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 PDFInfo
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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
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.
Im Betrieb wandelt der Glasfaserknoten
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
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
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:
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1 ist eine schematische Darstellung bzw. Veranschaulichung eines konventionellen HFC-Netzes. -
2A-2B sind grafische Veranschaulichungen, die die jeweiligen Funktionsprinzipien eineskonventionellen Abtastverfahrens 200 im Vergleich zu einem exemplarischen Modulationsprozess darstellen. -
3 ist eine grafische Veranschaulichung, die ein Funktionsprinzip eines Demodulationsprozesses für das in2B dargestellte modulierte digitalisierte Ausgangssignal gemäß einer Ausführungsform darstellt. -
4A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen HFC-Netzwerks unter Verwendung des in2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in3 dargestellten Delta-Sigma-Demodulationsprozesses. -
5A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen digitalisierten verteilten Netzwerks unter Verwendung des in2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in3 dargestellten Delta-Sigma-Demodulationsprozesses. -
6A-B sind schematische Veranschaulichungen eines exemplarischen Hochfrequenz über Glas Netzwerks unter Verwendung des in2B dargestellten Delta-Sigma-Modulationsprozesses und des in3 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 in9 dargestellten elektrischen Augendiagramms implementiert werden kann. -
11A-B sind grafische Veranschaulichungen, die ein Vergleichsergebnis eines übertragenen Signals mit und ohne Implementierung der in den9 und10 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 in12B dargestellten elektrischen Augendiagramms implementiert werden können. -
14A-B sind grafische Veranschaulichungen, die ein vergleichendes Ergebnis eines Signals, das den in13A dargestellten einheitlichen Mapping-Prozess implementiert, mit einem Signal, das den in13B dargestellten alternativen einheitlichen Mapping-Prozess implementiert, darstellen. -
15 ist eine grafische Veranschaulichung einer Symboltabelle, die das Symbolmapping der verschiedenen hierin beschriebenen Prozesse vergleicht.
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1 is a schematic representation or illustration of a conventional HFC network. -
2A-2B are graphical illustrations illustrating the respective functional principles of aconventional 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 in2 B represents modulated digitized output signal according to an embodiment. -
4A-B FIG. 10 are schematic illustrations of an exemplary HFC network using the in2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in3 illustrated delta-sigma demodulation process. -
5A-B FIG. 4 are schematic illustrations of an exemplary digitized distributed network using the in2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in3 illustrated delta-sigma demodulation process. -
6A-B FIG. 4 are schematic illustrations of an exemplary high frequency over glass network using the in2 B illustrated delta-sigma modulation process and the in3 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 in9 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 the9 and10 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 in12B illustrated electrical eye diagram can be implemented. -
14A-B are graphical illustrations that are a comparative result of a signal that the in13A implemented a unified mapping process, with a signal representing the in13B 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
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
Diese Nachteile herkömmlicher Abtasttechniken werden gemäß dem exemplarischen Modulationsprozess
Insbesondere implementiert der Modulationsprozess
Gemäß der vorteilhaften Technik des Modulationsprozesses
In einigen Ausführungsformen werden sowohl die digitalisierten stromaufwärts als auch stromabwärts gerichteten optischen Signale über dieselbe Glasfaser
Am Faserknoten
Im weiteren Betrieb des digitalisierten HFC-Netzes
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
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
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
Am Faserknoten
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
Gemäß den in den
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.
Ebenfalls in einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der Empfängerabschnitt
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
In einer exemplarischen Ausführungsform ist der Prozess
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
Wie weiter unten beschrieben, implementiert Prozess
Im weiteren Betrieb wird nach der Modulation im Subprozess
In der exemplarischen Ausführungsform fügt der Prozess
Gemäß der exemplarischen Konfiguration des Prozesses
Diese Gesamtwahrscheinlichkeit kann gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden:
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
In der exemplarischen Ausführungsform ordnet der Flip-Mapping-Subprozess des Augendiagramms
Diese Umkehrung kann gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden:
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.
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
Die Symbolmappingtabelle
Die Symbolmappingtabelle
Die resultierenden Werte yn können gemäß der folgenden Gleichung dargestellt werden:
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
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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