DE19821142A1

DE19821142A1 - Optischer Empfänger für den Empfang von digital übertragenen Daten

Info

Publication number: DE19821142A1
Application number: DE1998121142
Authority: DE
Inventors: Berthold Wedding
Original assignee: Alcatel SEL AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1998-05-12
Filing date: 1998-05-12
Publication date: 1999-11-18

Abstract

Es wird ein optischer Empfänger für den Empfang von digital übertragenen Daten vorgeschlagen, wobei der Empfänger ein digitales Filter 2 und eine mit ihm verbundene Entscheiderschaltung 3 zur Detektion der eingehenden Datensignale 1 sowie eine Taktableitung 15 enthält, wobei die Entscheiderschaltung mit einer Recheneinheit 5 verbunden ist und eine Pseudofehler-Monitor-Schaltung zur Detektion von Bitfehlern enthält und wobei Parameter des digitalen Filters 2 sowie der Entscheider/Pseudofehler-Monitor-Schaltung 3 von der mit ihnen verbundenen Recheneinheit 5 einstellbar sind.

Description

Die Erfindung geht aus von einem optischen Empfänger mit einem eingangsseitigen elektronischen Filter nach Patentanmeldung Nr. 197 54 993.4 nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei der Übertragung von Digitalsignalen mit hoher Bitfolge-Frequenz (Giga-Bit-Bereich) treten verschiedene Dispersionseffekte auf, die durch Lichtwellenleiter des optischen Übertragungssystems hervorgerufen werden. Durch diese Dispersionseffekte werden die Datensignale verzerrt und damit die Übertragungslängen begrenzt. Zudem können Verzerrungen durch nichtlineare Effekte, z. B. den Kerr-Effekt auf der Glasfaser auftreten. Optische Empfänger, die in einem solchen Übertragungssystem eingesetzt werden, stehen vor der Aufgabe, auch verzerrte Signale auszuwerten und dabei nur geringe Bitfehler-Raten zuzulassen. Aus der Veröffentlichung "Decision-point steering in optical fibre communication system", M. Sherif, IEE Proceedings, Volume 136, Nr. 3, 1989, Seite 169ff ist bekannt, einen Empfänger in einem digitalen optischen Übertragungssystem zu optimieren, indem Entscheiderschwellen modifiziert werden und somit künstliche Fehler erzeugt werden. Dazu wird eine zweite Entscheiderschaltung parallel zum Hauptdatenstrom eingesetzt. Dieser zweite Signalzweig wird mit einer großen Zahl von Bitfehlern beaufschlagt. Die künstliche Fehlerrate wird in der vorliegenden Veröffentlichung durch Modifikation der Entscheiderschwelle erreicht, die über einen Rechteckpuls verändert wird. Die Ergebnisse der beiden Entscheider werden verglichen und aus dem Ergebnis Stellgrößen für einen Verstärker, sowie für die empfangenden Fotodioden abgeleitet. Betrachtet man das Augendiagramm des empfangenen Signals, so tastet der erste Entscheider die Augenöffnung an einer nahezu optimalen Stelle ab, d. h. sowohl Entscheiderschwelle als auch Abtastzeitpunkt liegen etwa in der Mitte des geöffneten Auges. Der zweite Signalpfad ändert die Entscheiderschwelle, so daß die Schwelle bereits im Rauschen des Augendiagramms liegen kann und so künstliche Fehler auftreten. Durch Auswertung dieser künstlichen Fehler wird der gesamte optische Empfänger nachgeregelt, um die Augenöffnung, das Rauschverhalten usw. zu optimieren.

Aus der EP 0554736 B1 ist ein digitales optisches Nachrichtenüber tragungssystem bekannt, bei dem die Empfängerqualität durch Auswertung des Augendiagramms optimiert wird. Dabei wird im Empfänger ein Augendiagramm aufgenommen und in einem Rechner die Größe der Augenöffnung bestimmt. Der Rechner ermittelt aus den aufgenommenen Daten eine optimale Einstellung der Fotodiode, sowie der Entscheider schwelle. Die Aufnahme eines Augendiagramms, der Vergleich mit einem gespeicherten Sollwert, sowie die Einstellung verschiedener Stellgrößen des Empfängers ermöglichen keine direkte Festellung der Bitfehler-Raten und eine daraus gewünschte Optimierung des Empfängers.

Der erfindungsgemäße optische Empfänger mit dem vorgeschalteten Filter für den Empfang von digital übertragenen Daten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß es in der Lage ist auch stark verzerrte Signale, deren Signalanteile durch Dispersionseffekte zeitlich gegeneinander versetzt sind, zurückzugewinnen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen optischen Empfängers mit Filter möglich.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Verstärkungsfaktoren und die Gewichtungsfaktoren der Multiplizierschaltungen variable und einstellbar sind.

Daher ist eine Optimierung des Filters aufgrund von Daten, die im Empfänger ermittelt werden, möglich.

Durch den Strickleiteraufbau ist es auf einfache Weise möglich auch bei hohen Daten raten eine Filterfunktion eines Transversalfilters zu realisieren. Die Gewichtungsfaktoren der Multiplizierglieder des Filters werden dabei von einer Recheneinheit angepaßt. Das erfindungsgemäße Filter des optischen Empfängers kann über die Ausgänge kaskadiert werden, so daß eine Folge von Filtern entsteht, mit denen Filter noch höherer Ordnung realisiert werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgendend Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 den Aufbau eines Filters.

Der Aufbau des optischen Empfängers ist der Patentanmeldung Nr. 197 54 993.4 zu entnehmen.

Die eingehenden Signale 1 werden zunächst im Filter gefiltert und in einer Entscheiderschaltung, die am Ausgang 3 anliegt, abgetastet.

Eine beispielhafte Ausführungsform des Filters ist in Fig. 1 dargestellt. Das Eingangssignal 1 wird über eine Kette von Eingangsverstärkern 2 geleitet. Jeweils nach einem Eingangsverstärker 2 wird das Signal auf einen Multiplizierer 4 abgezweigt, deren jeweils ausgangsseitig mit der Ausgangsverstärkerkette 3 verbunden sind. Die Multiplizierer 4 werden von den Filtereinstellungssignalen 5 angesteuert. Die Multiplizierer 4 weisen jeweils eigene Gewichtungsfaktoren auf. Das Eingangssignal 1 unterliegt in jeder Verstärkerzelle 2 und 3 einer Verzögerungszeit Δτ₁ bzw. Δτ₂. Das Eingangssignal wird über die Verstärkerzellen, die beispielsweise einen Verstärkungsfaktor von 1 aufweisen, zeitlich verschoben und über die Gewichtung der Multiplizierer wieder zu einem gefilterten Signal zusammengesetzt. Ein solcher symmetrischer Filteraufbau hat den Vorteil, daß keine Summation von allen Signalen an einem gemeinsamen Punkt erfolgen muß, was bei hohen Datenraten Probleme aufweist. Der vorgeschlagene symmetrische Filteraufbau arbeitet auch bei hohen Datenraten zuverlässig. Ein solches transversales Filter nach Fig. 1 entspricht beispielsweise je nach Einstellung der Koeffizienten einem Tiefpaß. Aus Fig. 1 läßt sich erkennen, daß das transversale Filter auf einfache Weise mit weiteren identischen Filtern verkettet werden kann. Das Filter weist über die Ausgänge 6 Anschlüsse auf, die direkt zur Verkettung des nächsten Filterblocks dienen können. Über die Kaskadierung mehrerer Filter blöcke ist die Realisierung von Filtern noch höherer Ordnung möglich.

Claims

1. Optischer Empfänger für den Empfang von digital übertragenen Daten nach Patentanmeldung Nr. 197 54 993.4 mit einem eingangsseitigen Filter (1), dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (1) aus Verstärkern (2, 3) und Multipliziergliedern (4) aufgebaut ist, wobei die Eingangsverstärker (2) jeweils über Multiplizierglieder (4) mit den Ausgangsverstärkern (3) und weiteren Eingangsverstärker verbunden sind und wobei die Ausgangsverstärker (3) mit weiteren Ausgangsverstärkern (3) in Verbindung stehen.

2. Optischer Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (2, 3) eine Verstärkung um den Wert 1 aufweisen.

3. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplierzierglieder (4) die Signale der jeweilig mit ihnen verbundenen Eingangsverstärker (2) mit einem Gewichtungsfaktor zwischen -1 und +1 multiplizieren.

4. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtungsfaktoren aufgrund von Auswertung des Signals im Empfänger einstellbar sind.

5. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verstärker (2, 3) variabel ist.

6. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Verstärker (2, 3) in Hin- und Rückrichtung unterschiedlich ist.

7. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen (6) mindestens ein weiteres Filter anschließbar ist.

8. Optischer Empfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (2, 3) alternierend unterschied liche Verzögerungszeiten Δτ₁ und Δτ₂ aufweisen.