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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Linearisierung von
nichtlinearen optischen Übertragungssystemen
durch die Erzeugung eines Kompensationssignals und insbesondere
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kompensieren von Nichtlinearitäten eines
optischen Übertragungssystems,
das mindestens eine optische Quelle, einen elektrooptischen Modulator,
einen Vorverzerrer und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung
aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Faseroptische
CATV-Systeme zur Übertragung
von analogen Videosignalen können
Intensitätsmodulation
anwenden, bei der die optische Intensität des optischen Signals direkt
mit der Modulation eines Hochfrequenz-(HF)-Trägers variiert. Beispielsweise
kann ein Basisbandvideosignal zur Frequenzmodulation oder Amplitudenmodulation
eines HF-Trägers
verwendet werden, der wiederum verwendet wird, um die Intensität eines
optischen Signals zu modulieren.
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Für die analoge
Modulation ist ein hoher Grad an Linearität erforderlich. Viele faseroptische CATV-Sender
wenden ein Direktmodulationsverfahren an, bei dem ein Laser mit
verteilter Rückkopplung (DFB)
direkt durch das HF-Signal moduliert wird. Eine zweite Technologie
ist die externe Modulation, bei der ein optisches Ausgangssignal
aus einer optischen Quelle, zum Beispiel einem Laser, durch einen elektrooptischen
Modulator in Reaktion auf das analoge HF-Signal (oder ein digitales
Signal) moduliert wird. Der Laser und der elektrooptische Modulator umfassen
zusammen den optischen Sender.
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Bei
externer Modulation ist es jedoch erforderlich, einige Mittel zum
Linearisieren der elektrooptischen Eigenschaften des optischen Senders
bereitzustellen, um die Verzerrungsanforderungen für CATV-Anwendungen
zu erfüllen.
Bei vielen elektrooptischen Modulatoren ist die optische Intensität eine Raised-Cosine-Funktion
des elektrischen Eingangssignals. Um ein lineares Ausgangssignal
des elektrooptischen Modulators zu gewährleisten, wurden Vorwärtskopplungs-,
optische Linearisierungs- und Vorverzerrungsverfahren entwickelt.
Vorwärtskopplungsverfahren
sind jene, bei denen die Verzerrung des optischen Ausgangssignals
mit einem zweiten Laser oder elektrooptischen Modulator korrigiert wird,
um Verzerrungsaufhebungssignale zu erzeugen, die vor der Übertragung
zum optischen Ausgangssignal addiert werden. Vorverzerrungsverfahren
sind solche, bei denen das HF-Signal vor der Modulation des optischen
Ausgangssignals vorverzerrt wird, so dass die Vorverzerrungen die
durch den elektrooptischen Modulator erzeugten Verzerrungen aufheben,
was zu einem linearen optischen Ausgangssignal führt.
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Vorverzerrung
ist die wünschenswertere Technologie,
weil sie nicht die zusätzlichen
Kosten und die zusätzliche
Komplexität
eines zweiten Lasers oder elektrooptischen Modulators zur Verzerrungsaufhebung
aufweist. Bei Verwendung von Vorverzerrungsschaltungen mit offener
Schleife ist es jedoch schwierig, aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsveränderungen
und Veränderungen
anderer Parameter den erforderlichen hohen Grad der Verzerrungsaufhebung
zu erreichen. Daher ist ein adaptives Rückkopplungsregelsystem wünschenswert,
um die Vorverzerrung mit den sich ändernden Systemparametern einzustellen.
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Eine
Art adaptiver Rückkopplungsregelung, wie
im U.S.-Patent Nr. 5,161,044 beschrieben, umfasst das Addieren eines
oder mehrerer Pilotkleinsignale, die die Frequenzen F1 und F2 haben
können, zum
HF-Breitbandeingangssignal. Wie in 1 des Standes
der Technik dargestellt (gemäß 8 des '044-Patents),
werden ein optischer Photodetektor 905 und die synchronen
Detektoren 907 und 908 mit den Verzerrungsfrequenzen
(F2 ± F1
und 2F2 – F1) am
Ausgang des elektrooptischen Modulators 902 positioniert,
um die Intermodulationsverzerrung aus den zwei Kleinsignalträgern zu
erfassen. Die Intermodulationsverzerrung umfasst die Überlagerungsprodukte
zweiter und dritter Ordnung der zwei Kleinsignalträger. Die
Pilotsignale und ihre Oberschwingungs- und Intermodulationsprodukte
müssen
aus dem Band von CATV-Signalen, wie etwa dem Frequenzband unter
50 MHz, fallen.
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Die
Verzerrung durch Störprodukte
zweiter Ordnung (CSO) in jedem Kanal ist die Gesamtleistung der
separaten Summen- und Differenzfrequenzüberlagerungen der anderen Kanäle, die
in diesen Kanal fallen. Ein Videokanal mit 150 MHz und ein anderer
Videokanal mit 204 MHz zum Beispiel können ein Verzerrungsprodukt
zweiter Ordnung mit 54 MHz, der Differenzfrequenz, und mit 354 MHz,
der Summenfrequenz, erzeugen. Die Gesamtheit aller Überlagerungen
zweiter Ordnung, die in einen bestimmten Kanal fallen, ist das CSO
dieses Kanals. Eine Dreifachüberlagerung
ist ein Intermodulationsprodukt dritter Ordnung von zwei oder drei
Grundträgern,
die sich vereinigen, wie etwa (F1 ± F2 ± F3), (2F1 ± F2) usw.
Das CTB ist die Gesamtheit aller Überlagerungen, die in einen
bestimmten Kanal für einen
bestimmten Frequenzbereich fallen.
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Ein
Nachteil des Systems von 1 besteht darin, dass die Intermodulationsverzerrung
der zwei Kleinsignalträger
einen relativ niedrigen Leistungspegel hat, der in die Nähe oder
unter den minimal erfassbaren Pegel des Photodetektors und Photodetektorverstärkers fallen
kann, wodurch diese Verzerrung schwer zu erkennen ist. Folglich
sind eine sehr geringe Bandbreite und eine lange Integrationszeit erforderlich,
um die Empfindlichkeit zu erzielen, die erforderlich ist, um die
Niederpegelverzerrungskomponenten zu erkennen. Die Verzerrungskleinsignale können zwar
unter Anwendung von Synchrondemodulationsverfahren aus dem Rauschen
extrahiert werden, trotzdem können
HF-Schmalbandverstärker mit
hohem Dynamikbereich erforderlich sein, um eine geringe Versetzung
in der HF-zu-DC-Umformung des
Synchrondemodulators bereitzustellen.
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Ein
weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Verzerrung
des Fernsehbandes selbst eigentlich nicht gemessen wird, weil die
Oberschwingungs- und Intermodulationsprodukte aus Pilotträgern außerhalb
des CATV-Frequenzbandes kommen müssen.
Die Verzerrung des Fernsehbandes wird auf der Grundlage der Verzerrung
der Pilotkleinsignalträger
nur geschätzt.
Folglich können
die Korrekturen, die durch die Vorverzerrungsschaltung von 1 vorgenommen
werden, für
die Fernsehbandsignale nicht genau sein, obwohl sie für die Außerband-Pilotträger genau
sind.
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Verwiesen
sei auf WO9628936, das die vorcharakterisierenden Merkmale der vorliegenden
Erfindung offenbart.
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Kurze Darstellung der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur adaptiven Vorverzerrungsregelung
beschrieben, in denen die durch Fernsehbandsignale erzeugte Verzerrung
gemessen wird. Außerdem
ist das durch die Fernsehsignale erzeugte Verzerrungssignal ein
Signal mit relativ hohem Pegel, aus dem die erforderlichen Vorverzerrungsregelsignale
einfacher verarbeitet werden können.
Darüber
hinaus erkennt die adaptive Vorverzerrungsregelschaltung sowohl
die Amplitude als auch die Polarität der Verzerrung innerhalb
des optischen Ausgangssignals, wodurch die Regelschaltung in die
Lage versetzt wird, zu bestimmen, wie viel die Vorverzerrungsschaltung
einzustellen ist und in welcher Polarität sie einzustellen ist.
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Ein
faseroptisches CATV-Übertragungssystem
gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
umfasst eine optische Quelle zur Bereitstellung eines optischen
Signals; einen Vorverzerrer zum Erzeugen eines Verzerrungsaufhebungssignals
in Reaktion auf ein Hochfrequenzeingangssignal; einen elektrooptischen
Modulator zum Empfangen des optischen Signals und der Vorverzerrer-HF-
und DC-Ausgangssignale und zum Modulieren des optischen Signals
in Reaktion auf das Signal; und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung
zum Bereitstellen eines Vorverzerrungsaufhebungsregelsignals und
einer Modulationsvorspannungsregelung für den Vorverzerrer. Die adaptive
Vorverzerrungsregelschaltung umfasst einen Empfänger zum Empfangen des modulierten
optischen Signals, das durch den Modulator ausgegeben wird; ein
Bandpassfilter zum Filtern des modulierten optischen Signals, um
eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten; einen Verzerrungsgenerator
zum Empfangen des zu übertragenden HF-Signals
und zum Erzeugen einer zweiten Verzerrungskomponente in Reaktion
auf das HF-Eingangssignal; einen Mischer zum synchronen Demodulieren eines
Produktes der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein
Korrektursignal zu erhalten; und einen Integrator zum Empfangen
des Korrektursignals und zum Erzeugen des Vorverzerrungsregelsignals
und Vorspannungsregelsignals in Reaktion darauf. Die Amplitude des
Verzerrungsaufhebungssignals, das durch den Vorverzerrer produziert
wird, wird in Reaktion auf das Vorverzerrungsregelsignal eingestellt,
wodurch die Verzerrung ungeradzahliger Ordnung des übertragenen
optischen Signals verringert wird. Die Modulatorvorspannung zum
elektrooptischen Modulator wird in Reaktion auf die Modulationsvorspannungsregelung
aus der adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung eingestellt, um die
Verzerrung geradzahliger Ordnung des übertragenen Signals zu verringern.
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Ein
Verfahren der bevorzugten Ausführungsform
zur adaptiven Regelung der Vorverzerrung in einem faseroptischen
Sender mit einem externen Modulator und einem Vorverzerrer umfasst
die Schritte des Erzeugens eines Vorverzerrungssignals in Reaktion
auf ein zu übertragendes
Hochfrequenzeingangssignal; des Modulierens eines optischen Signals
unter Verwendung des Vorverzerrungssignals; des Übertragens des modulierten
optischen Signals; des Empfangens des modulierten optischen Signals; des
Filterns des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente
zu erhalten; des Erzeugens einer zweiten Verzerrungskomponente unter
Verwendung des Hochfrequenzeingangssignals; des synchronen Demodulierens
eines Produkts der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um
ein Fehlerkorrektursignal zu erhalten; des Integrierens des Fehlerkorrektursignals,
um ein Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen; und des Integrierens
des Fehlerkorrektursignals, um das Vorverzerrersignal zu regeln,
wodurch die Verzerrung des modulierten optischen Signals verringert
wird.
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Auf
verschiedene zusätzliche
Vorteile und Neuheitsmerkmale, welche die Erfindung charakterisieren,
wird weiter in den nachfolgenden Ansprüchen hingewiesen. Zum besseren
Verständnis
der Erfindung und ihrer Vorteile sollte jedoch auf die beigefügten Zeichnungen
und die Beschreibung bezug genommen werden, welche die bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung veranschaulichen und beschreiben.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 stellt
ein Blockdiagramm eines bekannten optischen Senders bereit.
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2 stellt
ein Blockdiagramm eines optischen Senders bereit, der eine adaptive
Vorverzerrungsregelschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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3A, 3B und 3C stellen
Diagramme von Modulatoren zur Verwendung in dem optischen Sender
von 2 bereit.
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4 stellt
ein Funktionsblockdiagramm des Betriebs einer adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung bereit.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Mit
Bezug auf 2 umfasst ein Sender zur Verwendung
in einem faseroptischen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
eine optische Quelle 101, einen Vorverzerrer 102,
einen externen Modulator 103 und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung 104.
Kommunikationssystem, wie hierin verwendet, bezieht sich allgemein
auf ein System zum Übertragen
von Informationen von einem Punkt zu einem anderen. Die Informationen
können
Analogvideo, Analogaudio, Digitalvideo, Digitalaudio, Textdienste
wie etwa Nachrichtenartikel, Sportergebnisse, Börsennotierungen und Wetterberichte,
elektronische Nachrichten, elektronische Programmhinweise, Datenbankinformationen,
Software einschließlich
Spielprogramme und Wide Area Network-Daten umfassen, sind aber nicht
darauf beschränkt.
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Die
optische Quelle 101 kann zum Beispiel ein Hochleistungslaser
mit verteilter Rückkopplung (DFB)
und schmaler Linienbreite oder ein dioden-gepumpter Festkörperlaser
sein, die im Handel von vielen in- und ausländischen Herstellern bezogen
werden können.
Die optische Quelle 101 erzeugt einen optischen Träger 105,
der nachfolgend durch den elektrooptischen Modulator 103 in Übereinstimmung mit
einem Hochfrequenz-(HF)-Signal 107, zum Beispiel einem
HF-Fernsehbandsignal, intensitätsmoduliert
wird. Der Modulator 103 moduliert hauptsächlich den
optischen Träger 105 in
Reaktion auf sowohl das Eingangs-HF-Fernsehbandsignal als auch das
Vorverzerrungssignal, das durch einen nachfolgend ausführlich beschriebenen
Vorverzerrer 102 bereitgestellt wird. Folglich moduliert
der Modulator 103 den optischen Träger 105 in Übereinstimmung
mit einem vorverzerrten HF-Signal.
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Der
elektrooptische Modulator 103 weist eine Raised-Cosine-Reaktion
auf, so dass sich die Intensität
des Ausgangssignals aus dem Modulator 103 wie der Sinus
der HF-Eingangsamplitude ändert. Obwohl
andere Modulatoren verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ist es trotzdem vorzuziehen, dass
sich die Intensität
des Ausgangssignals des elektrooptischen Modulators 103 linear
mit der HF-Eingangssignalamplitude ändert.
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Der
Modulator 103 kann ein einstufiger Mach-Zehnder(MZ)-Interferometermodulator
(MZI) sein, der entweder mit einem einzelnen oder mit einem doppelten
komplementären
Ausgang versehen ist.
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Ein
MZI-Aufbau mit einem Ausgang weist eine Y-Verzweigung oder einen
1 × 2-Richtkoppler am Eingang
mit einem Y-Verzweigung-Interferometer am Ausgang auf, wie in 3A gezeigt
wird. Der MZI mit einem Ausgang umfasst einen polarisationserhaltenden
(PM) Fasereingang 301, einen HF-Anschluss 302,
einen Vorspannungsanschluss 303, und einen Standardmonomode-Faserausgang 304.
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Ein
MZ-Aufbau mit komplementärem
Ausgang weist eine Y-Verzweigung oder einen Richtkoppler am Eingang
und einen 2 × 2-Richtkoppler
am Ausgang auf, wie in 3B gezeigt wird. Solche Modulatoren
weisen ein nichtlineares Raised-Cosine-Eingang-Ausgang-Übertragungsmerkmal mit sehr
hohem Extinktionsverhältnis
(Ein-zu-Aus-Übertragungsverhältnis) auf.
Der MZI mit doppeltem Ausgang weist einen PM-Fasereingang 310, einen HF-Anschluss 311,
einen Vorspannungsanschluss 312, einen Photodetektor 313 und
zwei SM-Faserausgänge 314 und 315 auf.
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Da
dem Y-gespeisten Gegentaktmodulator mit doppeltem Ausgang ein zusätzlicher
Ausgang zur Verteilung von AM-VSB-Mehrkanalsignalen zur Verfügung steht,
wird er gegenüber
dem MZI mit einem Eingang bevorzugt. Ein polarisiertes Licht aus
einer Einfrequenzlaserquelle, wie etwa aus einer Halbleiterlaserquelle
mit verteilter Rückkopplung
(DFB), wird in den Eingangsanschluss des Modulators eingekoppelt.
Das optische Feld kann, während
es durch die zwei LiNbO3-Wellenleiterarme
passiert, phasenmoduliert werden, wenn ein HF-Signal durch den HF-Anschluss
mit einer eingestellten DC-Vorspannung angelegt wird (angelegt durch
den DC-Anschluss). Das optische Feld an jedem Wellenleiterarm ist
180° phasenversetzt,
bevor es durch den 2 × 2-Koppler oder durch
den Y-Verzweigung-Kombinator vereinigt wird. Zur maximalen optischen
Energieübertragung
durch die Modulatorarme wird der Polarisationszustand des ankommenden
optischen Feldes auf die Polarisationsachse (langsam oder schnell)
oder den Modulator ausgerichtet. Zur analogen Mehrkanal-CATV-Signalübertragung
wird die Vorrichtung spannungsmäßig am Quadraturpunkt, wo
die Linearität
maximiert wird, eingestellt. Wenn elektrooptische Modulatoren am
Quadraturpunkt betrieben werden, werden die Verzerrungskomponenten
zweiter Ordnung aufgehoben und nur Verzerrungskomponenten ungeradzahliger
Ordnung sind vorhanden.
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Die
inhärente
Nichtlinearität
dritter Ordnung des MZI kann durch Parallel- oder Reihenanordnung von
zwei MZI in Kaskade (auch bekannt als optisch linearisierter MZI), wie
in 3C gezeigt, aufgehoben werden. Der optisch linearisierte
MZI von 3C umfasst einen PM-Fasereingang 320,
einen ersten HF-Anschluss 321, einen ersten DC-Vorspannungsanschluss 322,
einen zweiten HF-Anschluss 323, einen zweiten DC-Vorspannungsanschluss 324 und zwei
SM-Faserausgänge 325 und 326.
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Unter
Bezugnahme auf 2 werden der Vorverzerrer und
HF-Verstärker 102 bereitgestellt, um
die Nichtlinearitäten
des elektrooptischen Modulators zu kompensieren. Der Vorverzerrer 102 empfängt ein
HF-Eingangssignal, welches das zu überfragende Fernseh- oder andere
Signal darstellt. In Reaktion auf das HF-Eingangssignal stellt der
Vorverzerrer 102 ein Signal für den elektrooptischen Modulator 103 mit
sowohl dem HF-Eingangssignal
(311 in 3B, zum Beispiel) als auch einer
DC-Vorspannung (312 in 3B zum
Beispiel) bereit. In Reaktion darauf verändern die Wellenleiter die
Amplitude des optischen Trägersignals,
das durch die optische Quelle 101 bereitgestellt wird.
Wenn die Ausgangssignale aus jedem Wellenleiter summiert werden,
ist das resultierende Signal ein so intensitätsmoduliertes Signal, das die
Intensitätsänderungen
dem HF-Eingangssignal
entsprechen.
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Eine
adaptive Vorverzerrungsregelschaltung 104 gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen optischen Empfänger 110 zum Empfangen
eines optischen Ausgangssignals aus dem Modulator 103; Schaltungen
zur Erzeugung von Verzerrungen zweiter und dritter Ordnung 111 und 112,
um jeweils Verzerrungssignale zweiter Ordnung und dritter Ordnung
zu erzeugen; Bandpassfilter 113, 114, 115 und 116;
Mischschaltungen 117 und 118; Tiefpassfilter 119 und 120 und
Integratoren 121 und 122.
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Funktionell
hat die Regelschaltung 104 zwei Teile. Der erste Teil ist
eine Korrekturkomponente zweiter Ordnung, die den Arbeitspunkt des
Modulators so regelt, dass das Ausgangssignal des Modulators 103 spannungsmäßig am "Quadraturpunkt" eingestellt wird
(null Grad der sinusförmigen Übertragungsfunktion),
an dem es keine Verzerrung zweiter Ordnung gibt. Daher stellt die
Korrekturkomponente zweiter Ordnung ein DC-Eingangssignal für den Vorverzerrer 102 bereit,
der wiederum die DC-Vorspannung
des Modulators 103 entsprechend einstellt. Die Korrekturkomponente
zweiter Ordnung der Regelschaltung 104 umfasst den optischen
Empfänger 110,
das Bandpassfilter 115, den Mischer 117, das Bandpassfilter 113,
den Generator für
Verzerrungen zweiter Ordnung 111, das Tiefpassfilter 119 und
den Integrator 121.
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Der
zweite Teil der Regelschaltung 104 ist eine Korrekturkomponente
dritter Ordnung, die die Parameter des Vorverzerrers 102 einstellt,
um die Aufhebung der Verzerrung dritter Ordnung, die durch die nichtlineare Übertragungsfunktion
des Modulators 103 erzeugt wird, zu erreichen. Die Korrekturkomponente
dritter Ordnung umfasst den optischen Empfänger 110, das Bandpassfilter 116,
den Mischer 118, das Bandpassfilter 114, den CTB-Verzerrungsgenerator 112,
das Tiefpassfilter 120 und den Integrator 122.
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Mehrere
verschiedene Arten von Generatoren für Verzerrungen zweiter Ordnung
und dritter Ordnung werden in
US
5481389 (US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 07/958,976,
eingereicht am 9. Oktober 1992) offenbart, dessen Inhalt hiermit
im Rahmen dieser Anmeldung vollumfänglich als geoffenbart gilt.
Jede der in dieser Anmeldung offenbarten Verzerrungserzeugungsschaltungen
kann in der adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung
104 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Andere Verzerrungsgeneratoren, die in
der Lage sind, genaue Intermodulationsverzerrung zweiter Ordnung
und dritter Ordnung zu erzeugen, können ebenfalls verwendet werden,
ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
Arbeitsweise der Regelschaltung 104 ist wie folgt. Das über die
optische Leitung zu übertragende
HF-Eingangssignal wird für
den Generator für Verzerrungen
zweiter Ordnung 111 und den Generator für Verzerrungen dritter Ordnung 112 bereitgestellt.
Der Generator für
Verzerrungen zweiter Ordnung 111 erzeugt eine Verzerrung
durch Störprodukte
zweiter Ordnung (CSO) infolge der Intermodulation der Träger des
HF-Eingangssignals. Diese CSO-Verzerrung wird an das Bandpassfilter 113 ausgegeben,
dessen Mittenfrequenz auf einer der CSO-Frequenzen unter dem Band
des HF-Eingangssignals (unter 50 MHz für NTSC-CATV-Übertragungen)
liegt, um die Überlastung
der folgenden Schaltungen durch die TV-Träger zu verhindern. Für den NTSC-CATV-Frequenzplan
werden die Träger
in Abständen
von 6 MHz angeordnet, und die CSO-Verzerrungskomponenten fallen
auf 6 MHz-Oberschwingungen von 6 MHz aufwärts durch das TV-Band. Eine
angemessene Frequenz für
das Bandpassfilter 113 wäre eine der 6 MHz-Oberschwingungen
von 6 bis 50 MHz.
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Ebenso
erzeugt der Generator dritter Ordnung 112 Verzerrungskomponenten
von Störprodukten
dritter Ordnung (CTB) aus dem HF-Eingangssignal. Diese CTB-Komponente wird an
das Bandpassfilter 114 ausgegeben, dessen Mittenfrequenz
ebenfalls unter dem Band des HF- Eingangssignals
liegt. Für
den NTSC-CATV-Frequenzplan werden die Träger um 1,25 MHz von 6 MHz-Oberschwingungen
versetzt. Das Übergewicht
von CTB-Komponenten ergibt sich aus Trägerkombinationen der Form F1
+ F2 – F3.
Diese CTB-Komponenten fallen auf Trägerfrequenzen und auf Frequenzen
von 1,25 MHz, 7,25 MHz, 13,25 MHz usw. Eine angemessene Frequenz für das Bandpassfilter 114 wäre eine
der CTB-Frequenzen
unter 50 MHz.
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Das
Ausgangssignal des Bandpassfilters 113 passiert zum Mischer 117.
Das Ausgangssignal aus dem Bandpassfilter 114 passiert
zum Mischer 118.
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Der
optische Empfänger 110 wird
an den Ausgang des Modulators 103 gekoppelt. Diese Vorrichtung
wandelt das optische Signal, das durch den Modulator 103 ausgegeben
wird, mittels einer Photodiode und eines Verstärkers in ein elektrisches Signal um.
Das resultierende elektrische Signal wird an die Bandpassfilter 115 und 116 angelegt.
Die Mittenfrequenz für
Filter 115 ist dieselbe wie für Filter 113, und die
Mittenfrequenz für
Filter 116 ist dieselbe wie für Filter 114. Die
Ausgangssignale der Filter 115 und 116 werden
jeweils für
die Mischschaltungen 117 und 118 bereitgestellt.
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Zum
Erkennen von Verzerrung zweiter Ordnung in dem modulierten optischen
Signal multipliziert die Mischschaltung 117 die Komponente
zweiter Ordnung, die durch den Generator für Verzerrungen zweiter Ordnung 111 erzeugt
wurde, mit dem Signal zweiter Ordnung aus dem Bandpassfilter 115.
Dieser Multiplikationsprozess demoduliert synchron die unerwünschte CSO-Verzerrung,
die durch die Intermodulation der HF-Träger
erzeugt wird, und führt
zu einem ersten Basisbandkorrektursignal. Wie allgemein bekannt
ist, führt
dieser synchrone Demodulationsprozess dazu, dass die Systemrauschbandbreite gleich
der Basisbandrauschbandbreite ist.
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Das
erste Fehlerkorrektursignal wird dann aus dem Mischer 117 an
ein Tiefpassfilter 119 ausgegeben, das eine Frequenzbegrenzung
im niedrigen Audio-Frequenzbereich
aufweisen kann. Das resultierende Fehlersignal wird an einen Integrator 121 angelegt.
Der Ausgang des Integrators 121 wird durch 102 mit
dem DC-Anschluss des Modulators 103 verbunden. Auf diese Weise
wird der Arbeitspunkt des Modulators so eingestellt, dass Temperaturänderungen
und Drift im Modulator kompensiert werden, um den Betrieb kontinuierlich
fest am Quadraturpunkt aufrechtzuerhalten, und die Verzerrung zweiter
Ordnung wird in dem optischen Ausgangssignal des Modulators 103 unterdrückt.
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Zum
Minimieren der Verzerrung dritter Ordnung aus dem modulierten optischen
Signal multipliziert die Mischschaltung 118 die Komponente
dritter Ordnung, die durch den Generator für Verzerrungen dritter Ordnung 112 erzeugt
wird, mit der Komponente dritter Ordnung (CTB) aus dem Ausgangssignal des
Modulators 103 und demoduliert synchron das Produkt der
zwei Wellenformen, um ein zweites Korrektursignal zu erhalten. Das
zweite Korrektursignal wird dann an ein Tiefpassfilter 120 ausgegeben,
das eine Frequenzbegrenzung im niedrigen Audio-Frequenzbereich aufweisen
kann. Der Integrator 122 erzeugt ein entsprechendes Vorverzerrungsaufhebungsregelsignal,
das für
den Vorverzerrer 102 bereitgestellt wird. Das Signal umfasst
sowohl Polaritäts-
als auch Amplitudeneinstellungen, die es dem Vorverzerrer 102 ermöglichen,
das HF-Signal so einzustellen, dass es die Verzerrung dritter Ordnung
in dem modulierten optischen Ausgangssignal kompensiert. Folglich
kann die Verzerrung dritter Ordnung aus dem optischen Ausgangssignal
eliminiert werden, ohne Verzerrungen höherer Ordnung in dem optischen
Ausgangssignal zu verursachen.
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Der
Betrieb der Verzerrungsgeneratoren 111 und 112 wird
in der US-Patentanmeldung
mit der laufenden Nummer 07/958.976, die am 9. Oktober 1992 eingereicht
wurde und deren Inhalt hiermit im Rahmen dieser Anmeldung vollumfänglich als
geoffenbart gilt, ausführlicher
beschrieben.
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Ein
Verfahren der adaptiven Vorverzerrungsregelung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf 2 und 4 beschrieben.
Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
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- 401
- Erzeugen
eines Vorverzerrungssignals in Reaktion auf ein zu übertragendes
HF-Eingangssignal;
- 402
- Modulieren
eines optischen Signals unter Verwendung des Vorverzerrungssignals;
- 403
- Übertragen
des modulierten optischen Signals;
- 404
- Empfangen
des modulierten optischen Signals;
- 405
- Filtern
des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente
zu erhalten;
- 406
- Erzeugen
einer zweiten Verzerrungskomponente unter Verwendung des HF-Eingangssignals;
- 407
- Synchrones
Demodulieren eines Produkts der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente,
um ein Fehlerkorrektursignal zu erhalten;
- 408
- Integrieren
des Fehlersignals, um ein Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen; und
- 409
- Integrieren
des Fehlersignals, um ein Regelsignal zu erzeugen, um das Vorverzerrersignal
zu regeln, wodurch die Verzerrung des modulierten optischen Signals
verringert wird.
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In
dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
können
die Verzerrungssignale zum Beispiel Verzerrungen zweiter Ordnung,
Verzerrungen dritter Ordnung, Verzerrungen fünfter Ordnung usw. sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die
bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte für
Fachleute ohne weiteres offensichtlich sein, dass Änderungen und
Modifikationen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne
vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt,
das die beigefügten
Ansprüche
solche Änderungen
und Modifikationen mit einschließen.