-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Kommunikationssystem
und einen optischen Empfänger.
-
In
den vergangenen Jahren hat der Einsatz eines hoch integrierten Schaltkreises
(LSI) erlaubt, dass ein Fehlerkorrekturcode als ein Übertragungscode
verwendet wird. Gegenwärtig
ist ein LSI, der zum Korrigieren und Reduzieren einer Fehlerrate
von 2 × 10–4 bis
zu einer Fehlerrate von 10–15 fähig ist, zur praktischen Verwendung
gebracht worden. Und darüber
hinaus ist ein LSI, der mit einem Fehlerkorrekturcode zum Tätigen einer
Korrektur von 1 × 10–2 zu 10–15 bereitgestellt
ist, in Entwicklung gewesen.
-
In
dem Fall des Einsatzes solch eines Codes für eine hohe Korrekturfähigkeit
müsste
ein optischer Empfänger
selbstverständlich
normalerweise in schlechten S/N-Bedingungen
arbeiten, was eine Fehlerrate von 1 × 10–2 verursacht.
-
Soweit
hat der optische Empfänger
eine Operation betrieben, um eine Eingabe an eine Identifizierungseinheit
für eine
konstante Amplitude zur normalen Identifizierung zu verarbeiten.
Für diesen Ansatz
ist ein strukturelles Beispiel eingesetzt worden, in dem ein Spitzenwert
eines verzerrten Wellenformsignals nach einer Verstärkung erfasst
wird, um eine Rückkopplung
zu geben (siehe 6) oder ein strukturelles Beispiel,
in dem eine optische Ausgangsleistung durch einen optischen Verstärker konstant
gemacht wird (siehe 7).
-
US
Patentanmeldung
US 5 854 704 betrifft einen
Empfänger,
der digitale optische Signale (im Besonderen im NRZ- oder Solitonformat)
in elektrische Signale in einem Datenkanal und einem Taktkanal umwandelt,
wobei der Ausgang eines Spitzendetektors mit dem Verstärkungsgrad-Steuereingang
eines Verstärkers
für eine
automatische Verstärkungsgradsteuerung
auf der Eingangsseite eines/von Photodetektor(s/en) in dem Empfänger verbunden
ist, und wobei der Ausgang eines Taktrückgewinnungsschaltkreises in
dem Taktkanal mit dem Takteingang eines D-Typ-Flip-Flops in dem
Datenkanal verbunden ist.
-
In 6 stellt
Bezugszahlzeichen 1 eine Lichtempfangsvorrichtung (PD:
PhotoDiode) dar, stellt Zahlzeichen 2 einen Vorverstärker vom
verstärkungsgradvariablen
Typ [AGC-(Automatic Gain Control bzw. selbstregelnder) Verstärker] dar,
stellt Zahlzeichen 3 ein Tiefpassfilter (LPF) dar, bezeichnet Zahlzeichen 4 ein
Bandpassfilter (BPF), bezeichnet Zahlzeichen 5 einen Differenzialverstärker, bezeichnet
Zahlzeichen 6 einen Flip-Flop-Schaltkreis (FF), schildert
Zahlzeichen 7 einen Spitzenwert-Erfassungsschaltkreis, schildert Zahlzeichen 8 einen
Begrenzerverstärker,
schildert Zahlzeichen 9 einen Signalidentifizierungsabschnitt,
deutet Zahlzeichen 10 einen Pufferverstärker an, und deutet Zahlzeichen 18 einen
Taktextrahierungsschaltkreis an.
-
In
dem in 6 gezeigten optischen Verstärker empfängt eine eine PIN-Photodiode
oder eine Lawinenphotodiode umfassende PD 1 Licht von einer optischen Übertragungsleitung,
und der Vorverstärker 2 verstärkt die
Ausgabe der PD 1. Die Ausgabe des Vorverstärkers 2 wird
an das Tiefpassfilter 2 und weiter an Bandpassfilter 4 eingegeben.
Das Tiefpassfilter 3 ist ein Filter mit einem 3-dB-Abwärts-Band
entsprechend 0,7 bis 0,8 der Bitrate des empfangenen Signals. Die
Ausgabe des Tiefpassfilters 3 wird an den Differenzialverstärker 5 und
weiter an den Spitzenwert-Erfassungsschaltkreis 7 eingegeben.
-
Der
Spitzenwert-Erfassungsschaltkreis 7 ist zum Erfassen eines
an den Differenzialverstärker des
Signalidentifizierungsabschnitts 9 eingegebenen Signals
(empfangenes Datensignal) und Einstellen des Verstärkungsgrads
des Vorverstärkers 2,
um den an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 eingegebenen
Signalpegel konstant zu machen. Der Differenzialverstärker 5 des
Signalidentifizierungsabschnitts 9 ist für das Formen
einer Signalwellenform in ihrer Amplitudenrichtung durch Anwenden
eines die Fehlerrate minimierenden Wertes, wie einer Referenzspannung
Vref.
-
Das
Bandpassfilter 4 des Taktextrahierungsschaltkreises 18 ist
ein Filter zur Taktextrahierung, das eine der Bitrate eines Datensignals
entsprechende Frequenz (Taktkomponente) erfasst. In dieser Verbindung
hat der in 6 gezeigte Taktextrahierungsschaltkreis 18 eine
Anordnung dafür,
wenn das von der optischen Übertragungsleitung
zu sendende Signal ein RZ-(Return to Zero bzw. Rückkehr-Nach-Null) Signal ist.
In dem Fall eines NRZ (Non-Return to Zero bzw. Nicht-Rückkehr-Nach-Null), da eine Taktkomponente
in dem Signalspektrum im Gegensatz zu dem RZ-Signal nicht existiert,
gibt es einen Bedarf, einen Differenzierungsschaltkreis zum Erfassen
einer Kante bzw. Flanke eines Signals und einen Gleichrichtungsschaltkreis
zum Gleichrichten der Ausgabe des Differenzierungsschaltkreises
in der vorherigen Stufe des Bandpassfilters 4 zu platzieren,
um einen Takt zur Signalidentifizierung zu erzeugen.
-
Die
Ausgabe des Bandpassfilters 4 wird an den Begrenzerverstärker 8 eingegeben
und der Begrenzerverstärker
schneidet sowohl einen Spitzenpegel als auch einen unten liegenden
Pegel bzw. Bodenpegel der Ausgabe des Bandpassfilters 4 ab
und verstärkt
das empfangene Signal, so dass seine obere Grenze und seine untere
Grenze jeweils vorbestimmte Werte annehmen, zur Taktproduzierung.
Der in dem Begrenzerverstärker 8 derart
geformte Takt wird an den Flip-Flip-Schaltkreis 6 des Signalidentifizierungsabschnitts 9 eingegeben.
Der Flip-Flop-Schaltkreis 6 klinkt (bzw. puncht) die Ausgabe
des Differenzialverstärkers
mit der Ausgabe des Begrenzerverstärkers 8 zum Ausgeben
von Daten aus, die einer Signalidentifizierung unterworfen sind.
Der Pufferverstärker 10 ist
für ein
Errichten der Schaltkreisisolation.
-
In
einer in 7 gezeigten Ausgestaltung ist andererseits
ein optischer Verstärker 11,
so wie ein EDF- (Erbium Doped Fiber bzw. Erbium-Dotierte-Faser)
Verstärker,
bei der letzten Stufe einer optischen Übertragungsleitung bereitgestellt.
In der Ausgestaltung von 7 sind dieselben Teile wie die
in 6 mit denselben Bezugszahlzeichen markiert. Dieser optische
Verstärker 11 ist
entworfen, um eine Steuerung für
eine konstante Ausgabe zu implementieren, so dass die an die PD 1 eingegebene
Signalleistung dazu gebracht wird, zu sämtlichen Zeiten konstant zu sein.
-
Demgemäß wird es
von einem Vorverstärker 2' bei der letzteren
Stufe erfordert, nur eine einfache Verstärkung durchzuführen, und
dieses eliminiert den Bedarf für
die Rückkopplungssteuerung
auf der Grundlage der Erfassung des Spitzenwertes des empfangenen
Signals in der Ausgestaltung von 6.
-
Unterdessen
variiert die empfangene Wellenform in dem oben erwähnten optischen
Empfänger,
zum Beispiel wie in 8A bis 8C gezeigt, gemäß dem optischen
S/N. 8A zeigt eine empfangene Wellenform (Augendiagramm)
in einem Fall, in dem das S/N bei 8 dB ist (Fehlerrate = 1 × 10–1), 8B zeigt
eine empfangene Wellenform in einem Fall, in dem das S/N bei 17,5
dB ist (Fehlerrate = 1 × 10–4)
und 8C zeigt eine empfangene Wellenform in einem Fall,
in dem das S/N bei 21,5 dB ist (Fehlerrate = 1 × 10–9).
-
Zum
Beispiel in der in 8A gezeigten schlechten optischen
S/N-Bedingung erfasst, in einem optischen Empfänger mit der in 6 gezeigten Ausgestaltung,
der Spitzenwert-Erfassungsschaltkreis 7 einen Spitzenwert
eines Rauschens anstelle eines Spitzenwertes des beabsichtigten
empfangenen Signals (Datensignal), und die Amplitude des empfangenen
Signals (Datensignal), das an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 eingegeben
ist, wird niedriger als die angemessene Amplitude werden. Aus diesem
Grund nehmen die Signalidentifizierungs-ungewissen Faktoren zu,
so dass die tatsächliche
Fehlerrate im Vergleich mit der Fehlerrate basierend auf dem optischen
S/N beeinträchtigt
ist. Da die an den Taktextrahierungsschaltkreis 18 eingegebene
Amplitude abnimmt, tendiert sie darüber hinaus dazu, außerhalb
des dynamischen Bereiches des Taktextrahierungsschaltkreises 18 zu
sein.
-
In
der schlechteren optischen S/N-Bedingung nimmt das ASE- (Amplified
Spontaneous Emission bzw. verstärkte
Spontanemission) Licht zu, was die optische Signalkomponente bezüglich des
Gesamtlichtes verringert. Mit dieser Tatsache, in dem Fall der Ausgestaltung
von 7 des optischen Empfängers, der die Steuerung für eine konstante Ausgabe
auf dem Gesamtlicht in dem optischen Verstärker implementiert, wird ähnlicherweise
die Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 einzugebenden
empfangenen Signals niedriger werden, und die an den Taktextrahierungsschaltkreis 18 einzugebende
Amplitude wird auch niedriger werden, was dasselbe Problem schafft,
wie das des optischen Empfängers
mit der in 6 gezeigten Ausgestaltung.
-
Obwohl
der Fehlerkorrekturcode fähig
ist zum Korrigieren eines Fehlers eines Datensignals, ist er außerdem hilflos
gegenüber
einem Fall, in dem ein Taktsignal in eine Störungsbedingung fällt. Obwohl häufig einen
PLL-Schaltkreis
verwendende einfache Taktextrahierungsschaltkreise zur Verwendung
gebracht worden sind, tritt es auf, dass der Phasensprung des Taktes
die Fehlsynchronisation verursacht, wenn das optische S/N in einer
schlechten Beschaffenheit ist, da ein großes Rauschen in einen den PLL-Schaltkreis
ausmachenden Phasenkomparator eingeführt wird, wodurch riesige Bündelfehler produziert
werden.
-
Aus
diesen Gründen
funktionieren die in 6 und 7 gezeigten
konventionellen optischen Empfänger
nicht normal, wenn ein empfangenes Signal in einer niedrigen S/N-Bedingung
ist.
-
Die
vorliegende Erfindung ist mit einem Blick darauf entwickelt worden,
diese Probleme zu eliminieren und es ist deshalb eine Aufgabe der
Erfindung, ein optisches Kommunikationssystem und einen optischen
Empfänger
bereitzustellen, die fähig sind,
exzellent zu funktionieren, selbst wenn ein empfangenes Signal in
einer schlechten S/N-Bedingung ist.
-
Wenn
eine Signalamplitude auf einer Seite eines optischen Empfängers gesteuert
wird, wird für diesen
Zweck eine Amplitudeninformation über ein in einem Datensignal
enthaltenes spezifisches Spektrum (Frequenzkomponente) anstelle
einer Extrahierung einer Spitze des Datensignals erfasst, um die Amplitudensteuerung
auf dem Datensignal auf der Grundlage der Amplitudeninformation
zu implementieren, was es dem Datensignal ermöglicht, Amplituden-gesteuert
zu werden, ohne durch das S/N betroffen zu sein.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein optisches Kommunikationssystem
und ein optischer Übertrager
bereitgestellt, angeordnet zum Übertragen
eines Datensignals, das ein Leitungsspektrum für eine konstante Amplitude enthält, bei
einer vorbestimmten Frequenz, gekennzeichnet durch Umfassen von:
einem optischen Empfänger,
der angeordnet ist zum Empfangen des Datensignals und zum Erfassen
einer Amplitudeninformation nur über
das in dem Datensignal enthaltene Leitungsspektrum, wobei der Empfänger ein
erstes Filter umfasst, das angeordnet ist zum Extrahieren nur einer
Frequenzkomponente des Leitungsspektrums aus dem empfangenen Datensignal,
und einen Amplitudenerfassungsschaltkreis, der angeordnet ist zum
Erfassen einer Amplitudeninformation über die Frequenzkomponente
und zum Ausgeben eines der Amplitudeninformation entsprechenden
Signals, wobei der optische Empfänger
ferner angeordnet ist zum Steuern der Amplitude des empfangenen Datensignals
auf der Grundlage der Amplitudeninformation.
-
Somit
wird ein ein spezifisches Spektrum produzierendes Datensignal bei
einer vorbestimmten Frequenz durch eine Übertragungsseite übertragen, während das
Spektrum auf der Empfangsseite erfasst wird, um eine Steuerung zu
implementieren, um die Amplitude des empfangenen Datensignals konstant
zu halten; deshalb ist es möglich,
ein optisches Kommunikationssystem und einen optischen Empfänger zu
realisieren, die fähig
sind, exzellent zu funktionieren, selbst wenn das optische S/N in
einer extrem schlechten Beschaffenheit bzw. Bedingung ist.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
ein optischer Empfänger
enthält:
einen Signalidentifizierungsabschnitt, der angeordnet ist zum Tätigen einer
Signalidentifizierung des empfangenen Datensignals; eine Amplitudeneinstellungseinrichtung,
die angeordnet ist zum Einstellen einer Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt
einzugebenden empfangenen Datensignals; und eine Steuereinrichtung,
die angeordnet ist zum Erfassen der Amplitudeninformation nur über das
in dem empfangenen Datensignal enthaltene Leitungsspektrum und zum
Steuern der Amplitudeneinstellungseinrichtung auf der Grundlage
der Amplitudeninformation, so dass die Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt
einzugebenden empfangenen Datensignals gesteuert wird.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
die Amplitudeneinstellungseinrichtung als ein optischer Verstärker konstruiert
ist, der angeordnet ist, beim Empfangen des Datensignals in der
Form eines optischen Signals, zum Einstellen eines Verstärkungsgrades
des empfangenen optischen Signals, während die Steuereinrichtung
angeordnet ist zum Steuern der Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt
einzugebenden empfangenen Signals durch Steuern eines Verstärkungsgrades
des optischen Verstärkers.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
das Leitungsspektrum für
eine konstante Amplitude nur eine Frequenzkomponente eines in dem
empfangenen Datensignal enthaltenen Taktsignals umfasst.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei,
zum Entwickeln des Leitungsspektrums für eine konstante Amplitude bei
der vorbestimmten Frequenz, der optische Übertrager angeordnet ist zum
Verwenden eines RZ-(Return to Zero, Rückkehr-Nach-Null) Signals als
das Datensignal.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei,
zum Einführen
des Leitungsspektrums für
eine konstante Amplitude bei der vorbestimmten Frequenz in das Datensignal,
der optische Übertrager
angeordnet ist zum Tätigen
einer Amplitudenmodulation einer konstanten Amplitude und einer
vorbestimmten Frequenz auf ein zu übertragendes optisches Datensignal.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
die Steuereinrichtung des optischen Empfängers enthält: einen ersten Taktextrahierungsschaltkreis,
der aus dem ersten Filter, das angeordnet ist zum Extrahieren der
vorbestimmten Frequenzkomponente des Leitungsspektrums aus dem empfangenen
Datensignal, und einem Takterzeugungsabschnitt zusammengesetzt ist,
der angeordnet ist zum Wellenform-Formen einer Ausgabe des ersten
Filters zum Erzeugen eines Taktsignals zur Identifizierung des empfangenen
Datensignals in dem Signalidentifizierungsabschnitt, und wobei der Amplitudenerfassungsschaltkreis
ferner angeordnet ist zum Erfassen einer Amplitudeninformation nur über die
vorbestimmte Frequenzkomponente und zum Ausgeben eines der Amplitudeninformation
entsprechenden Signals als ein Steuersignal für die Amplitudeneinstellungseinrichtung.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
die Steuereinrichtung des optischen Empfängers enthält: den Amplitudenerfassungsschaltkreis,
der ferner angeordnet ist zum Erfassen einer Amplitudeninformation
der Frequenzkomponente des durch das erste Filter extrahierten Leitungsspektrums,
wobei der Amplitudenerfassungsschaltkreis ferner angeordnet ist
zum Ausgeben eines der Amplitudeninformation entsprechenden Signals
als ein Steuersignal für
die Amplitudeneinstellungseinrichtung.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
der optische Empfänger
ferner enthält:
einen Differenzierungs/Gleichrichtungsschaltkreis, der aus einem
Differenzierungsschaltkreis, der zum Erfassen einer Kante bzw. Flanke
des empfangenen Datensignals angeordnet ist, und einem Gleichrichtungsschaltkreis
zusammengesetzt ist, der zum Gleichrichten einer Ausgabe des Differenzierungsschaltkreises
angeordnet ist; und einen zweiten Taktextrahierungsschaltkreis mit einem
zweiten Filter, der angeordnet ist zum Extrahieren einer Taktsignalkomponente
zur Identifizierung des empfangenen Datensignals in dem Signalidentifizierungsabschnitt
aus einer Ausgabe des Differenzierungs/Gleichrichtungsschaltkreises.
-
Ferner
kann ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
ein Gütewert
des ersten Filters auf 300 oder mehr gesetzt ist.
-
Ferner
kann darüber
hinaus ein optisches Kommunikationssystem bereitgestellt sein, wobei
ein Gütewert
des zweiten Filters auf 300 oder mehr gesetzt ist.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein optischer Empfänger bereitgestellt
sein zum Empfangen eines Datensignals, das von einem optischen Übertrager übertragen
ist, der angeordnet ist zum Übertragen
eines Datensignals, das ein Leitungsspektrum für eine konstante Amplitude
bei einer vorbestimmten Frequenz enthält, umfassend: einen Signalidentifizierungsabschnitt, der
angeordnet ist zum Tätigen
einer Signalidentifizierung des empfangenen Datensignals; und eine Amplitudeneinstellungseinrichtung,
die angeordnet ist zum Einstellen einer Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt
einzugebenden empfangenen Datensignals, dadurch gekennzeichnet,
dass er umfasst eine Steuereinrichtung, die angeordnet ist zum Erfassen
einer Amplitudeninformation nur über das
in dem empfangenen Datensignal enthaltene Leitungsspektrum, wobei
die Steuereinrichtung ein erstes Filter umfasst, das angeordnet
ist zum Extrahieren nur einer Frequenzkomponente des Leitungsspektrums
aus dem empfangenen Datensignal, und einen Amplitudenerfassungsschaltkreis,
der angeordnet ist zum Erfassen einer Amplitudeninformation der
Frequenzkomponente und zum Ausgeben eines der Amplitudeninformation
entsprechenden Signals, wobei die Steuereinrichtung ferner angeordnet
ist zum Steuern der Amplitudeneinstellungseinrichtung auf der Grundlage
der Amplitudeninformation, so dass die Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt
einzugebenden empfangenen Datensignals gesteuert wird.
-
Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe umgesetzt werden kann,
wird nun mittels eines Beispiels auf die begleitenden Zeichnungen
verwiesen werden.
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines wesentlichen Teils
eines optischen Kommunikations- (Übertragungs-)
Systems gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
2 ist
ein Blockdiagramm, das ein konkretes machbares Beispiel des in 1 gezeigten
optischen Empfängers
zeigt.
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Modifizierung der ersten Ausführungsform
zeigt.
-
4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines wesentlichen Teils
eines optischen Kommunikations- (Übertragungs-)
Systems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
5A ist
eine Veranschaulichung eines Beispiels eines Frequenzspektrums eines
RZ-Signals.
-
5B und 5C sind
Veranschaulichungen von Frequenzspektren von NRZ-Signalen.
-
6 ist
ein Blockdiagramm, das einen optischen Empfänger mit einer konventionellen
Ausgestaltung zeigt.
-
7 ist
ein Blockdiagramm, das einen optischen Empfänger mit einer anderen konventionellen Ausgestaltung
zeigt.
-
8A bis 8C sind
Veranschaulichungen empfangener Wellenformen (Augendiagramme), die
gemäß einem
optischen S/N auftreten.
-
(A) Beschreibung der ersten
Ausführungsform
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines wesentlichen Teils
eines optischen Kommunikations- (Übertragungs)
Systems gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist dieses
optische Übertragungssystem
aus einem optischen Übertragungsapparat 31,
der eine Vielzahl optischer Übertrager 21-1 bis 21-n [n
entspricht der Anzahl von Wellenlängen (Kanäle) gleich oder mehr als zwei]
und einen Wellenlängenmultiplexabschnitt 22 enthält, einem
optischen Empfangsapparat 32, der einen Wellenlängendemultiplexabschnitt 23 und
eine Vielzahl optischer Empfänger 24-1 bis 24-n enthält, und
einer optischen Übertragungsleitung 33 gebildet,
die eine optische Faser [zum Beispiel eine Non-Zero-DSF bzw. eine
Nicht-Null-DSF (Dispersion Shifted Fiber bzw. dispersionsverschobene
Faser)] verwendet.
-
Obwohl
die interne Ausgestaltung von jedem der optischen Übertrager 21-2 bis 21-n von
der Veranschaulichung weggelassen ist, ist sie dieselbe wie die
interne Ausgestaltung des optischen Übertragers 21-1. Ähnlicherweise
hat jeder der optischen Empfänger 24-2 bis 24-n dieselbe
interne Ausgestaltung wie die des optischen Empfängers 24-1. Außerdem sind,
in 1, die mit denselben Bezugszahlzeichen markierten
Teile wie die in 6 und 7 dieselben wie
oder ähnlich
zu den oben mit Verweis auf 6 und 7 Erwähnten.
-
In
dem optischen Übertragungsapparat 31 ist
jeder der optischen Übertrager 21-i (i
= 1 bis n) für das
Erzeugen und Übertragen
eines optischen Signals mit einer vorbestimmten Wellenlänge λi, und der wesentliche
Teil davon ist zum Beispiel aus einer Laserdiode (LD) 14,
die als eine Lichtquelle zum Emittieren von Licht mit einer vorbestimmten
Wellenlänge dient,
und einem externen Modulator 15 zusammengesetzt, so wie
einem Modulator vom Mach-Zehnder-Typ, wie in 1 gezeigt.
-
Das
Problem der oben mit Verweis auf 6 und 7 erwähnten konventionellen
optischen Empfänger
stammt daher, dass ein wie in 8A gezeigtes
Schlechtes-S/N-Signal
direkt für
die Erfassung einer Signalkomponente in einem Fall verwendet wird,
in dem eine Regeneration eines empfangenen Signals durch die Verwendung
eines Fehlerkorrekturcodes zur Korrektur von einer 1 × 10–2 Fehlerrate
zu einer 10–15 Fehlerrate
getätigt
wird. Um dieses zu eliminieren, gibt es einen Bedarf, zuvor ein
Signal zu übertragen,
das von einem Rauschen unbeeinträchtigt
ist und einer Dämpfung
durch die optische Übertragungsleitung 33 in
Proportion zu einer übertragenen
Signalkomponente unterworfen ist.
-
In
dieser Ausführungsform
wird deshalb ein RZ (Return to Zero bzw. Rückkehr-Nach-Null), in dem die
Markierungsrate für
die Verwürfeler-Verarbeitung
auf 1/2 gesetzt ist, als das an den zuvor erwähnten externen Modulator 15 einzugebende
Datensignal verwendet. Wie 5A zeigt,
hat das RZ-Signal eine konstante Quantität eines Leitungsspektrums fb,
entsprechend einem Datensignalpegel bei einer Frequenz, eine fb-Code-Übertragungsrate entwickelnd,
und dieses Leitungsspektrum fb dämpft in
Verbindung mit der Dämpfung
eines übertragenen datenbildenden
empfangenen Signals, was die vorhergehenden Bedingungen erfüllt. Wenn
die Amplitude des Leitungsspektrums fb auf der Empfangsseite erfasst
wird, um die Amplitude des empfangenen Signals zu steuern, wie es
später
erwähnt
werden wird, ist es demgemäß dann möglich, die
Amplitudensteuerung eines Signals ohne Rauschbeeinträchtigung zu
realisieren.
-
Der
Wellenlängenmultiplexabschnitt 22 des optischen Übertragungsapparates 31 ist
für das
Wellenlängenmultiplexen
der optischen Signale von den zuvor erwähnten optischen Übertragern 21-i,
um ein Wellenlängen-gemultiplextes
optisches Signal (WDM-Signal)
an die optische Übertragungsleitung 33 auszugeben.
-
In
dem optischen Empfangsapparat 32 ist andererseits der Wellenlängendemultiplexabschnitt 23 für das Demultiplexen
eines WDM-Signals von der optischen Übertragungsleitung 33 gemäß Wellenlänge λi in optische
Signale. Jeder der optischen Empfänger 24-i ist für das Empfangen
des entsprechenden Einen der optischen Signale, die durch das Demultiplexen
erhalten sind, gemäß Wellenlänge λi, in dem
Wellenlängendemultiplexabschnitt 23.
In dieser Ausführungsform
extrahiert (erfasst) ein Bandpassfilter (erstes Filter) 4 eines
Taktextrahierungsschaltkreises 18 das zuvor erwähnte Leitungsspektrum
fb (Taktkomponente) aus der Ausgabe (Datensignal) eines Vorverstärkers 2', und ein Amplitudenerfassungsschaltkreis
(erster Amplitudenerfassungsschaltkreis) 12 erfasst eine
Amplitudeninformation (Spitzenwert) über das Leitungsspektrum fb,
wobei ein Ausgangspegel (Verstärkungsgrad)
eines als eine Amplitudeneinstellungseinrichtung dienenden optischen
Verstärkers 11 auf
der Grundlage eines Ergebnisses der Erfassung rückkopplungs-gesteuert wird.
-
Das
heißt,
dass in dieser Ausführungsform der
Taktextrahierungsschaltkreis 18 und der Amplitudenerfassungsschaltkreis 12 als
eine Steuereinrichtung fungieren, um den Ausgangspegel des optischen
Verstärkers 11 auf
der Grundlage der Amplitude des durch das Bandpassfilter 4 extrahierten
Leitungsspektrums fb zu steuern, um die Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 einzugebenden
Datensignals konstant zu halten.
-
Eine
Beschreibung einer Operation des gemäß dieser Ausführungsform
derart angeordneten optischen Übertragungssystems
wird hier unten gegeben werden. In dem optischen Übertragungsapparat 31 (auf
den manchmal hier im Nachfolgenden als eine „Übertragungsseite 31" verwiesen werden
wird) moduliert zuerst jeder der optischen Übertrager 21-i Licht
(Wellenlänge λi) von einer
LD 14 mit einem RZ-Signal (Datensignal) in einem externen
Modulator 15. Dieses RZ-Signal ist ein Signal, das Verwürfeler-verarbeitet
ist, so dass die Markierungsrate auf 1/2 gesetzt ist.
-
Für das Datensignal-Modulationsverfahren ist
es übrigens
auch akzeptabel, VSB-(Vertical Side-Band Modulation), CS-RZ-(Carrier
Suppressed Return to Zero) Modulation oder Ähnliches einzusetzen. Das CS-RZ-Modulationsverfahren
ist eine Technik zum Invertieren (Gegenphase) einer optischen Trägerphase
zwischen benachbarten Pulsen einer optischen Signalpulskette, und
ist zum Unterdrücken einer
Frequenzkomponente eines optischen Trägers eines Hochpegels fähig, die
in einem RZ-Signal oder NRZ- (Non-Return-to-Zero) Signal auftritt,
und zum Erzeugen eines Pulssignals, in dem die belegte Wellenlänge auf
ungefähr
1/2 niedergehalten wird. Demgemäß befähigt der
Einsatz dieser Modulationsverfahren ein Erhöhen der Anzahl zu multiplexender Wellenlängen.
-
Die
in den externen Modulatoren 15 der optischen Übertrager 21-i wie
oben erwähnt
modulierten optischen Signale werden in dem Wellenlängenmultiplexabschnitt 22 Wellenlängen-gemultiplext
und als ein WDM-Signal an die optische Übertragungsleitung 23 ausgegeben,
um an den optischen Empfangsapparat 32 übertragen zu werden.
-
In
dem optischen Empfangsapparat 32 (auf den manchmal hier
im Nachfolgenden als eine „Empfangsseite 32" verwiesen werden
wird) demultiplext der Wellenlängendemultiplexabschnitt 23 das WDM-Signal
von der optischen Übertragungsleitung 33 gemäß Wellenlänge λi in optische
Signale, die wiederum an die entsprechenden optischen Empfänger 24-i eingegeben
werden. In jedem der optischen Empfänger 24-i empfängt eine
Lichtempfangsvorrichtung 1 das eingegebene optische Signal
und wandelt es wiederum in ein elektrisches Signal um, das an einen
Vorverstärker 2' eingegeben
wird.
-
Der
Vorverstärker 2' verstärkt das
elektrische Signal von der Lichtempfangsvorrichtung 1.
Das Ausgabesignal des Vorverstärkers 2' wird an ein
Tiefpassfilter 3 und weiter an den Bandpassfilter des Taktextrahierungsschaltkreises 18 eingegeben.
In dem Taktextrahierungsschaltkreis 18 holt das Bandpassfilter 4 das
zuvor erwähnte
Leitungsspektrum fb, wodurch Rauschkomponenten entfernt werden.
-
Die
Ausgabe (Leitungsspektrum fb) des Bandpassfilters wird an einen
Begrenzerverstärker 8 eingegeben.
Der Begrenzerverstärker 8 schneidet den
Spitzenpegel und den unten liegenden Pegel der Ausgabe des Bandpassfilters 4 ab
und verstärkt
das empfangene Signal, so dass seine obere und untere Grenze vorbestimmte
Werte annehmen, wodurch ein Taktsignal erzeugt wird. Das heißt, dass
Begrenzerverstärker 8 als
ein Takterzeugungsabschnitt fungiert, um die Wellenform der Ausgabe
des Bandpassfilters 4 zum Erzeugen eines Taktes für den Signalidentifizierungsabschnitt 9 zu
formen.
-
Das
in dem Begrenzerverstärker 8 derart
gebildete Taktsignal wird an einen Flip-Flop-Schaltkreis 6 des
Signalidentifizierungsabschnitts 9 eingegeben. Der Flip-Flop-Schaltkreis 6 klinkt
die Ausgabe eines Differenzialverstärkers 5 mit der Ausgabe
des Begrenzerverstärkers 8 aus,
um eine Signalidentifizierung durchlaufende Daten auszugeben.
-
Der
Amplitudenerfassungsschaltkreis 12 erfasst andererseits
den Amplitudenwert des Taktsignals [Leitungsspektrum fb (vorbestimmte
Frequenz)] von dem Ausgabesignal des Bandpassfilters, um ein Signal
entsprechend diesem Amplitudenwert als ein Steuersignal zum Steuern
des Ausgangspegels (Verstärkungsgrad)
des optischen Verstärkers 11 auszugeben.
Zu diesem Zweck kann die Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 einzugebenden empfangenen
Datensignals ungeachtet des Rauschens konstant gehalten werden,
und die optischen Empfänger 24-i arbeiten
gut, selbst wenn das empfangene Signal in einer schlechten S/N-Beschaffenheit
ist.
-
(A1) Beispiel einer Realisierung
der optischen Empfänger 24-i
-
2 ist
eine Veranschaulichung eines Beispiels einer Realisierung des oben
erwähnten
optischen Empfängers 24-i.
In dem in 2 gezeigten optischen Empfänger 24-i bezeichnet
Zahlzeichen 41 ein optisches Verstärkermodul, bezeichnet Zahlzeichen 42 ein
OE-Modul (in diesem Fall ist die Betriebsfrequenz auf 12,021494
GHz gesetzt), deutet Zahlzeichen 43 ein CDET- (Clock DETection)
Modul an, deutet Zahlzeichen 44 ein VCO- (Voltage Controlled
Oscillator) Modul an, kündigt
Zahlzeichen 45 ein optisches variables Dämpfungsglied
zum Einstellen des optischen Eingangspegels für das OE-Modul 42 an.
Der Dämpfungsgrad
dieses optischen variablen Dämpfungsgliedes 45 ist
im Betrieb fest. In 2 stellen dieselben Bezugszahlzeichen
wie diese in 1 die Teile dar, die den oben
mit Verweis auf 1 Erwähnten entsprechen.
-
Das
heißt,
dass das optische Verstärkermodul 41 einen
EDF- (Erbium Doped Fiber) Verstärker enthält (auf
den manchmal hier im Nachfolgenden als ein „EDF 11" verwiesen werden
wird), wie der zuvor erwähnte
optische Verstärker 11.
In dem optischen Verstärkermodul 41 schildert
Zahlzeichen 51 einen optischen Koppler, der für das Holen
eines Teilstücks eines
eingegebenen Lichtes ist, um es an eine Überwachungs-PD 54 auszugeben,
und ferner für
das Eingeben von Erregungslicht von einem Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Modul 65 an
den EDF 11, und Zahlzeichen 52 schildert einen
optischen Überwachungsschaltkreis
mit einer PD, um den optischen Ausgangspegel des EDF 11 zu überwachen.
-
Außerdem stellt
Zahlzeichen 53 einen optischen Koppler zum Bereitstellen
eines Teilstücks (Überwachungslicht)
des Ausgabelichts des EDF 11 an das Äußere dar. Dieser optische Koppler 53 kann weggelassen
werden, wenn das externe Überwachen
nicht nötig
ist. Zahlzeichen 54 stellt eine Überwachungs-PD zum Empfangen
des Eingabelichts (Überwachungslicht)
von dem optischen Koppler 51 dar, um es in ein elektrisches
Licht umzuwandeln, wobei die Ausgabe dieser Überwachungs-PD 54 durch Überwachungsschaltkreise 55, 56 und
einen Komparator 57 an das Äußere gesendet wird, als eine Überwachungsausgabe
und eine Alarmausgabe (in einem Fall, in dem kein Eingabelicht existiert)
bezüglich
des optischen Eingangspegels zu verwenden.
-
Außerdem gibt
Zahlzeichen 58 noch einen Schmalbandverstärker an,
der für
das Empfangen eines Taktsignals in einem Zwischenfrequenz-(IF) Band
ist, das in dem CDET-Modul 43 akquiriert ist, um unerwünschte Komponenten,
so wie Rauschkomponenten, zu entfernen, und ferner für das Verstärken dieses
Taktsignals auf einen passenden Pegel. Wie oben erwähnt, wird
der Amplitudenwert des Taktsignals von der Ausgabe davon in dem
Amplituden-(Spitzen)-Erfassungsschaltkreis 12 erfasst.
-
Darüber hinaus
geben Zahlzeichen 59 bis 61 Differenzialverstärker (Operationsverstärker) an.
Als Eingabe empfängt
der Operationsverstärker 59 einen Spannungswert
(Schwellenspannung), der durch einen Spannungssetzschaltkreis 66' gesetzt ist,
und die Ausgabe (Spannungssignal entsprechend dem optischen Ausgangspegel
des EDF 11) des optischen Überwachungsschaltkreises 52,
empfängt
der Operationsverstärker 60 die
Schwellenspannung und die Ausgabe (Spannungssignal entsprechend
dem Erregungslichtpegel) des Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Moduls 65, und empfängt der
Operationsverstärker 61 die
Schwellenspannung und die Ausgabe des Amplitudenerfassungsschaltkreises 12.
-
Darüber hinaus
deuten Zahlzeichen 59a, 60a und 61a (Schalt-)Dioden
an, von denen jede dazu gebracht wird, einen H-(leitend) Zustand
anzunehmen, wenn die Ausgangsspannung der entsprechenden Operationsverstärker 59, 60 oder 61 einen vorbestimmten
Schwellenwert überschreitet.
Konkret nimmt die Diode 61a einen H-Zustand an, wenn die Ausgangsspannung
des Operationsverstärkers 61 in einem
Betriebsbereich des Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Moduls 65 ist,
während
jede der Dioden 59a und 59b in einen H-Zustand
tritt, wenn die Ausgangsspannung des entsprechenden Operationsverstärkers 59 oder 60 außerhalb
des Betriebsbereiches des Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Moduls 65 ist.
-
Beispielsweise
in einem Fall, in dem der optische Ausgangspegel zu hoch ist (es
gibt eine Möglichkeit,
dass die PD 1 ausfällt),
oder in einem Fall, in dem die Erregungslicht-Ausgangsleistung des
Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Moduls 65 zu
hoch ist (Anormalität,
so wie eine Trennung, existiert in einer optischen Übertragungsleitung 51a zu
dem optischen Koppler 51), wird die Ausgabe des Operationsverstärkers 61 (d.h.
die Ausgabe des Spitzenerfassungsschaltkreises 12) wirksam
und die Erregungslicht-Ausgangsleistung wird gemäß dem Schwellenwert davon eingestellt,
so dass der optische Ausgangspegel einer Datensignalkomponente von
dem EDF 11 wie oben erwähnt
konstant gemacht wird.
-
Das
heißt,
dass der Operationsverstärker 59, die
Diode 59a, der Operationsverstärker 60 und die Diode 60a als
ein Schutzschaltkreis zum Stoppen der Erregungslichtausgabe bei
Auftreten einer Anormalität
fungieren, zum Beispiel, wenn der optische Ausgangspegel des EDF 11 zu
hoch ist, oder wenn die Erregungslicht-Ausgangsleistung für den EDF 11 zu hoch
ist. Obwohl das wirksame Erregungslicht-Steuersignal durch die Einstellung
der Dioden 59a, 60a und 61a geändert wird,
ist übrigens
in diesem Beispiel eine ähnliche
Operation auch durch Ändern
der Schwellenspannung realisierbar, die von einem Spannungssetzschaltkreis 66' an die Operationsverstärker 59 bis 61 zu
geben ist.
-
Weiterhin
stellt Zahlzeichen 62 einen Verstärker zum Verstärken der
Ausgaben (Erregungslicht-Steuersignal) der zuvor erwähnten Dioden 59a, 60a und 61a auf
einen passenden Pegel dar, stellt Zahlzeichen 63 ein Tiefpassfilter
zum Entfernen unerwünschter
(Rauschen) Komponenten, so wie einer Harmonischen, von dem Erregungslicht-Steuersignal dar,
und stellt Zahlzeichen 64 einen Spannungs-/Strom- (V/I)
Umwandlungsschaltkreis zum Umwandeln der Ausgabe (Spannungssignal)
des Tiefpassfilters 63 in ein Stromsignal dar, das dem Spannungswert
davon entspricht. Der Grund für
eine solche Spannungs-/Stromumwandlung ist, dass die Operation des
Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Moduls 65 von
einem Stromsignal abhängt.
-
Darüber hinaus
bezeichnet, in dem OE-Modul 42, Zahlzeichen 66 ein
PD-PRE-Modul, das die PD 1 und einen Verstärker 661 zum
Verstärken
der Ausgabe (Datensignal) der PD 1 enthält. Zahlzeichen 67 bezeichnet
ein Verstärkermodul,
das einen Verstärker 671 zum
Verstärken
der Ausgabe des PD-PRE-Moduls 66 enthält. Zahlzeichen 68 bezeichnet
ein Widerstandsteilermodul, das einen Verstärker 681 zum Verstärken der
Ausgabe des Verstärkungsmoduls 67 enthält. Die
Verstärker 661, 671 und 681 fungieren
als der in 1 gezeigte Vorverstärker 2'.
-
Zahlzeichen 69 deutet
ein Widerstandsteilermodul an, das ein variables Dämpfungsglied
(ATT) 691 enthält,
das fähig
ist zum Einstellen des Dämpfungsgrades
eines Ausgangs des Widerstandsteilermoduls (auf das hier im Nachfolgenden
einfach als „Teiler" verwiesen werden
wird) 68, und das Tiefpassfilter 3. Dieses Widerstandsteilermodul 69 bildet
einen in 1 gezeigten Zweigpunkt 2A.
Zahlzeichen 70 deutet ein Verstärkungsmodul an, das einen Verstärker 70 zum
Verstärken
eines Zweigsignals von dem Teiler 68 enthält, um den
Verstärkungsgrad
davon zu kompensieren, wobei die Ausgabe davon an das Bandpassfilter
eingegeben wird. Dieses Verstärkungsmodul 70 dient
auch als eine Einrichtung zum Verhindern, dass ein Signal von der
Seite des Bandpassfilters 4 an den Teiler 68 zurückgeworfen
wird.
-
Zahlzeichen 71 gibt
ein Teilermodul an, das einen linearen Verstärker 89 und einen
Taktteiler 711 enthält,
wobei der Taktteiler 711 einen in 1 gezeigten
Zweigpunkt 2B etabliert. Zahlzeichen 72 gibt ein
Taktphasen-Einstellungsmodul an, das fähig ist zum Einstellen (360°-Rotieren)
der Phase einer Ausgabe (Takt) des Teilermoduls 71. Die
Phaseneinstellung in diesem Taktphasen-Einstellungsmodul 72 ist unter
der Steuerung eines Steuerschaltkreises 72a.
-
Zahlzeichen 73 kündigt ein
Verstärkungsmodul
an, das einen Verstärker 731 zum
Verstärken
der Ausgabe (Takt) des Taktphasen-Einstellungsmoduls 72 enthält, und
Zahlzeichen 74 kündigt
einen Isolator an, wobei die andere Ausgabe (Takt) des Teilers 71 durch
den Isolator 74 an ein Mischermodul 82 (Multiplizierer 821)
in dem CDET-Modul 43 gespeist wird.
-
Zahlzeichen 10' bezeichnet
ein Komparatormodul, das einen Taktkomparator 101 enthält, wobei ein
Ausgang dieses Taktkomparators 101 an einen Taktanschluss
(C) des Flip-Flop-Schaltkreises 6 gegeben wird, und der
andere Ausgang (invertierender Ausgang) davon als ein Takt für einen
Signalverarbeitungsschaltkreis (nicht gezeigt) bei der späteren Stufe
geliefert wird. Das heißt,
dass dieses Modul 10' sowohl
als ein in 1 gezeigter Zweigpunkt 2C als auch
als der zuvor erwähnte
Begrenzerverstärker 8 fungiert.
-
Außerdem wird,
in 2, eine Referenzspannung Vref für den in 1 gezeigten
Differenzialverstärker 5 von
dem Steuerschaltkreis 6a an den Flip-Flop-Schaltkreis 6 gespeist.
Das heißt,
dass in diesem Fall der Flip-Flop-Schaltkreis 6 als der
oben erwähnte
Differenzialverstärker 5 fungiert.
-
Darüber hinaus
stellt, in dem CDET-Modul 43, Zahlzeichen 75 ein
Teilermodul dar, das einen Verstärker 751 und
einen Taktteiler 752 enthält. Die Ausgabe (Oszillationsfrequenz
= 12,001495 GHz) eines VCO 441 in dem VCO-Modul 44 wird
durch den Verstärker 751 verstärkt, und
dann durch den Taktteiler 752 an die Seite des Mischermoduls 82 und
weiter an die Seiten von Vorskalierern 76, 77 gespeist.
Der Zweigtakt für
die letztere Seite wird auf 1/8 und 1/256 in Vorskalierern 76 und 77 runtergeteilt.
-
Zahlzeichen 78 bezeichnet
einen Bandverstärker
zum Bandverstärken
der Ausgabe (Takt nach dem Teilen) des Vorskalierers 77,
und Zahlzeichen 78' bezeichnet
einen Verstärker
zum Verstärken
der Ausgabe dieses Bandverstärkers 78.
Darüber
hinaus bezeichnet Zahlzeichen 85 einen Oszillator OSC (Oszillationsfrequenz
= 5,860105 MHz), und Zahlzeichen 85' bezeichnet einen Verstärker zum
Verstärken
der Ausgabe dieses Oszillators 85. Ferner bezeichnet Bezugszeichen 79 darüber hinaus
einen Phasenkomparator zum Empfangen, als Eingabe, der Ausgaben
der Verstärker 78' und 85', d.h., der VCO-Ausgabe
und der OSC-Ausgabe, um, als ein Spannungssignal, eine Differenz
in der Phase dazwischen zu erfassen.
-
Zahlzeichen 80 deutet
einen Verstärker
zum Verstärken
der Ausgabe (Spannungssignal, das der erfassten Phasendifferenz
entspricht) des Phasenkomparators 79 an, und Zahlzeichen 81 deutet
ein Tiefpassfilter (Schleifenfilter) zum Entfernen von Rauschkomponenten,
so wie harmonischen Komponenten, von der Ausgabe des Verstärkers 80 an.
Die Ausgabe dieses Tiefpassfilters 81 wird als ein Spannungssteuersignal
an einen VCO 441 gegeben, und die Oszillationsfrequenz
des VCO 441 wird schließlich eingestellt und verriegelt,
um die oben erwähnte Phasendifferenz
zu bilden. Das heißt,
dass eine Schleife, die das VCO-Modul 44 (VCO 441),
das Teilermodul 75, die Vorskalierer 76, 77,
den Phasenkomparator 79, das Tiefpassfilter 81 und
andere Vorrichtungsfunktionen umfasst, als eine PLL-(Phase Locked
Loop bzw. phasenverriegelte Schleife) Frequenz-Synthetisiereinheit fungiert.
-
In
dem Multiplizierer 821 des Mischermoduls 82 wird
die Ausgabe dieser PLL-Frequenz-Synthetisiereinheit mit einem durch
das Bandpassfilter 4 des OE-Moduls 42 extrahierten
Takt (12,021494 GHz) multipliziert, was die Frequenzumwandlung (Abwärtsumwandlung)
von einem Hochfrequenztakt von 12,021494 GHz zu einem Takt in dem
Zwischenband durchführt.
-
Solch
eine Abwärtsumwandlung
der Taktfrequenz wird gemacht, weil einer Schwierigkeit beim Erfassen
(Identifizieren) der Amplitude auf einem Hochfrequenztakt wie 12,021494
GHz in dem Amplitudenerfassungsschaltkreis der letzteren Stufe begegnet
wird. Die Abwärtsumwandlung
stellt einen Takt mit einer für
die Amplitudenerfassung passenden Frequenz bereit. Außerdem,
in dieser Ausführungsform,
da die Abwärtsumwandlung
mit Verwenden der Ausgabe der PLL-Frequenz-Synthetisiereinheit getätigt ist,
ist es möglich,
einen Takt mit einer stabilen Frequenz (Phase) anzubieten.
-
Darüber hinaus
schildert Bezugszeichen 83 ein Tiefpassfilter zum Entfernen
von Rauschkomponenten, so wie harmonischen Komponenten, von dem
Takt, der derart in dem Mischermodul 82 erhalten ist, und
Zahlzeichen 84 schildert einen Bandverstärker zum
Verstärken
der Ausgabe dieses Tiefpassfilters 83, wobei die Ausgabe
dieses Bandverstärkers 84 durch
das optische Verstärkermodul 41 (Bandverstärker 58)
an den Amplitudenerfassungsschaltkreis 12 gespeist wird.
-
Somit
ist die von dem Erregungslaser-/Überwachungs-PD-Modul 65 zu
emittierende Erregungslichtleistung auf der Grundlage des in dem
Amplitudenerfassungsschaltkreis 12 erfassten Amplitudenwertes
des Taktes (unterschiedlich von dem Amplitudenwert des Datensignals)
einstellbar, so dass der Signalkomponenten-Ausgangspegel des EDF 11 gesteuert
wird, konstant zu sein. Folglich wird der Amplitudenwert des an
das OE-Modul 42 (der den Signalidentifizierungsabschnitt 9 ausmachende Flip-Flop-Schaltkreis 6)
einzugebende Datensignal gesteuert, um ohne Abhängigkeit von der Erfassung von
S/N des Datensignals konstant gemacht zu werden.
-
(A2) Beschreibung einer
Modifizierung der ersten Ausführungsform
-
Obwohl
in der oben erwähnten
ersten Ausführungsform
die Steuerung auf dem Ausgangspegel des optischen Verstärkers 11 (EDF-Verstärker) implementiert
ist, selbst in einer Weise, dass der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers (AGC-Verstärker) 2, der
ein elektrisches Signal von der PD 1 verstärkt, gemäß einem
Ergebnis der Amplitudenerfassung in dem Amplitudenerfassungsschaltkreis 12 rückkopplungsgesteuert
wird, ist es auch möglich,
die Amplitude eines an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 einzugebenden
Datensignals konstant aufrecht zu erhalten. 3 zeigt
hauptsächlich
eine Ausgestaltung auf der Grundlage eines optischen Übertragers 21-i und
eines optischen Empfängers 24-i für einen
Kanal, wobei die Veranschaulichung eines Wellenlängenmultiplexabschnitts 22,
eines Wellenlängendemultiplexabschnitts 23 und
anderer für
die Kürze weggelassen
sind.
-
(B) Beschreibung der zweiten
Ausführungsform
-
4 ist
ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines wesentlichen Teils
eines optischen Kommunikations- (Übertragungs-)
Systems gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. Das in 4 gezeigte
optische Übertragungssystem
enthält
eine Anordnung, in der die Übertragungsseite 31 ein
NRZ-Signal als ein
Datensignal verwendet. Im Gegensatz zu dem RZ-Signal hat das NRZ-Signal
nicht das wie in 5B gezeigte Leitungsspektrum
fb, so dass es einen Bedarf gibt, ein Leitungsspektrum durch Betreiben
einer speziellen Verarbeitung bereitzustellen.
-
Als
ein Verfahren zum Realisieren davon kann zum Beispiel betrachtet
werden, dass eine Sinuswellen-Amplitudenmodulation
in geringem Grade in die „1"-Seite eines optischen
Signals eingeführt wird.
Dies stellt ein Sinuswellen-Leitungsspektrum bei einer Frequenz
fm bereit, wie in 5C gezeigt. In diesem Fall ist
die für
die Amplitudenmodulation zu verwendende Frequenz unbeschränkt. Wenn
die optische Übertragungsleitung 33 und
der optische Empfangsapparat 32 (optischer Empfänger 24-i)
ein weites Band haben, dann ist es möglich, eine Frequenz höher als
die Codeübertragungsrate
zu verwenden. In dem Fall eines schmalen optischen Übertragungsbandes
wird andererseits der Einsatz einer Frequenz niedriger als der Codeübertragungsrate
vorteilhaft.
-
Aus
diesem Grund wird, in der Übertragungsseite 31 dieser
zweiten Ausführungsform,
wie 4 zeigt, eine Frequenz fm konstanter Amplitude an
eine LD 14 durch einen Frequenzoszillator 17 in einem
Zustand gegeben, wo die LD 14 in Emission ist, so dass
die Amplitude von kontinuierlich von der LD 14 emittierten
Licht bei konstanter Quantität
(Modulationsgrad von ungefähr
5%) mit einer Periode von 1/fm variiert. In diesem Fall wird ein
externer Modulator 15 dazu gebracht, mit der Frequenz fm
derart Amplituden-moduliertes Licht von der LD 14, mit
einem NRZ-Signal, zu modulieren.
-
Außerdem ist
es auch möglich,
den zuvor erwähnten
Modulationsgrad passend zu verändern. Wenn
der Modulationsgrad klein ist, wird jedoch das Erfassungs-S/N schlecht auf
der Empfangsseite 32, und daher gibt es einen Bedarf, dass
Band des Bandpassfilters 4 demgemäß schmal zu machen. Außerdem kann
die zuvor erwähnte
Modulationsfrequenz fm gemeinsam für Kanäle gesetzt sein, oder kann
gemäß einem
Kanal geändert
werden. Wenn sie gemeinsam gesetzt ist, ist nur ein Frequenzoszillator 17 erforderlich,
was somit den Apparat vereinfacht. In dem Fall der individuellen
Installation davon ist ein Vorteil hinsichtlich des Unterhalts erhaltbar,
so wie einer einfachen Spezifizierung eines anormalen Kanals.
-
Auf
der Empfangsseite 32 empfängt andererseits eine PD 1 das
Licht (nach Wellenlängen-Demultiplexen)
von der optischen Übertragungsleitung 33,
und ein AGC-Verstärker 2 verstärkt die
Ausgabe dieser PD 1. Die Ausgabe des Vorverstärker (AGC-Verstärker) 2 wird
an ein Tiefpassfilter 3 und an einen Taktextrahierungsschaltkreis 18' eingegeben. Das
Tiefpassfilter 3 ist ein Filter mit einem 3-dB-Abwärts-Band, entsprechend
0,7 bis 0,8 der Bitrate eines empfangenen Signals. Die Ausgabe dieses
Tiefpassfilters 3 wird an einen Differenzialverstärker 5 und
an ein Bandpassfilter 19 eingegeben.
-
Der
Differenzialverstärker 5 empfängt, als eine
Referenzspannung Vref, einen die Fehlerrate minimierenden Wert,
um eine Wellenform eines Signals von dem Tiefpassfilter in einer
Amplitudenrichtung zu formen. Das Bandpassfilter (zweites Filter) 19 erfasst
(extrahiert) eine Signalkomponente (Spektrum) mit einer Frequenz
fm von der Ausgabe des Tiefpassfilters 3. Der Amplitudenwert
der Signalkomponente mit der Frequenz fm wird in einem Amplitudenerfassungsschaltkreis
(zweiter Amplitudenerfassungsschaltkreis) 12' erfasst. Der Amplitudenerfassungsschaltkreis 12' gibt ein Signal,
das dem erfassten Amplitudenwert entspricht, als ein Steuersignal zum
Einstellen (Steuern) des Verstärkungsgrads
des AGC-Verstärkers 2 aus,
wodurch der an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 und
an den Taktextrahierungsschaltkreis 18' einzugebende Signalpegel konstant
gehalten wird.
-
Das
heißt,
dass in diesem Fall ein das Bandpassfilter 19 und den Amplitudenerfassungsschaltkreis 12' umfassender
Abschnitt als eine Steuereinrichtung fungiert, um den Ausgangspegel
des AGC-Verstärkers
zu steuern, der als eine Amplituden-Einstellungseinrichtung dient,
fähig für die Amplitude
eines empfangenen Datensignals, gemäß der Amplitude des Leitungsspektrums
fb, das durch das Bandpassfilter 19 extrahiert ist, zum
konstanten Aufrechterhalten der Amplitude des an den Signalidentifizierungsabschnitt 9 einzugebenden
Datensignals. Übrigens
ist es auch möglich,
dass das Eingabesignal an das Bandpassfilter 19 von der
Ausgabe des AGC-Verstärkers 2 erhalten
wird (der früheren
Stufe des Tiefpassfilters 3).
-
Andererseits
ist der Taktextrahierungsschaltkreis 18' aus einem Differenzierungs- und
Gleichrichtungsschaltkreis 13 zusammengesetzt, der einen
Differenzierungsschaltkreis zum Erfassen einer Kante bzw. Flanke
eines Eingabesignals (Datensignal) und einen Gleichrichtungsschaltkreis
zum Gleichrichten der Ausgabe des Differenzierungsschaltkreises
enthält,
und einem Bandpassfilter 4' und
einem Begrenzerverstärker 8.
Der Differenzierungs- und Gleichrichtungsschaltkreis 13 erzeugt
ein Signal, das eine Taktkomponente (spezifische Frequenzkomponente,
die der Modulationsfrequenz fm entspricht) für die Identifizierung eines
Datensignals in dem Signalidentifizierungsabschnitt 9 enthält.
-
Außerdem extrahiert
ein Bandpassfilter (drittes Filter) 4' die zuvor erwähnte Taktkomponente aus dem
erzeugten Signal und liefert sie an den Begrenzerverstärker 8.
Der Begrenzerverstärker 8 schneidet den
Spitzenpegel und den unten liegenden Pegel der Ausgabe des Bandpassfilters 4 ab
und verstärkt
dann die Ausgabe davon, so dass deren obere und untere Grenze einen
vorbestimmten Wert annehmen, wodurch ein Takt erzeugt wird.
-
Der
somit erhaltene Takt wird an den Taktanschluss (C) des Flip-Flop-Schaltkreises 6 des
Signalidentifizierungsabschnitts 9 eingeben, und der Flip-Flop-Schaltkreis 6 klinkt
die Ausgabe des Differenzialverstärkers 5 mit der Ausgabe
(Takt) des Begrenzerverstärkers 8 aus,
wodurch die Signalidentifizierung durchlaufende Daten ausgegeben
werden.
-
(C) Über den Gütefaktor des Bandpassfilters 4 (4')
-
Für die Identifizierung
und Regeneration eines Signals ist die Steuerung von nur der Amplitude des
Signals bedeutungslos, ein Taktsignal muss ein hohes S/N-Verhältnis haben.
Dieses ist so, weil ein schlechtes S/N des Taktsignals einen Fehler
bei der Amplitudenidentifizierung des Taktsignals produziert, und
wenn der Fehler in dem Taktsignal auftritt (auf welches hier im
Nachfolgenden gleichermaßen
einfach als ein „Takt" verwiesen werden
wird), obwohl der Synchronisationsschaltkreis von der Fehlersynchronität durch
erneutes Insynchronitätbringen
befreit werden kann, wird eine Fehlerrate 0,5 für eine Vorwärtsschutzzeit und für eine Nachlaufzeit,
um riesige Fehler zu erzeugen. Aus diesem Grund, selbst wenn das
empfangene Signal ein schlechtes S/N zeigt, gibt es einen Bedarf,
das S/N des Taktes in einer guten Beschaffenheit (hoher Wert) aufrecht
zu erhalten. In einem Fall, in dem ein Spektrum eines Taktsignals
in einem empfangenen Signal liegt, erfordert das Taktsignal nur
eine Phasenkomponente und zur Verbesserung des S/N des Taktsignals
wird das Band des zuvor erwähnten
Bandpassfilters (Timing-Filter) 4 schmaler gemacht, bis
das erforderliche S/N erreicht wird, wodurch Rauschen reduziert
wird und das erforderliche S/N geboten wird.
-
Als
ein Beispiel, in der ersten Ausführungsform,
sei angenommen, dass ein RZ-Signal mit einer Markierungsrate von
1/2 als ein Datensignal verwendet wird und eine normale Operation
bei einer Fehlerrate von 10–1 betrieben wird. Ein
Erfordernis ist, dass das S/N für
eine Fehlerrate gesetzt ist, die einmal für einhundert Jahre entwickelt
sein kann. Mit der Annahme, dass die Markierungsrate 100% ist, wird
ein empfangenes Signal ein Taktsignal. Da das gewöhnliche
Signal eine Markierungsrate von 50% zeigt, ist das S/N des Taktes
um 6 dB niedriger als das S/N des Datensignals.
-
Zum
Verbessern des S/N des Taktes ist ein schmalbandiges Bandpassfilter 4 nützlich.
In dem Fall einer Fehlerrate von 10–1 ist
das Signal-S/N 8,0 dB und das Takt-S/N ist 2,0 dB. Unter der Annahme, dass
ein Signal, dessen Bitrate 10 Gpbs (Gigabit pro Sekunde) ist (auf
dieses Signal wird hier im Nachfolgenden als ein „10G-Signal" verwiesen werden),
wird die einmal für
einhundert Jahre entwickelte Fehlerrate 3 × 10–20 werden,
da ein Jahr ungefähr
3 × 10–7 Sekunden
ist und das 10G-Signal 1 × 1010 Bit/Sekunde andeutet. Demgemäß ist das
Takt-S/N auf 25,4 dB gesetzt.
-
Von
dem Obigen ist das Band des Bandpassfilters 4 gesetzt,
um um 23,4 dB schmaler als das Rauschband (unterschiedlich von der
Bitratenfrequenz) des optischen Empfangsapparates 32 (optischer
Empfänger 24-i)
zu sein. Da das Rauschband in einem Exponent von 1/2 in dem Fall
von S/N arbeitet, ist das Band auf 1/220 gesetzt. Der Gütewert des Bandpassfilters
kann wie folgt dargestellt werden, wenn ein 3-dB-Band als 2Δω genommen
wird, die Bitratenfrequenz als ω0 genommen wird, und das optische Empfängerrauschband
als rc·ω0 genommen wird. Δω = ω0/(2Q) Q = ω0/(2Δω) = ω0/(ω0·rc/220)
= 220/rc
-
Somit,
wenn rc = 0,7, erfordert das Bandpassfilter,
dass sein Gütefaktor 314 oder
mehr ist. In dieser Verbindung kann der Gütefaktor des Bandpassfilters 4' auch durch
eine ähnliche
Berechnung erhalten werden. In beiden Fällen, wenn der Gütefaktor
wenigstens 300 oder mehr ist, ist es möglich, einen optischen Empfänger bereitzustellen,
der gut arbeitet, selbst wenn das optische S/N in einer extrem schlechten
Beschaffenheit ist.
-
Es
sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf
die oben beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt
ist, und dass es beabsichtigt ist, sämtliche Änderungen und Modifizierungen
der Ausführungsform
der Erfindung, die keine Abweichungen von dem Schutzbereich der
Erfindung ausmachen, abzudecken.