim a (ii), wherein the series of transmitted symbols represents a PAM4 signal.

k(ii). Verfahren nach Anspruch a(ii), wobei das digitalisierte Signal ein DOCSIS 3.1-Signal ist.k (ii). The method of claim a (ii), wherein the digitized signal is a DOCSIS 3.1 signal.

Einige Ausführungsformen beinhalten die Verwendung eines oder mehrerer elektronischer oder rechnender Vorrichtungen. Solche Vorrichtungen beinhalten typischerweise einen Prozessor oder eine Steuerung, wie beispielsweise eine Universal-Zentralrecheneinheit (CPU), eine Grafikverarbeitungseinheit (GPU), einen Mikrocontroller, einen RISC-Prozessor (Reduced Instruction Set Computer), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikschaltung (PLC), ein FPGA (Field Programmable Gate Array), eine DSP-Vorrichtung und/oder eine andere Schaltung oder einen anderen Prozessor, die bzw. der in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Die hierin beschriebenen Prozesse können als ausführbare Anweisungen kodiert werden, die in einem computerlesbaren Medium enthalten sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Speicherungsvorrichtung und/oder eine Speichervorrichtung. Solche Anweisungen, wenn sie von einem Prozessor ausgeführt werden, veranlassen den Prozessor, mindestens einen Teil der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Die obigen Beispiele sind nur exemplarisch und sollen daher in keiner Weise die Definition und/oder Bedeutung des Begriffs „Prozessor“ einschränken.Some embodiments involve the use of one or more electronic or computing devices. Such devices typically include a processor or controller, such as a general purpose central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a microcontroller, a reduced instruction set computer (RISC), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic controller Logic circuit (PLC), a FPGA (Field Programmable Gate Array), a DSP device and / or other circuit or other processor capable of performing the functions described herein. The processes described herein may be encoded as executable instructions contained in a computer-readable medium, including but not limited to a storage device and / or storage device. Such instructions, when executed by a processor, cause the processor to perform at least a portion of the methods described herein. The above examples are exemplary only and are therefore not intended to limit in any way the definition and / or meaning of the term "processor".

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Ausführungsformen, einschließlich des besten Modus, offenzulegen und es auch jeder Fachperson zu ermöglichen, die Ausführungsformen auszuführen, einschließlich der Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen oder Systemen und der Durchführung eingeschlossener Verfahren. Der patentierbare Umfang der Offenbarung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele beinhalten, die Fachkräften einfallen. Solche anderen Beispiele sollen in den Anwendungsbereich der Ansprüche fallen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von der wortwörtlichen Ausführung der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden zur wortwörtlichen Ausführung der Ansprüche beinhalten. This written description uses examples to disclose the embodiments, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the embodiments, including making and using devices or systems, and performing included methods. The patentable scope of the disclosure is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the literal implementation of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal implementation of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (20)

Optisches Netzwerk, umfassend: einen Senderabschnitt, der dazu eingerichtet ist, einen digitalisierten Strom von Symbolen über eine digitale optische Verbindung zu übertragen; eine Mapping- bzw. Zuordnungseinheit, die innerhalb des Senderabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den übertragenen digitalisierten Symbolstrom mit einem Mapping- bzw. Zuordnungscode vor der Übertragung über die digitale optische Verbindung zu kodieren; einen Empfängerabschnitt, der dazu eingerichtet ist, den kodierten Symbolstrom von der digitalen optischen Verbindung wiederherzustellen bzw. zurückzugewinnen; und eine Demappingeinheit, die innerhalb des Empfängerabschnitts angeordnet und dazu eingerichtet ist, den wiederhergestellten bzw. zurückgewonnenen codierten Symbolstrom in ein uncodiertes digitalisiertes Signal zu mappen, das dem digitalisierten Symbolstrom am Senderabschnitt vor der Codierung durch die Abbildungseinheit entspricht.Optical network comprising: a transmitter section configured to transmit a digitized stream of symbols over a digital optical link; a mapping unit disposed within the transmitter section and configured to encode the transmitted digitized symbol stream with a mapping code prior to transmission over the digital optical link; a receiver section configured to recover the coded symbol stream from the digital optical link; and a demapping unit located within the receiver section and configured to map the recovered coded symbol stream into an uncoded digitized signal corresponding to the digitized symbol stream at the transmitter section prior to being coded by the mapping unit. System nach Anspruch 1, wobei der Senderabschnitt einen Analog-Digital-Wandler umfasst, der dazu eingerichtet ist, ein analoges Eingangssignal zu digitalisieren.System after Claim 1 wherein the transmitter section comprises an analog-to-digital converter configured to digitize an analog input signal. System nach Anspruch 2, wobei der Analog-Digital-Wandler dazu eingerichtet ist, eine Delta-Sigma-Digitalisierung auf dem analogen Eingangssignal durchzuführen.System after Claim 2 wherein the analog-to-digital converter is adapted to perform delta-sigma digitization on the analog input signal. System nach Anspruch 3, wobei der Analog-Digital-Wandler innerhalb des Senderabschnitts so angeordnet ist, dass die Delta-Sigma-Digitalisierung des analogen Eingangssignals vor der Codierung des übertragenen digitalisierten Stroms durch die Mappingeinheit durchgeführt wird.System after Claim 3 wherein the analog-to-digital converter is arranged within the transmitter section such that the delta-sigma digitization of the analog input signal is performed prior to the encoding of the transmitted digitized current by the mapping unit. System nach Anspruch 3, wobei der Empfängerabschnitt einen Digital-Analog-Wandler umfasst, der dazu eingerichtet ist, das uncodierte digitalisierte Signal in ein wiederhergestelltes bzw. zurückgewonnenes Analogsignal umzuwandeln.System after Claim 3 wherein the receiver section comprises a digital-to-analog converter configured to convert the uncoded digitized signal into a recovered analog signal. System nach Anspruch 5, wobei der Digital-Analog-Wandler dazu eingerichtet ist, eine Delta-Sigma-Demodulation auf dem uncodierten digitalisierten Signal durchzuführen.System after Claim 5 wherein the digital-to-analog converter is adapted to perform delta-sigma demodulation on the uncoded digitized signal. System nach Anspruch 6, wobei der Digital-Analog-Wandler innerhalb des Empfängerabschnitts so angeordnet ist, dass die Delta-Sigma-Demodulation des uncodierten digitalisierten Signals nach dem Mapping des wiederhergestellten codierten Stroms durch die Demappingeinheit implementiert wird.System after Claim 6 wherein the digital-to-analog converter is disposed within the receiver section such that the delta-sigma demodulation of the uncoded digitized signal is implemented after the mapping of the recovered coded stream by the demapping unit. System nach Anspruch 1, wobei das System dazu eingerichtet ist, ein Signal gemäß einer oder mehreren der Wireless- bzw. Drahtlossignal-Spezifikationen DOCSIS 3.1, Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE und 5G zu übertragen.System after Claim 1 The system is adapted to transmit a signal in accordance with one or more of the wireless or wireless signal specifications DOCSIS 3.1, Wi-Fi, WiMAX, UWB, LTE and 5G. System nach Anspruch 1, wobei der digitalisierte Symbolstrom gemäß mindestens einem von einem OOK- und einem PAM4-Signalformat digitalisiert wird.System after Claim 1 wherein the digitized symbol stream is digitized according to at least one of an OOK and a PAM4 signal format. Symbolmapping- bzw. -zuordnungsverfahren für ein digitalisiertes Signal, wobei das digitalisierte Signal eine Serie von übertragenen Symbolen mit einer Gaußschen Verteilung von Symbolamplitudenwerten beinhaltet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Mappen bzw. Zuordnen des ersten Symbols, für mindestens ein Eingangsereignis bzw. Auftreten eines ersten Symbols der Serie bzw. Folge von übertragenen Symbolen, auf ein zweites Symbol der Serie der übertragenen Symbole, wobei das erste Symbol einen ersten Symbolamplitudenwert und das zweite Symbol einen zweiten Symbolamplitudenwert aufweist, der größer als der erste Symbolamplitudenwert ist; und Mappen bzw. Zuordnen des zweiten Symbols auf das erste Symbol bei mindestens einem Auftreten des zweiten Symbols.A symbol mapping method for a digitized signal, the digitized signal including a series of transmitted symbols having a Gaussian distribution of symbol amplitude values, the method comprising the steps of: Mapping the first symbol, for at least one input occurrence of a first symbol of the series of transmitted symbols, to a second symbol of the series of transmitted symbols, wherein the first symbol is a first symbol amplitude value and the second symbol is a second symbol Symbol amplitude value greater than the first symbol amplitude value; and Mapping the second symbol to the first symbol in at least one occurrence of the second symbol. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Vorzeichen des ersten und zweiten Symbols nach dem Mappen auf das andere des ersten und zweiten Symbols unverändert bleibt.Method according to Claim 10 wherein the sign of the first and second symbols remains unchanged after mapping to the other of the first and second symbols. Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend den Schritt des Anwendens eines Verschlüsselungs- bzw. Scramblingcodes auf jedes Eingangsereignis des ersten und zweiten Symbols.Method according to Claim 10 further comprising the step of applying a scrambling code to each input event of the first and second symbols. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Verschlüsselungs- bzw. Scramblingcode einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von 0- und 1- Werten mit im Wesentlichen gleichen Eintrittswahrscheinlichkeiten umfasst. Method according to Claim 12 wherein the scrambling code comprises a periodic pseudo-random bit stream of 0 and 1 values having substantially equal occurrence probabilities. Verfahren nach Anspruch 13, wobei für jedes Auftreten des ersten Eingangssymbols das erste Symbol auf das zweite Symbol gemappt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 1 aufweist, und das erste Symbol unverändert bleibt, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 0 aufweist.Method according to Claim 13 wherein for each occurrence of the first input symbol, the first symbol is mapped to the second symbol when the encryption key has a value of 1 and the first symbol remains unchanged when the encryption key has a value of 0. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Verschlüsselungscode einen periodischen pseudozufälligen Bitstrom von -1, 0 und 1 Werten umfasst, wobei die - 1 und 1 Werte jeweils eine Eintrittswahrscheinlichkeit von 25% aufweisen und wobei der 0-Wert eine Eintrittswahrscheinlichkeit von 50% aufweistMethod according to Claim 12 wherein the scrambling code comprises a periodic pseudo-random bitstream of -1, 0 and 1 values, the -1 and 1 values each having a 25% probability of occurrence and the 0 value having a 50% probability of occurrence Verfahren nach Anspruch 15, wobei für jedes Auftreten des ersten Eingangssymbols das erste Symbol auf das zweite Symbol gemappt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von -1 oder 1 aufweist, und das erste Symbol unverändert bleibt, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 0 aufweist.Method according to Claim 15 wherein for each occurrence of the first input symbol, the first symbol is mapped to the second symbol if the encryption key has a value of -1 or 1, and the first symbol remains unchanged if the encryption key has a value of 0. Verfahren nach Anspruch 16, wobei bei jedem Mapping des ersten Symbols auf das zweite Symbol der Symbolamplitudenwert des gemappten bzw. zugeordneten ersten Symbols gleich dem Symbolamplitudenwert des zweiten Symbols ist bzw. sein wird, das Vorzeichen des zugeordneten ersten Symbols unverändert bleibt bzw. bleiben wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von 1 aufweist, und das Vorzeichen des zugeordneten bzw. gemappten ersten Symbols umgekehrt wird, wenn der Verschlüsselungscode einen Wert von -1 aufweist.Method according to Claim 16 wherein, each time the first symbol is mapped to the second symbol, the symbol amplitude value of the mapped first symbol is equal to the symbol amplitude value of the second symbol, the sign of the associated first symbol will remain unchanged if the encryption code is one Value of 1, and the sign of the mapped first symbol is reversed if the encryption key has a value of -1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste Symbol einen Wert von ±1 und das zweite Symbol einen Wert von ±3 hat.Method according to Claim 10 , where the first symbol has a value of ± 1 and the second symbol has a value of ± 3. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Serie der übertragenen Symbole ein PAM4-Signal darstellt.Method according to Claim 10 , where the series of transmitted symbols represents a PAM4 signal. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das digitalisierte Signal ein DOCSIS 3.1-Signal ist.Method according to Claim 10 , where the digitized signal is a DOCSIS 3.1 signal.
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