DE68916053T2

DE68916053T2 - Binärdaten-Regenerator mit adaptivem Schwellwertpegel.

Info

Publication number: DE68916053T2
Application number: DE68916053T
Authority: DE
Inventors: David John Nicholson; Yves Tremblay
Original assignee: Northern Telecom Ltd
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2009-01-24
Also published as: US4823360A; JPH027745A; JPH0586096B2; CA1279914C; CN1012927B; CN1038731A; KR890013576A; KR920006280B1; EP0328266A3; EP0328266A2; EP0328266B1; DE68916053D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Datenregeneratoren und sie befaßt sich insbesondere mit einem Datenregenerator mit adaptivem Schwellenwertpegel für die Regeneration van Binärdaten- Signalen.
Es ist gut bekannt, daß übertragene Signale durch Faktoren, wie Störungen, Rauschen, Zwischenzeichenstörungen und Verzerrungen während der Übertragung beeinträchtigt werden, und daß das Ausmaß einer derartigen Beeinträchtigung durch ein Augendiagramm dargestellt werden kann, das im wesentlichen eine Darstellung der Signalamplitude gegenüber die Zeit ist. Für ein Binärdaten-Signal hat ein derartiges Diagramm ein einziges Auge, das offen oder in einem Ausmaß geschlossen ist, das durch die Signalbeeinträchtigung bestimmt ist. Für eine optimale Regeneration des Signals ist es erwünscht, das Signal bezüglich eines Amplitudenentscheidungs- oder Schwellenwertpegels und zu einer Zeit abzuta sten, die optimal innerhalb des offenen Teils des Augendiagramms positioniert ist.
Die Übertragungsraten von Datensignalen sind progressiv angestiegen, und zunehmend schnellere und höher empfindliche Übertragungssysteme sind erwünscht. Dies hat beispielsweise zu der Verwendung von faseroptischen Übertragungssystemen geführt, die Übertragungsraten von mehr als 1 Gb/s unter Verwendung von Wellenlängen in der Größenordnung von 1,3 Mikrometern und von Lawinendurchbruchs-photodiodendetektoren (APD) ergeben. Für derartige Systeme hängen für eine vorgegebene Bitfehlerrate (BER) die Empfängerempfindlichkeit und damit die erforderliche, dem Detektor zugeführte Lichtleistung sehr stark von dem Schwellenwertpegel ab, der für die Datensignal-Regeneration verwendet wird. Beispielsweise kann eine Schwellenwertpegel- Änderung von lediglich 8% zu einer Änderung der Empfängerempfindlichkeit (die mit einer BER von 10&supmin;&sup9; definiert ist) von bis zu 1 dB führen.
Derzeit wird ein Binärdaten-Regenerator auf einen festen Schwellenwertpegel voreingestellt (der auch als ein Doppelbegrenzungspegel bezeichnet wird), um die beste BER für einen vorgegebenen Signalleistungspegel zu erzielen. Allgemein herrschen im Betrieb nicht immer die gleichen Bedingungen, insbesondere wenn die Wirkungen von Temperatur und Alterung betrachtet werden, so daß der voreingestellte Schwellenwertpegel nicht optimal ist. Als Folge hiervon müssen Übertragungssysteme unter Verwendung höherer Signalleistungspegel und entsprechend geringerer Verstärkerabstände vorgesehen werden, als dies andernfalls erforderlich sein würde.
Ein Beispiel eines bekannten Datenregenerators, der auch eine Überwachungsvorrichtung für das Betriebsverhalten vorsieht, ist in dem US-Patent 4 097 697 beschrieben, das am 27. Juni 1978 auf den Namen Harman mit dem Titel 'Digital Signal Performance Monitor' erteilt wurde und auf die Northern Telecom Limited übertragen ist. Bei dieser bekannten Anordnung regeneriert ein erster Diferenzverstärker, der durch ein rückgewonnenes Taktsignal getaktet wird, das Datensignal dadurch, daß das ankommende Binärdatensignal mit einem festen Doppelbegrenzungsoder Schwellenwertpegel verglichen wird. Ein zweiter in gleicher Weise getakteter Differenzverstärker vergleicht das ankommende Binärdatensignal mit einem versetzten Doppelbegrenzungspegel um ein Fehler aufweisendes regeneriertes Signal zu erzeugen, wobei die beiden regenerierten Signale verglichen und das Ergebnis über eine Integrations- und Steuerschaltung zurückgeführt wird, um die Versetzung zu bestimmen. Das Ausmaß der Versetzung ist ein Maß der Beeinträchtigung des ankommenden Signals.
Eine Überwachungseinrichtung für das Betriebsverhalten eines digitalen Übertragungssystems ist außerdem in dem GB-Patent 2 020 132 beschrieben, bei dem drei Regeneratoren mit festen Schwellenwerten bei einem in der Mitte liegenden Entscheidungspegel bzw. bei in der Nähe der oberen und unteren Amplituden des Augendiagramms vorgesehen sind, wobei Unterschiede zwischen den Ausgängen der Regeneratoren gezählt werden, um ein Alarmsignal im Fall einer Beeinträchtigung des Auges zu liefern. Eine derartige Anordnung dient in keiner Weise zur Erleichterung der Datenregeneration, sondern erfüllt lediglich eine Überwachungsfunktion.
In einer Veröffentlichung mit dem Titel 'Adaptive Threshold Detector' von J. Eggenberger et al, IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 21, Nr. 3, Seiten 1214-5, August 1978, ist ein System zur Detektion von Analogsignalen in einer Blasentesteinrichtung beschrieben. In Abhängigkeit von einem Auftastsignal verfolgen zwei Anordnungen, die jeweils eine Logik, einen Zähler, einen Digital-/Analogwandler und einen Vergleicher umfassen, maximale und minimale Analogsignalpegel unabhängig von dem Dateninhalt eines Eingangssignals, und ein weiterer Vergleicher vergleicht das Eingangssignal mit einem Mittelwert der Schwellenwerte dieser beiden Anordnungen zur Detektion von Daten.
Ein Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Datenregenerators.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Regenerator geschaffen, der folgende Teile umfaßt Einrichtungen zur Regeneration eines Datensignals bezüglich erster, zweiter und dritter Schwellenwertpegel zur Erzeugung jeweiliger erster, zweiter und dritter regenerierter Signale, und Einrichtungen zu Bestimmung des zweiten Schwellenwertpegels, wobei die Einrichtungen zur Bestimmung des zweiten Schwellenwertpegels auf die ersten und dritten Schwellenwertpegel ansprechen, um den zweiten Schwellenwertpegel zwischen diesem zu erzeugen, und wobei der Datenregenerator dadurch gekennzeichnet ist, daß er Einrichtungen zur Steuerung des ersten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von Differenzen zwischen den ersten und zweiten regenerierten Signalen und Einrichtungen zur Steuerung des dritten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von Differenzen zwischen den zweiten und dritten regenerierten Signalen umfaßt.
In vorteilhafter Weise umfassen die Einrichtungen zur Steuerung der ersten und dritten Schwellenwertpegel Einrichtungen, die die ersten bzw. dritten regenerierten Signal auf vorgegebenen Fehlerraten bezüglich des zweiten regenerierten Signals halten.
Ein wesentlicher Vorteil eines Regenerators gemäß der Erfindung besteht darin, daß er die Schaffung einer Anzeigeeinrichtung erleichtert, die auf eine Differenz zwischen den Schwellenwertpegeln anspricht, um eine Anzeige des Betriebsverhaltens zu schaffen. Der Regenerator kann weiterhin Einrichtungen zur Modifikation der Abtastzeit der Regenerationseinrichtung einschließen, um eine Differenz zwischen den ersten und dritten Schwellenwertpegeln zu einem Maximum zu machen, so daß die Regenerations-Abtastzeit ebenso wie der Regenerations- Schwellenewrtpegel angepaßt wird.
Die Erfindung ergibt weiterhin ein Verfahren zur Regeneration eines Binärdatensignals mit den folgenden Schritten: Vergleichen des Datensignals mit ersten, zweiten und dritten Schwellenwertpegeln zur Erzeugung jeweiliger erster, zweiter und dritter regenerierter Signale, und Erzeugen des zweiten Schwellenwertpegels derart, daß er zwischen den ersten und dritten Schwellenwertpegeln liegt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Vergleichen des ersten regenerierten Signals mit dem zweiten regenerierten Signal und Steuern des ersten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von dem Vergleich, um eine vorgegebene Fehlerrate des ersten regenerierten Signals bezüglich des zweiten regenerierten Signals aufrechtzuerhalten, und Vergleichen des dritten regenerierten Signals mit dem zweiten regenerierten Signal und Steuerung des dritten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von dem Vergleich, um eine vorgegebene Fehlerrate des dritten regenerierten Signals bezüglich des zweiten regenerierten Signals aufrechtzuerhalten.
Das Verfahren kann weiterhin den Schritt der Modifikation einer Vergleichszeit des Datensignals mit den Schwellenwertpegeln einschließen, um die Differenz zwischen den ersten und dritten Schwellenwertpegeln zu einem Maximum zu machen.
Vorzugsweise wird der zweite Schwellenwertpegel mit einem vorgegebenen Verhältnis zu den ersten und dritten Schwellenwertpegeln erzeugt.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter verständlich, in denen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild ist, das einen Binärdaten- Regenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
Fig. 2a, 2b und 2c Augenschließdiagramme zeigen, die die Betriebsweise des Regenerators erläutern,
Fig. 3 ein Schaltbild ist, das eine Ausführungsform des Binärdaten-Regenerators nach Fig. 1 zeigt, und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines faseroptischen Signalempfängers ist, der einen Binärdaten-Regenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Binärdaten-Regenerator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung drei Zwei-Pegel-A/D (Analog/Digital)-Wandler 10, 12 und 14, drei Zeitumsteuerschaltungen 16, 18 und 20, zwei Fehlerzählschaltungen 22 und 24 und eine Betriebsverhalten-Überwachungsvorrichtung 26.
Ein ankommendes zu regenerierendes Binärdatensignal wird über eine Dateneingangsleitung 28 einem nichtinvertierenden (+) Eingang jedes der Wandler 10, 12 und 14 zugeführt, deren invertierenden (-) Eingängen Vergleichs- oder Schwellenwertpegel V+, Vopt bzw. V- von der Betriebsverhalten-Überwachungsvorrichtung 26 zugeführt werden. Die digitalen Ausgangssignale der Wandler 10, 12 und 14 werden durch die Zeitumsteuerschaltungen 16, 18 bzw. 20 neu synchronisiert, die mit der Binärdaten-Signalfrequenz durch ein rückgewonnenes Taktsignal an einer Leitung 30 getaktet werden.
Ein regeneriertes Binärdaten-Ausgangssignal wird durch die Zeitumsteuerschaltung 18 erzeugt und an eine Ausgangsdatenleitung 32 sowie an einen Eingang der Fehlerzählschaltungen 22 und 24 geführt. Mit Fehlern behaftete regenerierte Daten am Ausgang der Zeitumsteuerschaltung 16 werden einem weiteren Eingang der Fehlerzählschaltung 22 zugeführt, und fehlerbehaftete regenerierte Daten am Ausgang der Zeitumsteuerschaltung 20 werden einen weiteren Eingang der Fehlerzählschaltung 24 zugeführt. Ausgänge der Fehlerzählschaltungen 22 und 24 sind mit der Betriebsverhalten-Überwachungsvorrichtung 26 verbunden, um die Schwellenwertpegel V+, Vopt und V- zu steuern, wie dies ausführlicher weiter unten erläutert wird.
Die Betriebsweise des Datenregenerators nach Fig. 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Augenschließdiagramme nach den Fig. 2a, 2b und 2c beschrieben. Jede der Figuren 2a, 2b und 2c zeigt ein Augenschließdiagramm zusammen mit einer vertikalen Linie, die eine Signalabtastzeit entsprechend der Zeitlage des Taktsignals an der Leitung 20 zeigt, und mit horizontalen Linien, die die Schwellenwertpegel V+, Vopt und V- darstellen. Firg. 2a zeigt ein relativ offenes Auge mit einem relativ großen Unterschied zwischen den Spannungen V+ und V-. Fig. 2b zeigt ein relativ geschlossenes Auge mit einem entsprechend kleineren Unterschied zwischen den Spannungen V+ und V-, was ein relativ beeinträchtigtes ankommendes Binärdaten-Signal anzeigt, während Fig. 2c ein unsymmetrisches Auge zeigt.
Die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 erzeugt den Schwellenwertpegel V+ bei einer derartigen Spannung, daß eine vorgegebene Bitfehlerrate an binären 1-Werten des Datensignals in den Daten am Ausgang der Zeitumsteuerschaltung 16 bezogen auf die Daten an der Ausgangsleitung 32 erzeugt und entsprechend in der Fehlererkennungsschaltung 22 festgestellt wird. In gleicher Weise erzeugt die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 den Schwellenwertpegel V- mit einer derartigen Spannung, daß eine vorgegebene Bitfehlerrate an binären 0-Werten des Datensignals in den Daten am Ausgang der Zeitumsteuerschaltung 20 bezogen auf die Daten an der Ausgangsleitung 32 erzeugt und entsprechend durch die Fehlererkennungsschaltung 24 festgestellt wird. Die vorgegebenen Bitfehlerraten sind zweckmäßigerweise gleich, beispielsweise jeweils ungefähr 10&supmin;&sup6;.
Die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 erzeugt den Schwellenwertpegel Vopt derart, daß er einen optimalen Wert zwischen den Schwellenwertpegeln V+ und V- hat, und zwar mit einem vorgegebenen Verhältnis hierzu. Beispielsweise kann die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 diesen Schwellenwertpegel derart erzeugen, daß Vopt = V- + k(V+ - V-) ist, worin k ein positiver Bruchteil ist, der für einen optimalen Schwellenwertpegel Vopt gewählt ist.
Weil die Fehlerdichte für binäre 1-Werte typischerweise größer als für binäre 0-Werte ist, würde der Wert von k typischerweise kleiner als 0,5 sein, und k kann beispielsweise im Bereich von 0,3 bis 0,5 liegen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung verständlich sein dürfte, wird der Schwellenwertpegel Vopt in optimaler Weise und in adaptiver Weise in Abhängigkeit von den Schwellenwertpegeln V+ und V- festgelegt, die vorgegebenen Fehlerraten entsprechen, und zwar unabhängig von der speziellen Art und dem Ausmaß, in dem das ankommende Binärdaten-Signal beeinträchtigt ist. Als Folge hiervon wird die manuelle Voreinstellung des Schwellenwertpegels nach dem Stand der Technik vermieden, und der Datenregenerator stellt sich automatisch nach, um eine optimale Datensignal- Regeneration unabhängig von Signaländerungen aufgrund der empfangenen Signalleistung, Temperatur, Alterung und so weiter zu erzielen.
Der Datenregenerator nach Fig. 1 kann in vielfältiger Weise gerätemäßig ausgeführt sein, insbesondere unter Verwendung analoger und/oder digitaler Techniken. Fig. 3 zeigt ausführlicher eine gerätemäßige Ausführung des Datenregenerators.
Gemäß Fig. 3 sind die Analog-/Digitalwandler 10, 12 und 14 nach Fig. 1 1-Bit-A-/D-Wandler, die aus Vergleichern bestehen, die durch Differenzverstärker 40, 42 bzw. 44 gebildet sind, deren nichtinvertierenden Eingängen das Datensignal von der Leitung 28 zugeführt wird, während ihren invertierenden Eingängen die jeweiligen Schwellenwertpegel V+, Vopt und V- zugeführt werden. Die Zeitumsteuerschaltungen 16, 18 und 20 nach Fig. 1 werden durch Flip-Flop-Schaltungen 46, 48 bzw. 50 vom D-Typ gebildet, deren Dateneingängen D die Ausgänge von den jeweiligen Verstärkern 40, 42 und 44 zugeführt werden, während ihre Takteingänge C das rückgewonnene Taktsignal an der Leitung 30 empfangen.
Das regenerierte Binärdaten-Ausgangssignal wird an einem Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 48 erzeugt und der Ausgangsdatenleitung 32 und einem Eingang jedes von zwei Exklusiv-Oder- Gliedern 52 und 54 zugeführt, deren zweite Eingänge mit den Q-Ausgängen der Flip-Flop-Schaltungen 46 bzw. 50 verbunden sind. Das Exklusiv-Oder-Glied 52 oder 54 erzeugt entsprechend einen logischen 1-Ausgang, wenn die regenerierten Daten am Ausgang der jeweiligen Flip-Flop-Schaltung 46 oder 50 einen Fehler bezüglich der regenerierten Daten an der Leitung 32 aufweisen. Das Exklusiv-Oder-Glied 52, eine Setz-Rücksetz-Flip-Flop-Schaltung 56 und ein Differenzintegrator mit einem Serienwiderstand 60, einem Differenzverstärker 64 und einem Gegenkopplungskondensator 68 bilden zusammen die Fehlerzählschaltung 22. In ähnlicher Weise bilden das Exklusiv-Oder-Glied 54, eine Netz-Rücksetz-Flip-Flop- Schaltung 58 und ein Differenzintegrator mit einem Serienwiderstand 62, einem Differenzverstärker 66 und einem Gegenkopplungskondensator 70 zusammen die Fehlerzählschaltung 24.
Der Ausgang des Exklusiv-Oder-Gliedes 52 oder 54 ist mit einem Setz-Eingang S der Flip-Flop-Schaltung 56 bzw. 58 verbunden, und ein Rücksetzimpulsstrom wird über eine Leitung 72 einem Rücksetzeingang R jeder Flip-Flop-Schaltung 56 und 58 zugeführt. Der Rücksetzimpulsstrom ist ein konstanter Strom von Impulsen mit einer Frequenz, die typischerweise wesentlich niedriger als die Frequenz des Taktsignals ist, und die synchron oder asynchron hierzu sein kann und dazu dient, die Flip-Flop- Schaltungen 56 und 58 mit einer konstanten Rate zurückzusetzen. Beispielsweise kann für eine Datenrate in der Größenordnung von 1 Gb/s oder mehr der Rücksetzimpulstrom Impulse mit einer Frequenz in dem Bereich typischerweise von ungefähr 100 Hz bis ungefähr 10 kHz oder möglicherweise bis zu 50 MHz mit einem kleinen Tastverhältnis von beispielsweise ungefähr 1% umfassen. Die Flip-Flop-Schaltungen 56 und 58 wirken somit als Impulsdehnungsschaltungen und wandeln kurze und gelegentliche logische 1-Werte an ihren Setzeingängen in Impulse mit längerer Dauer für die Integration in den nachfolgenden Schaltungen um.
Daher wird die Flip-Flop-Schaltung 56 in Abhängigkeit von Fehlern in den Daten am Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 46 gesetzt und durch den Rücksetzimpulsstrom rückgesetzt, so daß sie an ihrem Ausgang Q einen Impulsstrom mit der Rücksetzimpulsfrequenz erzeugt, dessen mittleres Tastverhältnis von der Datenfehlerrate abhängt. Der Differenzintegrator, der durch die Bauteile 60, 64 und 68 gebildet ist, erzeugt an seinem Ausgang die Spannung V+, die dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 40 zugeführt wird, indem dieser Impulsstrom bezügli ch einer festen Gleichspannungs-Bezugsspannung Vref+ integriert wird, die dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 64 zugeführt wird.
Entsprechend wird die Flip-Flop-Schaltung 58 in Abhängigkeit von Fehlern in den Daten am Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 50 gesetzt und durch den Rücksetzimpulsstrom rückgesetzt, so daß sie an ihrem invertierenden Ausgang -Q einen Impulsstrom mit der Rücksetzimpulsfrequenz erzeugt, dessen mittleres Tastverhältnis von der Datenfehlerrate abhängt. Der durch die Bauteile 62, 66 und 70 gebildete Differenzintegrator erzeugt an seinem Ausgang die Spannung V-, die dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 14 zugeführt wird, indem dieser Impulsstrom bezüglich einer festen Gleichspannungs-Bezugspannung Vref- integriert wird, die dem nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 66 zugeführt wird.
Die Rücksetzimpulsstrom-Frequenz und die Bezugsspannungen Vref+ und Vref- sind so ausgewählt, daß die Fehlerraten in den Daten an den Ausgängen der Flip-Flop-Schaltungen 46 und 50 vorgegebene Werte aufweisen, die beispielsweise jeweils 10&supmin;&sup6; betragen, wie dies bereits erwähnt wurde.
Die Schwellenwertpegel V+ und V- werden in diesem Fall direkt durch die Fehlerzählschaltungen erzeugt und der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 zugeführt. In der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 empfängt ein Potentialteiler, der durch Widerstände 74 und 76 gebildet ist, diese Schwellenwertpegel-Spannungen und erzeugt einen optimalen Schwellwertpegel Vopt an seinem Anzapfpunkt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Die Widerstandswerte der Widerstände 74 und 76 werden entsprechend dem gewünschten Wert von k ausgewählt.
Die Spannungsdifferenz zwischen den Spannungen V+ und V- ist ein Maß der Qualität des ankommenden Binärdatensignals und kann von der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 dazu verwendet werden, eine Anzeige für das Betriebsverhalten zu liefern. Für eine vorgegebene Qualität des ankommenden Binärdaten-Signals ist diese Spannungsdifferenz außerdem eine genaue und sofort gelieferte und immer auf dem neuesten Stand gehaltene Anzeige der Qualität der Datenregeneration durch den Datenregenerator und die zugehörigen Schaltungen.
Entsprechend kann diese Spannungsdifferenz, die in den Figuren 2a, 2b und 2c mit IQ bezeichnet ist, direkt als Maß der Qualität oder des Betriebsverhaltens verwendet werden. Weiterhin kann aufgrund der Geschwindigkeit, mit der dieser Parameter auf den neuesten Wert gebracht wird, dieser Parameter IQ aktiv dazu verwendet werden, eine kontinuierliche Einstellung der Schaltung für den bestmöglichen betrieb, d.h. den größten Wert von IQ unter irgendwelchen speziellen Bedingungen zu erzielen. Dies wird weiter unten anhand der Fig. 4 beschrieben.
Fig. 4 zeigt einen faseroptischen Signalempfänger mit einem mit 78 bezeichneten Datenregenerator und einer Betriebsverhalten- Überwachungseinrichtung 26 der vorstehend beschriebenen Art. Zusätzlich weist der Empfänger eine optische Faser oder Lichtleitfaser 80 für das ankommende Signal, einen APD-Detektor 82 mit zugehöriger Leistungsversorgung 84, einen Signalvorverstärker 86, einen Haupt-Signalverstärker 88, einen Entzerrer 90, eine AGC-(automatische Verstärkungssteuerungs-) Schaltung 92 und eine Taktrückgewinnungsschaltung 94 auf. In einem derartigen Empfänger wird ein mit Binärdaten mit einer Bitrate in der Größenordnung von Mb/s bis zu einigen Gb/s moduliertes optisches Signal in dem Detektor 82 demoduliert und das resultierende Signal wird in den Einheiten 86 und 88 verstärkt und entzerrt, bevor es der Taktrückgewinnung in der Schaltung 94 und der Datenregeneration unterworfen wird, wie dies im vorstehenden für den Regenerator 78 beschrieben wurde. Die AGC-Schaltung 92 spricht auf das entzerrte Signal an, um die Verstärkung des Hauptverstärkers 88 und wahlweise (wie dies durch eine gestrichelte Linie 96 dargestellt ist), auch die APD-Leistungsversorgung 84 zu steuern. Die Schaltung 94 erzeugt ein Taktsignal an der Leitung 30, der Regenerator erzeugt regenerierte Daten an der Leitung 32 und die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 erzeugt ein Betriebsverhalten-Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Parameter IQ an einer Ausgangsleitung 98. Die AGC-Schaltung 92 hält eine konstante Spitze-Spitze-Amplitude des dem Regenerator zugeführten Datensignals aufrecht, so daß der Parameter IQ bezüglich der Signalamplitude normalisiert wird.
Zusätzlich erstrecken sich in dem Empfänger nach Fig. 4 Steuerleitungen 100, 102 und 104 von der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 jeweils zu dem APD-Detektor 82 (diese Leitung könnte alternativ als zur Leistungsversorgung 84 geführt dargestellt sein) zur Steuerung der Vorspannung des APD, an den Entzerrer 90 zur Bandbreitensteuerung beziehungsweise an die Taktrückgewinnungsschaltung 94 zur Phasensteuerung des Taktsignals. Jeder dieser Parameter, die das Augenschließdiagramm oder die Bitfehlerrate und damit den Parameter IQ beeinflussen, kann auf diese Weise von der Betriebsverhalten- Überwachungseinrichtung 26 gesteuert werden, die in diesem Fall auch als ein Optimierer für das Betriebsverhalten oder die Betriebsleistung dient. Andere Parameter, die ebenfalls das Augenschließdiagramm oder die Bitfehlerrate beeinflussen, können in ähnlicher Weise gesteuert werden. Beispielsweise können Charakteristiken des Vorverstärkers 86, des Hauptverstärkers 88 und/oder der AGC-Schaltung 92 in gleicher Weise gesteuert werden, und die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 kann weiterhin so angeordnet werden, daß sie den vorstehend erläuterten Wert k steuert.
Die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 umfaßt in diesem Fall einen Mikroprozessor, der in einer geschlossenen Schleife arbeitet und jeden der gesteuerten Parameter unabhängig und aufeinanderfolgend in einer Reihe einstellt, um den größten Wert von IQ zu erzielen. Diese Betriebsweise kann kontinuierlich erfolgen, oder sie kann so ausgebildet sein, daß sie lediglich dann erfolgt, wenn der Parameter IQ unter einen vorgegebenen Pegel absinkt.
Unabhängig für jeden gesteuerten Parameter ändert der Mikroprozessor in der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 über die jeweilige Leitung 100, 102 oder 104 den Parameter in jeder Richtung und überwacht den Wert von IQ entsprechend, wobei schließlich der Parameter auf den Wert eingestellt wird, der den größten Wert von IQ ergibt. Diese Schritte werden dann in einer Reihe für den nächsten gesteuerten Parameter wiederholt.
Als Beispiel sei bemerkt, daß die Taktrückgewinnungsschaltung 94 einen spannungsgesteuerten Oszillator und eine PLL (phasenstarre Schleife) bekannter Form aufweisen kann. Bei einer derartigen Schaltung schließt die PLL einen Phasenvergleicher ein, dessen einem Eingang eine Bezugsspannung, beispielsweise Erdpotential in üblicher Weise zugeführt wird. Die Betriebsverhalten- Überwachungseinrichtung 26 kann ohne weiteres so ausgebildet werden, daß sie diese Bezugsspannung innerhalb vorgeschriebener Grenzen über die Steuerleitung 104 ändert, um auf diese Weise die Phase des Taktsignals an der Leitung 30 zu ändern. Diese Phasenverschiebung entspricht einer Verschiebung nach links oder rechts für die vertikale Linie in den Figuren 2a, 2b und 2c.
Die anderen gesteuerten Parameter können in ähnlicher Weise geändert werden. Zusätzlich kann die Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 so ausgebildet sein, daß sie die gesteuerten Parameter auf vorgegebene Ausgangswerte für eine anfängliche Einstellung, Überprüfung und andere Zwecke einstellt.
Obwohl der Datenregenerator im vorstehenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 in einer analogen Bauweise unter Verwendung von Differenzintegratoren für die Fehlerzählschaltungen beschrieben wurde, muß dies nicht unbedingt der Fall sein. Anstelle der beschriebenen Differenzintegratoren und insbesondere bei höheren Frequenzen des Rücksetzimpulsstroms können Digitalzähler verwendet werden, um Ausgangsimpulse von den Flip-Flop- Schaltungen 56 und 58 zu zählen, wobei die resultierenden Zählungen der Betriebsverhalten-Überwachungseinrichtung 26 zugeführt und dazu verwendet werden, die Schwellenwertpegel V+, Vopt und V- sowie den Parameter IQ zu berechnen.
Weiterhin kann anstelle eines getrennten Exklusiv-Oder-Gliedes 52 oder 54 und einer Flip-Flop-Schaltung 56 oder 58 gemäß Fig. 3 die gleiche Funktion durch eine Setz-Rücksetz-Flip-Flop- Schaltung mit Verknüpfungsglied-gesteuerten Eingängen erfüllt werden, denen der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 48, der Ausgang der jeweiligen Flip-Flop-Schaltung 46 oder 50 und der Rücksetzimpulsstrom zugeführt wird. Die Eingangsverknüpfungsgliedsteuerung derartiger Flip-Flop-Schaltungen wird durch die Tatsache vereinfacht, daß lediglich drei Zustände verarbeitet werden müssen: beispielsweise können die Q-Ausgänge der Flip- Flop-Schaltungen 46 und 48 beide 0, beide 1 oder 1 bzw. 0 sein, sie können jedoch nicht 0 bzw. 1 sein.
Es ist weiterhin zu erkennen, daß die Funktionen des Vergleichers 40, 42 oder 44 und der Flip-Flop-Schaltung 46, 48 bzw. 50 in einer einzigen getakteten Vergleicherschaltung kombiniert werden können.
Vielfältige andere Modifikationen, Änderungen und Anpassungen können an den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Regenerator mit:

Einrichtungen (10, 16; 12, 18; 14, 20) zur Regeneration eines Datensignals bezüglich erster, zweiter und dritter Schwellenwertpegel (V+, Vopt, V-) zur Erzeugung jeweiliger erster, zweiter und dritter regenerierter Signale, und

Einrichtungen (26) zur Bestimmung des zweiten Schwellenwertpegels, wobei die Einrichtungen zur Bestimmung des zweiten Schwellenwertpegels auf die ersten und dritten Schwellenwertpegel ansprechen, um den zweiten Schwellenwertpegel zwischen diesen zu erzeugen,

gekennzeichnet durch:

Einrichtungen (22) zur Steuerung des ersten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von Unterschieden zwischen den ersten und zweiten regenerierten Signalen, und

Einrichtungen (24) zur Steuerung des dritten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von Differenzen zwischen den zweiten und dritten regenerierten Signalen.

2. Regenerator nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtungen zur Steuerung der ersten und dritten Schwellenwertpegel Einrichtungen (56, 58) umfassen, die die ersten bzw. dritten Signale auf vorgegebenen Fehlerraten bezüglich des zweiten regenerierten Signals halten.

3. Regenerator nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Einrichtungen (26) zur Festlegung des zweiten Schwellenwertpegels Einrichtungen (74, 76) zur Erzeugung des zweiten Schwellenwert-35 gpegels mit einem vorgegebenen Verhältnis zu den ersten und zweiten Sschwellenwertpegeln umfassen.

4. Regenerator nach Anspruch 1, 2 oder 3, der Anzeigeeinrichtungen (26, 98) einschließt, die auf eine Differenz (IQ) zwischen den Schwellenwertpegeln ansprechen.

5. Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der Einrichtungen (104, 94, 30) zur Modifikation einer Abtastzeit der Regenerationseinrichtungen einschließt, um eine Differenz zwischen den ersten und dritten Schwellenwertpegeln zu einem Maximum zu machen.

6. Regenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Einrichtungen (22) zur Steuerung des ersten Schwellenwertpegels Einrichtungen (60, 64, 68) zur Integration eines Signals, das von Unterschieden zwischen den ersten und zweiten regenerierten Signalen abhängt, umfassen, um den ersten Schwellenwertpegel zu erzeugen, und bei dem die Einrichtungen (24) zur Steuerung des dritten Schwellenwertpegels Einrichtungen (62, 66, 70) zur Integration eines Signals, das von Unterschieden zwischen den zweiten und dritten regenerierten Signalen abhängt, umfassen, um den dritten Schwellenwertpegel zu erzeugen.

7. Regenerator nach Anspruch 6, bei dem die Einrichtungen (22) zur Steuerung des ersten Schwellenwertpegels weiterhin Einrichtungen (52) zur logischen Verknüpfung der ersten und zweiten regenerierten Signale umfassen und bei dem die Einrichtungen (24) zur Steuerung des dritten Schwellenwertpegels weiterhin Einrichtungen (54) zur logischen Verknüpfung der zweiten und dritten regenerierten Signale umfassen.

8. Verfahren zur Regeneration eines Binärdaten-Signals mit den Schritten:

des Vergleichens (40, 42, 44) des Datensignals mit ersten, zweiten und dritten Schwellenwertpegeln (V+, Vopt, V-) zur Erzeugung jeweiliger erster, zweiter und dritter regenerierter Signale, und

der Erzeugung (26) des zweiten Schwellenwertpegels derart, daß diesen zwischen den ersten und zweiten Schwellenwertpegeln liegt,

dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

Vergleichen (52) des ersten regenerierten Signals mit dem zweiten regenerierten Signal und Steuern (56, 60, 64, 68) des ersten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von dem Vergleich zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Fehlerrate für das erste regenerierte Signal bezüglich des zweiten regenerierten Signals, und

Vergleichen (54) des dritten regenerierten Signals mit dem zweiten regenerierten Signal und Steuern (58, 62, 66, 70) des dritten Schwellenwertpegels in Abhängigkeit von dem Vergleich zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen Fehlerrate des dritten regenerierten Signals bezüglich des zweiten regenerierten Signals.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das den Schritt der Modifikation (104, 94) einer Vergleichszeit des Datensignals mit den Schwellenwertpegeln zur Maximierung einer Differenz (IQ) zwischen den ersten und dritten Schwellenwertpegeln.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der zweite Schwellenwertpegel mit einem vorgegebenen Verhältnis zu den ersten und dritten Schwellenwertpegeln erzeugt wird (74, 76).