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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft allgemein
optische Kommunikationen und insbesondere ein Verfahren und Gerät zum Verbessern
der Robustheit der Verbindung, indem unabhängig die zwei Seitenbänder in einem
Zweiseitenband-Übertragungssystem
empfangen und entzerrt werden.
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Hintergrund der Erfindung
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Es gibt eine Vielzahl von bestehenden
Fasern mit hoher Polarisationsmodusdispersion (PMD) auf dem Gebiet.
In der Tat droht PMD ein Begrenzungsfaktor für Übertragungssysteme mit Geschwindigkeiten
von 10 Ggps oder darüber
zu werden, und zwar speziell in Systemen, die alte Fasern mit hoher Doppelbrechung
verwenden. Es gibt eine bedeutende Kundennachfrage für private
10 Gbps Leitungen. Ohne die PMD-Kompensierung können viele dieser Fasern keine
10 Gbps Wellenlängen-Kanäle unterstützen. Auch
bewegt sich der aktuelle Trend in Bitraten für optische Kommunikationssysteme
hin zu 10 Gbps und 40 Gbps pro Wellenlängen-Kanal, da es einfacher
ist, einen einzelnen Kanal hoher Bitrate zu verwalten als viele
kleinere Kanäle
einer gesamten Bitrate entsprechender Größe. Um bestehende Systeme zu
bewahren und solchermaßen
Infrastruktur-Austauschausgaben zu reduzieren, wodurch die Verbrauchernachfrage
nach den geringst möglichen Kosten
erfüllt
wird, ist es für
die Industrie wichtig, in der Lage zu sein, die Kunden auf bereits
installierten (bestehenden) eingebetteten Fasern mit dem zu versorgen,
was sie wollen (a. k. a. 10 Gbps oder mehr).
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Die Nachforschung im Gebiet der PMD-Verringerung
kreist um adaptive Unterdrückung
und abstimmbaren PMD-Kompensationstechniken wie beispielsweise die
Verzögerung
eines Polarisationsmodus in Bezug aufeinander. Die Kompensation
kann entweder in elektrischen oder optischen Domänen erfüllt werden. Sowohl elek tronische
als auch optische Entzerrer wurden im Labor vorgeführt (s.
z. B. H. Bulow, et al., "Adaptive
PMD mitigation at 10 Gbps using an elektronic SiGe equalizer IC", ECOC'99 paper II-138;
und R. Noe, D. Sandel, M. Yoshida-Dierolf, S. Hinz, et al., Journal
of Lightwave Technology, Vol. 17,5. 1602, Sept. 1999). Die PMD-Verringerung über eine
einzelne Seitenbandmodulation und den Hauptzustand-Anlauf wurde
in METHOD AND SYSTEM FOR SINGLE-SIDEBRND OPTICAL SIGNAL GENERATION
AND TRANSMISSION, U. S. Anmeldung Seriennummer 09/477.816, die am
5. Januar 2000 eingereicht wurde, vorgeschlagen. Die vorliegende Erfindung
betrifft einen Diversitätsempfänger zur
Verwendung in optischen Fasersystemen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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In einem typischen optischen Kommunikationssystem
wird der optische Träger
(für gewöhnlich von
einer Laserquelle erzeugt) mit dem Datensignal Intensitäts-moduliert,
das eine direkt umgetastetes Ein-Aus-(OOK)-Signal sein könnte, das
binäre
Ziffern oder Zwischenträger
darstellt, wie man sie in koaxialen Hybrid-Faser-Kabel-(HFC)-Systemen findet. Die direkte
Intensitätsmodulation
des optischen Trägers führt zu einem
Zweiseitenbandsignal, das in der optischen Faser übertragen
wird, wobei sowohl das obere als auch das untere Seitenband, sofern
nicht unterdrückt,
am entfernten Ende empfangen werden. Eines der Seitenbänder befindet
sich an einer optischen Frequenz über dem optischen Träger und
das andere Seitenband befindet sich an einer optischen Frequenz
unter dem Träger.
Die zwei Seitenbänder enthalten
eine duplizierte Modulationsinformation. Für gewöhnlich wird nur eines der Seitenbänder benötigt, um
die übertragenen
Daten rückzugewinnen.
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In einem Kommunikationssystem mit
optischer Faser wird das Signal unter einer Dispersion leiden, wenn
es an der Übertragungsfaser
entlang wandert. Die Dispersion bewirkt das Nachziehen des übertragenen
Signals in der Zeitdomäne
und verschlechtert die Systemleistung. Die Verschlechterung infolge
der Dispersion erhöht
die Signalbandbreite. In Langstrecken-Übertragungssystemen kann die
Dispersion auch mit Nicht-Linearitäten in der optischen Faser
zusammenwirken, um die Übertragung weiter
zu beeinträchtigen.
Da sich überdies
die zwei Seitenbänder
um die optische Trägerfrequenz
herum aneinander spiegeln, bewirkt die chromatische Dispersion gegensätzliche
Phasenwechsel in den zwei Seitenbändern, wenn das Signal zurück in die
elektrische Domäne
konvertiert wird. Diese spektrale Faltungswirkung macht die Kompensation
der elektrischen Dispersion eines modulierten Zweiseitenbandsignals
unmöglich.
Da die zwei Seitenbänder
eine duplizierte Information enthalten, liegt ein Weg zur Verringerung
der Dispersionswirkung darin, die Übertragung von einem Seitenband
zu unterdrücken,
um die Signalbandbreite zu reduzieren, was von anderen vorgeschlagen
wurde.
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Die Dispersionskompensationsfaser
(DCF) mit gegensätzlicher
Dispersion wurde in optischen Kommunukationssystemen verwendet,
um die chromatische Dispersion zu kompensieren. Jedoch ist auch
die PMD mit der Faser verknüpft.
Während
die chromatische Dispersion deterministisch ist und mit dem DCF
kompensiert werden kann, ist die PMD eine statistische Wirkung,
die mittels Verwendung des DCF nicht so einfach kompensiert werden
kann. Selbst für
die Kompensation der chromatische Dispersion kann die elektrische
Kompensation flexibler und kompakter sein.
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Lichtsignale in einer optischen Faser
wandern eigentlich in zwei Ebenen in rechten Winkeln oder rechtwinklig
zueinander, wobei jede Achse einen Polarisationsmodus darstellt.
Für gewöhnlich denkt
man an die zwei Achsen als X-Achse und Y-Achse. In einem perfekten
optischen System wandert Licht in jedem Polarisationsmodus bei derselben Geschwindigkeit
die Faser herunter. Infolge der Unreinheiten, Beanspruchungen und
der nicht perfekten Symmetrie in eigentlichen Fasern wandern die
Polarisationsmodi bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch
die Faser, was eine relative Verzögerung bewirkt. Das bedeutet,
dass die zwei Polarisationsmodi zu unterschiedlichen Zeitpunkten
ankommen, was die Leistung verschlechtert. Das Ergebnis der Dispersion
ist es, die Übertragungsentfernung
oder die Bandbreite einzugrenzen, die eine Faser bereitstellen kann.
Je größer die
Signalfrequenz-Spektralbreite ist, desto höher ist der Schaden.
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Die PMD ist darin statistisch, dass
die Ursachen von PMD nicht vorhersagbar sind und die PMD mit der
Zeit variiert. Faser enthalten inhärent einen Anteil an Anisotropie,
der auf einen zufälligen
Verlust der kreisförmigen
Symmetrie während
der Herstellung zurückzuführen ist.
Dieser Verlust erfolgt entweder durch eine nicht-kreisförmige Wellenleitergeometrie
oder ein nicht-symmetrisches Beanspruchungsfeld im Glas. In beiden
Fällen
ergibt der Verlust der kreisförmigen
Symmetrie zwei unterschiedliche Polarisationsmodi mit unterschiedlichen
Phasen und Gruppengeschwindigkeiten. Wenn z. B. der Kern oder ein
Abschnitt des Kerns nicht kreisförmig,
sondern z. B. oval, ist, dann wird einer der Polarisationsmodi langsamer
als der andere.
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Zusätzlich führt die erforderlicherweise
andere chemische Zusammensetzung des Kerns in Bezug auf die Ummantelung
in einer Einmodenfaser für gewöhnlich zu
einem etwas anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten
für die
zwei Bereiche. Diese Änderung
führt zu
radial-ausgerichteten Belastungen, wenn die Faser gekühlt wird,
nachdem er während der
Herstellung gezogen wurde. Diese Beanspruchungen hängen von
der Temperatur der Faser ab.
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Doppelbrechung kann ebenfalls in
einer Faser erzeugt werden, wenn diese bei der Handhabung oder Verkabelung
externen Kräften
wie beispielsweise einem Verbiegen, Mikroverbiegen oder Verdrehen,
wenn auch leicht, unterworfen wird. Dies würde wiederum zu einer Änderung
im Brechungskoeffizienten von einem der Polarisationsmodi führen, was bewirkt,
dass ein Modus langsamer ist als der andere.
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Die durch die Doppelbrechung induzierte
unterschiedliche Phasengeschwindigkeit kann die Bandbreite einer
Faser begrenzen, indem die Pulse breiter gemacht werden. Die PMD
ist die differentiale Gruppengeschwindigkeit, die von einer Gruppen-Verzögerungszeit
je Längeneinheit
zwischen den zwei Modi bestimmt wird. Wie oben erläutert, variieren
die Übertragungseigenschaften
der optischen Fasern für
gewöhnlich
in Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur. In der Praxis offenbart
sich dies als ein zufälliges,
zeitabhängiges
Driften des Polarisationszustands am Ausgang einer Faser oder, im Falle
der PMD, als zeitabhängige
Zufalls-Schwankungen in der Bandbreite der Faser.
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Jedoch vertrauen digitale Lichtwellensysteme
auf eine nicht verzerrte Übertragung
optischer Pulse durch ausgedehnte Längen der Fasern. Streuwirkungen
wie beispielsweise die PMD können
die Pulsausbreitung und -verzerrung bewirken, womit sie zu Systemfehlern
führen.
Da die PMD ein mit der Zeit variierender Zufallseffekt ist, ändern sich
auch die Systemfehler mit der Zeit. Für weitere Details in Bezug
auf Polarisationswirkungen in Lichtwellensystemen, s. Poole, Craig
D., et al., Optical Fiber Telecommunications, 1997, Band IIIA, Kapitel 6,
Seiten 114–161.
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1 stellt
zwei Fasern von optischen Kabeln dar. Das Kabel links zeigt keine
relative Verzögerung,
aber das Kabel rechts zeigt eine relative Verzögerung in einem der Polarisationsmodi.
In jedem Fall hat die Faser 1 zwei Modi. Im Falle der Faser links
zeigen der Polarisationsmodus 3 und der Polarisationsmodus 5 keine
Verzögerung
infolge der Dispersion. An der Faser rechts kann der Polarisationsmodus 9 als
der langsame Achsenmodus und der Polarisationsmodus 7 als
der schnelle Achsenmodus bezeichnet werden. 2 stellt dieselbe Verzögerung wie
das Kabel auf der rechten Seite der 1 dar,
zeigt aber, wie ein zerstreutes optisches Signal aussieht. Die langsame
Achse 9 und die schnelle Achse 7 vereinigen sich,
um ein zerstreutes optischen Signal 11 zu zeigen. Die Messung
der Differenz zwischen der langsamen und der schnellen Achse wird
mit 13 angezeigt.
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Optische Einzelseitenband-(OSSB)-Übertragungsschemen
wurden zuvor vorgeschlagen und gezeigt, um die Auswirkungen der
PMD zu mildern und den optischen Spektralwirkungsgrad zu verbessern. Diese
Idee wurde in einer zuvor eingereichten Patentanmeldung, Seriennummer
09/625.791, die 26. Juli 2000 angemeldet wurde, unter dem Titel
METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING POLARIZÄTION MODE DISPERSION USING
SINGLE-SIDEBAND DATA GENERATION AND TRANSMISSION, beschrieben.
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In der vorliegenden Erfindung werden
beide Seitenbänder
in einem zwei-seitenbändig übertragenen
Signal übertragen;
jedoch werden die zwei Seitenbänder
getrennt erfasst und ein Diversität-Kombinator-Empfänger wird
verwendet, um die Robustheit der Verbindung, speziell für die PMD-Immunität, zu verbessern.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die Robustheit der Verbindung zu verbessern, indem beide Seiten bänder eines
Amplituden-modulierten optischen Trägers übertragen werden.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
die PMD-Immunität
zu verbessern.
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Es ist noch eine andere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, beide Seitenbänder getrennt zu erfassen und
einen Diversität-Kombinator zu verwenden,
um die getrennt erfassten und entzerrten Signale zu vereinigen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird jetzt
detaillierter mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben, die nur beispielhaft abgegeben wird, und in den begleitenden
Zeichnungen dargestellt, in denen dieselben Elemente soweit wie
möglich
gleich bezeichnet werden:
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1 stellt
zwei optische Kabel dar, eines ohne relative Verzögerung infolge
der Polarisationsmodusdispersion und eines mit der relativen Verzögerung,
die durch die Polarisationsmodusdispersion verursacht wird.
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2 zeigt
zwei Polarisationsmodi, einen auf der schnellen Achse und einen
auf der langsamen Achse, und das daraus entstehende Streusignal.
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3 stellt
sowohl die Übertragung
als auch den Empfang beider Seitenbänder eines optischen Signals
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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4 ist
ein Flussdiagramm des Übertragungsabschnitts
des Systems.
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5 ist
ein Flussdiagramm des Empfängerabschnitts
des Systems.
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6 zeigt
das Blockdiagramm eines Diversität-Empfängers für die Dispersionskompensation eines
jeden Seitenbands mittels Verwendung von Entzerrern mit adaptiven
Verzögerungsleitungen
mit Abgriffen.
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7 zeigt
das Blockdiagramm des Diversität-Empfängers mit
einem Leistungsmonitor zum Auswählen
des Einzelseitenband-Dignals
mit einer besseren Signalqualität.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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In einem Diversitätsempfänger, der getrennt die zwei
Seitenbänder
auf einem Amplituden-modulierten optischen Träger erfasst, erleidet die duplizierte
Information in den zwei Seitenbändern
während der Übertragung
unterschiedliche Verschlechterungen. Durch die selektive Kombinierung
der zurückgewonnenen
Information aus den zwei Seitenbändern kann
man eine bessere Immunität
gegenüber
Faserdispersionsverschlechterungen wie beispielsweise chromatische
und Polarisationsmodus-Dispersionen erreichen.
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Die vorliegende Erfindung wird in
der 3 dargestellt. Das
zu übertragene
Signal wird wahlweise in einen Leitungscodierer gespeist, der dann
den optischen Träger
mittels Verwendung eines Modulators Amplituden-moduliert. Beide
Seitenbänder
des Amplituden-modulierten Signals werden dann über die optische Faser übertragen.
Das empfangene Signal wird mittels der Verwendung eines optischen
Diplexer-Filters in seine zwei Seitenbänder aufgeteilt. Auf eine einem
HF-Diplexer analoge Weise trennt das optische Diplexer-Filter ein
optisches Eingabesignal in zwei Ausgabesignale, wobei verschiedene optische
Frequenzen an verschiedene Ausgabetore geleitet werden. 3 zeigt ein optisches Diplexer-Filter,
das einen 3 dB Splitter 322 in Kombination mit optischen
Filtern 324 und 326 verwendet. Das empfangene
Signal mittels Verwendung des optischen Diplexer-Filters in obere und untere Seitenbänder aufgeteilt.
Jedes der Signale wird dann fotodetektiert und getrennt entzerrt.
Die aus der Fotodetektion und der Entzerrung hervorgehenden Signale werden
dann mittels Verwendung des Diversität-Kombinatoos kombiniert, der
das bessere der zwei Signale aussuchen oder die Signale summieren oder
die Signale mittels Verwendung einer gewichteten Summe der Signale
kombinieren kann. In den letzten zwei Ausführungsformen können die
einzelnen Signale vor der Kombinierung verzögert oder entzerrt werden.
Adaptive Techniken wie beispielsweise Filter mit adaptiven Verzögerungsleitungen
mit Abgriffen können
an einzelnen Signalen arbeiten und können verwendet werden, um die
Qualität
des kombinierten Signals zu optimieren. Der Diversität-Kombinator
ist darin adaptiv, dass die Auswahl der Kombination auf den Echtzeit-Verbindungseigenschaften basiert.
Es ist auch eine Option, vor der Fotodetektion sowohl das obere
Seitenbandsignal als auch das untere Seitenbandsignal zu filtern.
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Es gibt viele Wege, die Kanaleigenschaften/Verbindungsqualität zu messen.
In einem SONET-System werden zusätzliche
Bytes verwendet, um die Kanalbit-Fehlerrate zu überwachen. Ein Leistungsmonitorschema
für jedes
Seitenband mittels der Verwendung einer Technik, die Quasi-Bit-Fehlerrate
(QBER) genannt wird, wird als eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Diese Technik, beschrieben
in "Performance
Monitoring for Transparent Optical Networks", von L. M. Lunardi, M. D. Feuer und
M. A. Thomas, in den Proceedings of 26th European
Conference on Optical Communication, Sept. 3–7, 2000, in München, gezeigt
und veröffentlicht,
kann in einer Schaltung implementiert sein und ist Format-abhängig, sofern
die Daten Ein-Aus-umgetastet (OOK) werden.
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Abhängig von der Kanalqualitätsschätzung, z.
B. mittels Verwendung der QBER-Messung, kann man auch die Ausgabe
aus dem besseren Kanal wählen,
um das empfangene Bit zu bestimmen. Alternativ dazu kann man auch
eine gewichtete Summe des erfassten Signals von jedem Seitenband
verwenden, wobei der Gewichtungskoeffizient durch die Kanalqualitätsmessung
bestimmt wird. Das empfangene Bit wird durch die gewichtete Summe
des empfangenen Signals aus den zwei Zweigen bestimmt werden.
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Eine alternative Ausführungsform
der Erfindung, die ein anderes optisches Diplexer-Filter und einen
komplexeren Diversität-Kombinator
einschließt,
wird in der 6 gezeigt.
Der optische Einzelseitenband-Diversität-Empfänger 600 empfängt ein
Zweiseitenbandsignal aus dem optischen Eingang 611. Dieses
Licht wird an die Öffnung 611 des optischen
Zirkulators 610 eingegeben. Der Zirkulator 610 leitet
die Lichteingabe von der Öffnung 611 zur Öffnung 612.
Ein Faser-Bragg-Gitter reflektiert Licht in einem Seitenband (6 stellt ein Filter dar,
das das Seitenband höherer
Frequenz reflektieren würde)
und sendet Licht im anderen Seitenband aus. Das durch die optische
Faser 620 gesandte Licht wird am Fotodetektor 640 erfasst.
Das reflektier te Licht dringt wieder in den Zirkulator 610,
der das Licht von der Öffnung 612 zur Öffnung 613 leitet.
Ein Faser-Bragg-Gitter mit einer anderen Mittenfrequenz reflektiert
das Licht in einem Seitenband (6 zeigt das
reflektierte Seitenband tieferer Frequenz). Das optische Filter 630 ist
eine Option. Obwohl in dieser Figur Faser-Bragg-Gitter-Filter gezeigt
werden, könnten
auch andere optische Filter wie beispielsweise Dünn-Film-Filter verwendet werden.
Das durch das optische Filter 630 übertragene Licht wird vom Fotodetektor 650 erfasst.
Das optische Diplexer-Filter 605 umfasst
einen optischen Zirkulator 610, optische Fasern 620 und 630 und Öffnungen 612 und 613.
Die von den Fotodetektoren 640 und 650 ausgegebenen
elektrischen Signale werden an die adaptiven Entzerrer 655 und 660 übertragen.
Die adaptiven Entzerrer können,
wie in 655 gezeigt, aus Verstärkern mit variabler Verstärkung und
Filtern mit variabler Verzögerung
hergestellt werden. Die Signale werden in einer Summier-Schaltung 668 kombiniert
und an einen QBER-Monitor übertragen.
Das Signal aus dem QBER wird an einen Mikroprozessor gesandt, der
den adaptiven Entzerrer einstellt, um die Qualität des empfangenen Signals zu
optimieren. Ein QBER in Kombination mit einem Entzerrer und einem
Mikroprozessor wurde zuvor gezeigt (M. Fregolent, et al., "Adaptive Optical
Receiver for Performance Monitoring and Elektronic Mitigation of
Transmission Impairments",
Blatt 2. 1. 2, Proceedings of 26th European Conference
on Optical Communications, Sept. 3–7 2000, München, Deutschland), aber jene
Ausführung verwendete
keinen Einzelseitenband-Diversität-Empfänger. Das
empfangene Signal wird dann bei 690 vom QBER ausgegeben.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung, die
einen Diversität-Kombinator
und einen Leistungsmonitor einschließt, wird in der 7 gezeigt. Der optischen
Einzelseitenband-Diversität-Empfänger 700 empfängt ein
Zweiseitenbandsignal aus der optischen Eingabe 711 des
optischen Diplexer-Filters 715. Das optische Diplexer-Filter 715 überträgt die oberen
und unteren Seitenbandsignale an die Fotodetektoren 740 und 750.
Die Fotodetektoren 740 und 750 werden sowohl mit
dem Diversität-Kombinator 760 als
auch mit dem Leistungsmonitor 770 verbunden. Der Lei stungsmonitor 770 bestimmt,
welches Signal die bessere Qualität hat, und sendet ein Steuersignal 771 an
den Diversität-Kombinator 760.
Der Diversität-Kombinator 760 wählt eines
der zwei Eingabesignale aus und sendet jenes Signal an die Ausgabeöffnung 761.
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Der Sender sieht genauso aus wie
der Sender in irgendeinem anderen optischen Übertragungssystem. Um die Trennung
der zwei Seitenbänder
am Empfänger
zu erleichtern, ist es möglich,
einen Leitungscodierer in einem Ein-Aus-umgetasteten (OOK) System
zu verwenden, um den optischen Träger, wie in der 3 gezeigt, vom Niederfrequenz-Gehalt
der Seitenbänder
zu trennen. Ein Leitungscodierer wurde in einer zuvor erörterten,
früher
eingereichten Patentanmeldung, Seriennummer 09/477.816, beschrieben.
Die zu übertragenden
Daten oder die Information 314 wird mittels Verwendung
eines Leitungscodierers 316 leitungscodiert. Ein optisches Trägersignal
wird aus der optischen Quelle 310 ausgestrahlt. Das Trägersignal
wird mittels Verwendung des optischen Modulators Intensitäts-moduliert.
(Die direkte Modulation der optischen Quelle ist ebenfalls möglich, obwohl
die übermäßige optische
Frequenzmodulation, die vom Laser-Zwitschern verursacht wird, die
direkte Modulation weniger wünschenswert als
die externe Modulation macht.) Das entstandene Signal besteht aus
einem optischen Träger
mit doppelten Seitenbändern 318.
Wenn das Zweiseitenbandsignal 318 über die Faserverbindung 320 übertragen
wird, bewirkt die Dispersion, sowohl der chromatische als auch der
Polarisations-Modus, relative Verzögerungen zwischen den Signalspektralkomponenten
und den Polarisationsmodi.
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Das hier zu übertragende Signal ist s(t),
das eine Darstellung in der Frequenzdomäne als S(f) hat. S(f) beschreibt
die Spektraldichte des Signals. Dieses Signal moduliert den optischen
Träger
von der Laserdiode bei der Frequenz fc,
um das modulierte Zweiseitenbandsignal [δ(f – fc)
+ S(f – fc) + S(f + fc)] zu erzeugen.
Die drei Komponenten stellen dar: der residualen Träger selbst,
das untere Seitenband und das obere Seitenband. Das Basisbandsignal
S(f) wurde nach oben in den Frequenzbereich um die Trägerfrequenz
fc verschoben. Die Eingabeleistung des empfangenen
Signals wird durch einen 3 dB Splitter 322 gleichermaßen in zwei
Zweige (Ausgangsöffnungen)
aufgeteilt.
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Jeder Zweig oder jede Ausgabeöffnung wird gefiltert,
um den optischen Träger
und ein anderes Seitenband der zwei Seitenbänder zu extrahieren. Das Anlegen
des Filters 324 für
das obere Seitenband führt
zum optischen Träger
und zum oberen Seitenband. Das Anlegen des Filters 326 für das untere
Seitenband führt
zum optischen Träger
und zum unteren Seitenband. Jedes Seitenband wird mit einem Fotodetektor
erfasst. Der Fotodetektor 328 für das obere Seitenband wird
wahlweise vom Entzerrer 330 für das obere Seitenband gefolgt,
und der Fotodetektor 322 für das untere Seitenband wahlweise vom
Entzerrer 334 für
das untere Seitenband gefolgt. Da jeder Fotodetektor nur ein Seitenband
erfasst, gibt es in jedem Fotodetektor keine Spektralfaltung, und
das erfasste Signal kann für
die Dispersion (sowohl die chromatische Dispersion als auch die
PMD) elektrisch kompensiert werden.
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Die erfassten Signale aus den zwei
Zweigen werden dann kombiniert, indem ein Diversität-Kombinator 336 verwendet
wird, um an der Empfängerausgabe
die endgültigen
Daten 338 zu erzeugen. Ein Diversität-Kombinator ist eine Schaltung
oder Vorrichtung zum Kombinieren zweier oder mehrerer dieselbe Information
mit sich führenden
Signale, die mit dem Ziel über
getrennte Pfade empfangen werden, um ein daraus hervorgehendes einzelnes
Signal bereitzustellen, das gegenüber irgendwelchen beitragenden
Signalen die gleiche oder bessere Qualität hat. Der Diversität-Kombinator der vorliegenden
Erfindung kann abhängig
von den Verbindungseigenschaften entweder den besseren Ausgabezweig
auswählen
oder eine gewichtete Summe der zwei entzerrten Signale erzeugen.
Vorherige Experimente (Optical Fiber Telecommunications, 1997, Band
IIIA, Kapitel 6, Seiten 114–161, und S. L. Woodward, et al., "PMD Mitigation via
Single-Sideband Modulation and Prinicple-State Launch", Proceedings of
26th European Conference on Optical Communication,
Band 2, S. 37–38,
3–7 Sept.,
2000, München,
Deutschland) zeigen, dass die statistische Änderung der PMD in Bezug auf
die optische Frequenz für
die zwei Seitenbänder
hoch genug sein kann, damit sie bedeutend unterschiedliche Leistungen
haben. Daher können wir
durch die wie in diesem Schema vorgelegte Diversität-Kombination
auf Kosten der Verdoppelung der benötigten optischen Bandbreite
eine Diversität-Verstärkung über die
verbesserte PMD-Toleranz in einem OSSB-Übertragungssystem
erhalten.
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Der kritische Punkt dieses Schemas
liegt in der erforderlichen Schärfe
der optischen Faser am Empfänger,
speziell für
eine optische Basisband-OOK-Verbindung. Eine mögliche Lösung ist es, als Filter ein
Faser-Bragg-Gitter (FBG) wie von P. Yeh in OPTICAL WAVES IN LAYERED
MEDIA, von John Wiley & Sons,
1988, veröffentlicht,
zu verwenden. Naturgemäß sind diese
Vorrichtungen Schmalband-Vorrichtungen. Sie können mit einem sehr hohen Q
hergestellt werden und sehr scharfe Übergangsfrequenzen haben, speziell
wenn man nicht versucht, ein sehr breites flaches Band zu erzielen. Mechanische
Abstimmverfahren wie beispielsweise die piezoelektrische Dehnung
des FBG können
verwendet werden, um das Filter mit den übertragenen Signalseitenbändern auszurichten.
Eine weitere Möglichkeit
liegt darin, Kaskaden-Dünn-Film-Filter
zu verwenden, um die scharfe Begrenzung (ebenfalls durch Yeh beschrieben)
zu erreichen. Irgendwelche anderen Filter, die auf mindestens einer
Seite des Bandes eine scharfe Begrenzung haben, können äquivalent
ersetzt werden. Sollten andere Vorrichtungen entwickelt werden,
die ähnliche
Merkmale bereitstellen, ob es sich um benannte Filter oder nicht
handelt, können
sie äquivalent
verwendet werden, und Ersetzungen können vorgenommen werden.
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4 ist
ein Flussdiagramm des Übertragungsabschnitts
des Systems. Ein optischer Träger wird
am Schritt 410 erzeugt. Diesem folgt im Schritt 415 das
Senden des erzeugten optischen Trägers an einen optischen Modulator.
Gleichzeitig mit den Schritten 410 und 415 ist
das eingegebene Datensignal im Schritt 420 wahlweise leitungscodiert.
Das leitungscodierte Datensignal moduliert daraufhin den optischen
Träger
im Schritt 425 in der Intensität. Das Intensitäts-modulierte
Signal (Träger
und oberes und unteres Seitenband) wird über die Faser-Verbindung an
einen Empfänger
im Schritt 430 übertragen.
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5 ist
ein Flussdiagramm des Empfängerabschnitts
des Systems. Das Signal (Träger
und oberes und unteres Seitenband) wird im Schritt 510 empfangen.
Das empfangene Signal wird mittels der Verwendung eines 3 dB Splitters
im Schritt 515 aufgeteilt. Ein Zweig stellt das obere Seitenband
und den Träger
und der andere Zweig das untere Seitenband und den Träger dar.
Die zwei Zweige werden in der bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig verarbeitet.
Die serielle Verarbeitung der zwei Zweige ist ebenfalls möglich, wie
auch eine Verarbeitung, in der einige der Schritte gleichzeitig
durchgeführt
werden. Ein Filter wird in den Schritten 520 und 535 an
jedem Zweig angelegt. Die gefilterten Signale werden dann in den
Schritten 525 und 540 fotodetektiert. Die fotodetektierten
Signale werden dann wahlweise in den Schritten 530 und 545 entzerrt.
Die entstandenen Signale werden daraufhin im Schritt 550 Diversität-kombiniert,
was zu einer Datenausgabe im Schritt 555 führt.
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Die optische Einzelseitenbandmodulation wurde
vorgestellt und gezeigt. So weit wir wissen, hat jedoch noch niemand
vorgeschlagen, die zwei übertagenen
optischen Seitenbänder
getrennt zu erfassen, die zwei unabhängig erfassten Seitenbänder elektrisch
zu kompensieren und die Ergebnisse zu kombinieren, um eine robustere
Leistung zu erreichen.
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Dieses neuartige und nicht offensichtliche Verfahren
und System wird nicht nur die Robustheit der Verbindung, speziell
für die
PMD-Immunität,
verbessern, sondern wird auch die Wiederverwendung (das Recycling)
der bestehenden Faser erlauben, womit das Erfordernis für das Austauschen
der Infrastruktur vermieden oder verschoben wird. Der Austausch
der Infrastruktur bewirkt, neben der hohen Kosten, das Aufreißen von
Straßen,
Gebäuden, usw.,
was alles die Öffentlichkeit
stört.
Solchermaßen ist
die vorliegende Erfindung von Nutzen für die Öffentlichkeit, indem sie die
Häufigkeit
und die Kosten solcher Infrastrukturaustäusche senkt.
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Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit
Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich
zum besseren Verständnis der
Ansprüche
vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen
des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch
solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.