NL8320434A

NL8320434A - Vezeloptisch digitaal gegevenstransmissiestelsel.

Info

Publication number: NL8320434A
Application number: NL8320434A
Authority: NL
Original assignee: Kuhn Loughrey R
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-11-01
Also published as: USRE34676E; JPS61500698A; NL193600C; GB2161339A; GB8519984D0; WO1985002733A1; AU564104B2; SE8503764L; DE3390559T1; JPS59500026A; NL193600B; SE464791B; GB2161339B; SE8503764D0; JPH0828679B2; US4420842A; CA1215119A; EP0165242A4; AU2650884A; CH670177A5

Description

-1- 24925/JF/tv 8320434

Korte aanduiding: Vezeloptisch digitaal gegevenstransmissiestelsel.

Achtergrond van de uitvinding.

Gebied van de uitvinding.

5 De uitvinding heeft betrekking op digitale gegevenstransmissie- stelsels en op vezeloptische digitale gegevenstransmissiestelsels.

Beschrijving van de stand van de techniek.

Vezeloptische digitale transmissiestelsels zijn ontwikkeld, die een enorme capaciteit hebben om grote hoeveelheden informatie over een 10 enkel kanaal over te dragen, vanwege de grote bandbreedte, die kan worden gemoduleerd op een optisch draaggolfsignaal. Hoewel de bandbreedte van vezeloptische transmissiestelsels een enorm voordeel is in vergelijking met draad- of hoogfrequente transmissiemedia, zijn niettegenstaande digitale vezeloptische communicatiestelsels onderworpen aan problemen, 15 die worden veroorzaakt door signaalverzwakking gedurende transmissie en ruis.

De eenvoudigste vorm van het detecteren van digitale vezeloptische communicatie is door gebruik te maken van een drempeldetector, die elk signaal boven een gegeven drempel aftast als een informatiebit en elk 20 signaal beneden de drempel als de afwezigheid van een bit. Drempeldetec-toren zijn niet in staat betrouwbaar onderscheid te maken tussen ruis-pulsen met een hoge amplitude en de overgedragen digitale gegevens. Bovendien kan, zelfs ofschoon het optisch gecodeerde digitale signaal, dat is gekoppeld met het vezeloptische transmissiemedium voor een zender of 25 sectieversterker betrekkelijk vrij van ruis met een hoge amplitude kan zijn, het vezeloptische transmissiemedium het digitale signaal gedurende transmissie voldoende verzwakken om de digitale signaalamplitude dicht bij Of beneden het drempelniveau te doen dalen. Het is bijvoorbeeld bekend dat verzwakkingen van het digitale signaalniveau in een vezel-30 optisch transmissiemedium van tot 20 dB of meer kunnen optreden als een gevolg van lassen van "slechte" kwaliteit, die kunnen zijn veroorzaakt door een ontelbaar aantal factoren. Om digitale signaalverzwakking in vezeloptische transmissiemedia te minimaliseren, worden dure verbindings-klemmen gebruikt, die geschoolde arbeid vereisen om te worden ge-35 installeerd. Bovendien worden kostbare drempeldetectoren met een laag ruisniveau gebruikt om detectie van verzwakte digitale signalen mogelijk te maken. De problemen bij het detecteren van verzwakte digitale signalen, 8320434 -2- 24925/JF/tv gezonden op vezeloptische transmissiemedia, vereisen het gebruik van een groter aantal sectieversterkers om de digitale signaalamplitude te versterken, dan anders vereist zou zijn, indien drempeldetectoren betrouwbaar signalen met een lage signaalruisverhouding zouden kunnen detecteren.

5 Huidige vezeloptische communicatiestelsels maken gebruik van licht- uitzendende diodes, die worden bedreven op hoge vermogensniveaus, om een digitaal signaal op te wekken, dat is gemoduleerd tot een hoge amplitude.

Het bedrijf van de lichtuitzendende diodes op hoog vermogensniveau kan een vroegtijdig stukgaan ervan veroorzaken. Het bedrijf van de licht-10 uitzendende diodes op hoge vermogensniveaus is een gevolg van het vereiste, dat het amplitudeniveau van het optische signaal moet worden versterkt tot een voldoend hoog niveau om nauwkeurige drempeldetectie en vergrote afstand tussen sectieversterkers toe te laten.

Ten einde de inherente onbetrouwbaarheid van drempeldetectoren 15 bij het nauwkeurig detecteren van de digitale gegevens, die door een vezeloptisch transmissiemedium worden overgedragen, te vermijden, zijn in volgorde werkende meerderheids- of kiesinrichtingen gebruikt. Bij deze benadering wordt een digitaal signaal opgedeeld in een aantal delen, bijvoorbeeld 16, die elk worden "gekozen” door enkelniveau- of meer-20 niveaudrempeldetectoren. Indien een zeker aantal drempeldetectoren de aanwezigheid van een digitaal signaal bevestigt, dan wordt een vast digitaal signaal geregeneerd. Het nadeel van de in volgorde werkende kiesinrichtingen is hun kostenfactor geweest en ze zijn zeer gevoelig voor gegevenssnelheid.

25 Satelietcommunicatiestelsels zijn uitermate gevoelig voor problemen, veroorzaakt door onnauwkeurige detectie van digitale gegevens bij een zendstation, voorafgaand aan uitzending. Vanwege de bij benadering eenderde van een seconde, die is vereist om tussen twee grondstations via een relais van een geosynchroon in een baan zijnde sateliet te communiceren, 30 zal elke fout bij het detecteren van een digitaal signaal bij een grond-transmissiestelsel, dat via sateliet naar een ander grondstation moet worden gezonden, na overdracht het satelietcommunicatiestelsel confronteren met een moeilijk foutencorrectieprobleem. Tot op heden heeft correctie van gedetecteerde fouten, die zijn ontdekt na uitzending door een grondtrans-35 missiestelsel het bufferen vereist van grote hoeveelheden gegevens en ingewikkelde gegevensverwerking, vanwege de uitermate hoge transmissie-bitsnelheden, die karakteristiek worden gebruikt bij huidige sateliet- 83 2 0 4 34 \ -3- 24925/JF/tv multiplexcommunicatiestelsels. In de toekomst, waar het aantal grondstations, satelieten en gegevenssnelheden zijn geprojecteerd om in aanzienlijke mate toe te nemen voor digitale satelietcommunicatiestelsels, zal het vereiste van het nauwkeurig detecteren van digitale gegevens bij 5 grondstations voorafgaand aan uitzending zelfs dringender zijn, vanwege de geprojecteerde toeneming in informatie, die wordt gezonden. Een gegevenstransmissiestelsel dat economisch de transmissiesnelheid van onjuiste gegevens detecteert en vermindert, zal de hoeveelheid te bufferen gegevens en gegevensverwerkingsapparatuur, vereist voor het 10 corrigeren van onjuiste digitale gegevenstransmissie verminderen tot beneden dat, wat in huidige satelietstelsels is vereist. Aangezien er een enorm voordeel is om te communiceren met grondstations via een vezeloptisch transmissiemedium, vanwege bandbreedte- en kostenbeschouwingen, zou een zeer nauwkeurige detector voor het detecteren van vezeloptisch 15 overgedragen gegevens bij een grondstation van groot belang zijn bij het verbeteren van communicatie.

Thans worden werkwijzen, die worden gebruikt voor het helpen bij foutencorrectie, in toenemende mate complexer en duurder. Een hoofdnetwerktechniek, tijdmultiplexen, maakt scheiding van kanalen met een tijds-20 interval mogelijk, maar naarmate gegevenssnelheden toenemen, zijn dan niet alleen nauwkeurige klokken noodzakelijk om nauwkeurige tijdsintervallen te bepalen, maar kan nauwkeurige synchronisatie in de tijd tussen verschillende punten van een netwerk overweldigend drukkend en gevoelig voor storingen worden. Een andere netwerktechniek die de neiging heeft 25 drukkend te worden in de bestaande stand van de techniek is het gebruik van pariteitsbits en/of adresinformatiebits, die voorafgaan aan een stroom/pakket gegevensbits of daarop volgen. Pariteitsbits in combinatie met protocolbits zijn nu belastende gegevensstromen (in het bijzonder wanneer er meer dan honderden gegevensinitiërende inrichtingen in een 30 netwerk zijn) met vaste gegevens, die tot 20% en zelfs tot 40% van de over te dragen gegevens bedragen. Al deze vaste gegevens moeten worden behandeld, opnieuw behandeld en worden gescheiden van feitelijke gegevens.

Frequentiesleutelen is een bekende modulatietechniek voor het overdragen van digitale gegevens, die twee discrete frequenties gebruikt 35 om de hoge en lage niveaus van een digitaal signaal te coderen. De signaalopmaak, oftewel het signaalformaat van het frequentiesleutelen draagt geen vaste amplitudecomponent over, die de bitpositie van hoog 8320434 -A- 24925/JF/tv niveau vertegenwoordigt en geen extra informatie, zoals de onderhavige uitvinding. Stelsels, die gebruik maken van frequentiesleutelen zijn niet verenigbaar met bestaande digitale gegevensoverdrachtstelsels, die PCM detecteren door drempeldetectie.

5 Samenvatting van de uitvinding.

De onderhavige uitvinding is een digitaal communicatiestelsel, dat in de voorkeursuitvoeringsvorm ervan een digitaal vezeloptisch communicatiestelsel is. Het vezeloptische communicatiestelsel van de onderhavige uitvinding kan het digitale gegevenssignaal bij een ont-10 vanger overdragen en nauwkeurig detecteren, zelfs wanneer het optische signaal gedurende transmissie is verzwakt. De mogelijkheid van de onderhavige uitvinding nauwkeurig digitaal overgedragen gegevens bij de ontvanger te detecteren, vermindert de noodzaak aan zeer dure opdelingen in het vezeloptische transmissiemedium, hetgeen tijd en geschoolde 15 arbeid vereist om te implementeren, detectoren met een "laag" ruisniveau en geringe afstanden tussen sectieversterkers om te verzekeren dat het signaalniveau niet wordt verzwakt beneden een niveau, waarop nauwkeurige detectie kan worden gemaakt.

In overeenstemming met de uitvinding wordt bij de zender een 20 samengesteld signaal opgewekt, dat de in de tijd samenvallend som van de niet gelijk aan nul zijnde amplitudes van het te zenden digitale signaal en een in de tijd veranderend signaal is, dat ten minste elke niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal codeert.

Het samengestelde signaal moduleert een optisch draaggolfsignaal, dat 25 is gekoppeld met een vezeloptisch transmissiemedium. Het in de tijd veranderende signaal kan, maar is daartoe niet beperkt, een enkel salvo van wisselstroom met constante frequentie zijn. Het in de tijd veranderende signaal kan een bekend analoge of digitale codeeropmaak hebben, met het oog op de grote bandbreedte, die in een vezeloptisch communicatie-30 systeem ter beschikking staat.

De ontvanger is ontworpen om aan te spreken op de frequentie of frequenties van het in de tijd veranderende signaal, die zijn vervat in de gemoduleerde optische draaggolf. Bij de ontvanger geeft de detectie van elk in de tijd veranderend signaal de ontvangst van een 35 niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal aan. Er is in de ontvanger voorzien in een orgaan voor het opwekken van een puls in responsie op de detectie van elk in de tijd veranderend signaal voor 8320434 -5- 2A925/JF/tv A.

het opwekken van het gezonden digitale signaal en voor het detecteren van informatie naast de aanwezigheid van een niet gelijk aan nul zijnde amplitude, die in het in de tijd veranderende signaal is gecodeerd.

De in de tijd met de niet gelijk aan nul zijnde amplitudes van 5 het digitale signaal samenvallende overdracht van het in de tijd veranderende signaal heeft voordelen. Door het ontwerpen van de ontvanger om aan te spreken op een smal frequentiebereik, dat de grondfrequentie of -frequenties van het in de tijd veranderende signaal omgeeft, kan de mogelijkheid digitale signalen met een lage amplitude te detecteren, worden 10 verbeterd ten opzichte van die, mogelijk met drempeldetectoren. Daarnaast kan de detectie van de grondfrequentie of -frequenties van het in de tijd veranderende signaal worden geïmplementeerd door gebruik te maken van conventionele elektronische onderdelen, zonder gegevensverwerking te vereisen. De onderhavige uitvinding is verenigbaar met bestaande vezel-15 optische digitale transmissiestelsels, die niet zijn ontworpen om aan te spreken op de in de tijd veranderende component van het samengestelde signaal. Conventionele drempel- of "kies"-inrichtingen kunnen worden gebruikt om het digitale deel van het samengestelde signaal te detecteren, zonder enige verstoring door de in de tijd veranderende component, die 20 kan worden genegeerd.

Met het oog op de enorme bandbreedte, die aanwezig is in vezel-optische digitale communicatiestelsels, kan de in de tijd veranderende signaalcomponent van het samengestelde signaal worden gebruikt om grote hoeveelheden extra informatie over te dragen, die zouden kunnen worden 25 gebruikt om informatie te communiceren aan de ontvanger, die fasciliteiten voor foutendetectie, de identificatie van de zender heeft, of een voorrang van communicatie tussen verschillende delen van het stelsel tot stand brengt in overeenstemming met bekende meerstationsgegevens-communicatietechnieken. Het dient te worden begrepen dat er geen be-30 perking is aan het type informatie dat kan worden overgedragen in de in de tijd veranderende signaalcomponent van het samengestelde signaal.

Nu volgen definities van termen, die in de beschrijving worden gebruikt. Een samengesteld signaal is de som van de niet gelijk aan" nul zijnde amplitudes van het over te dragen digitale signaal en een 35 in de tijd veranderend signaal, dat een signaal is, dat in amplitude verandert over het tijdsinterval dat een niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal aanwezig is. Samenvallend in de tijd of 8320434 -6- 24925/JF/tv tijdgelijkheid definieert een tijdsinterval, gedurende welk niet gelijk aan nul zijnde amplitudes van het digitale signaal en het in de tijd veranderende signaal gelijktijdig aanwezig zijn. Het in de tijd veranderende signaal kan periodiek een amplitude hebben, die tot nul is gedaald, 5 gedurende elke niet aan nul gelijk zijnde amplitude van het digitale signaal en als in de tijd samenvallend of tijdgelijk worden beschreven. Optisch draaggolfsignaal is een bandbreedte van elektromagnetische straling, die kan worden overgedragen door een optisch transmissiemedium. Optisch transmissiemedium is een geleid- of niet-geleid fysisch medium 10 voor het transporteren van een optisch draaggolfsignaal, waaronder vezel-optica, geïntegreerde optica en atmosferisch- en ruimtemedium.

Korte beschrijving van de tekening.

Fig. 1 toont een eerste uitvoeringsvorm van een vezeloptisch digitaal communicatiestelsel volgens de onderhavige uitvinding, dat 15 gebruikt maakt van een lichtuitzendende diode als een inwendig gemoduleerde bron van optische draaggolfsignaal;

Fig. 2 toont een tweede uitvoeringsvorm van een vezeloptisch digitaal communicatiestelsel volgens de onderhavige uitvinding, dat een laser gebruikt als een ononderbroken golfbron van een optisch 20 draaggolfsignaal met extern gemoduleerde ononderbroken golfbundels;

Fig. 3 toont voorbeelden van het samengestelde signaal, dat bij de onderhavige uitvinding kan worden gebruikt; en

Fig. 4 toont een in de tijd veranderend signaaldetector, die kan worden gebruikt om het overgedragen of gezonden samengestelde 25 signaal te detecteren.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen.

Fig. 1 laat een eerste uitvoeringsvorm 10 van de onderhavige uitvinding zien, die een optische draaggolf gebruikt, die wordt uitgezonden door een lichtuitzendende diode, om digitale gegevens op een 30 vezeloptisch transmissiemedium 12 tussen een zender 14 en een ontvanger 16 over te dragen.

Een zender volgens de eerste uitvoeringsvorm is ingericht om te worden gekoppeld met een bron van digitale gegevens 18, die dienen te worden overgedragen. De bron van gegevens kan een computer zijn of een 35 andere bron, die binaire gegevens met een gelijk aan nul zijnd amplitude-niveau en een niet gelijk aan nul zijnd amplitudeniveau opwekt, om in overeenstemming met conventionele codeertechnieken twee 8320434 -7- 24925/JF/tv signaaltoestanden te coderen. De bron van digitale gegevens is gekoppeld met een in de tijd veranderend signaalgenerator 20, die in deze uitvoeringsvorm een salvoöscillatie met een duur, die niet langer is dan de niet gelijk aan nul zijnde amplitude van de individuele gegevensbits 5 opwekt, die zijn gekoppeld met de in de tijd veranderende signaalgenerator. De oscillatiefrequentie van de in de tijd veranderende signaalgenerator is gekozen voldoende hoog te zijn, opdat verschillende oscillatie-perioden zullen zijn voltooid gedurende de periode van tijdgelijkheid tussen elke niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal 10 en het in de tijd veranderende signaal, dat wordt gebruikt om ten minste de aanwezigheid van de niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal te coderen. De uitgang van de in de tijd veranderende signaalgenerator 20 is gekoppeld met een versterker 22, die de door de in de tijd veranderende signaalgenerator opgewekte gesleutelde oscillaties 15 optelt bij de niet gelijk aan nul zijnde amplitudes van het digitale gegevenssignaal. Het niveau van het samengestelde signaal op alle tijdstippen is bij voorkeur gekozen boven het detectiedrempelniveau van bestaande PCM-detectiestelsels. Het samengestelde uitgangssignaal 24 van de versterker is gekoppeld met lichtuitzendende diode 26, die een 20 optisch draaggolfsignaal opwekt, dat in intensiteit is gemoduleerd in overeenstemming met het samengestelde signaal. De gemoduleerde optische draaggolf is gekoppeld met een vezeloptisch transmissiemedium 12, dat de zender 14 met de ontvanger 16 koppelt. Het dient te worden begrepen dat elk van de elementen, gebruikt in de zender, van conventioneel 25 ontwerp is.

De ontvanger 16 werkt om de gemoduleerde optische draaggolf te detecteren, die door het vezeloptische transmissiemedium 12 is gezonden. De detectie van de gemoduleerde optische draaggolfontvanger bevat een lichtdetector 30, die een pin-fotodetector, fototransistor, 30 lawinefotodiode, lawinedoorgrijpfotodiode, fotoversterkerbuis bevat of elke andere inrichting, die een uitgangsspanning opwekt in responsie op veranderingen in intensiteit van de gemoduleerde optische draaggolf.

Het optische signaal van de lichtdetector 30 is gekoppeld met een versterker 32, die een lineaire versterkingskarakteristiek heeft voor 35 het opwekken van een uitgangssignaal met voldoende versterking om detectie van de in de tijd veranderde signaalcomponent van het samengestelde signaal toe te staan. De uitgang van de versterker 32 is gekoppeld 8320434 -8- 24925/JF/tv met een in de tijd veranderend signaaldetector 34, die werkt als een fasevergrendelde lus. De in de tijd veranderende signaalgenerator 34 kan een Signetics NE 560 schijfje zijn, dat zal aanspreken op tonen, die in frequentie veranderen van bij benadering 1 Hz tot en met 15 Hz of een 5 EXAR S 200, die aanspreekt op frequenties tot aan 30 MHz. De in de tijd veranderende signaaldetector 34 resoneert in responsie op de grond-frequentie of -frequenties van de door de in de tijd veranderende signaalgenerator 20 opgewekte tonen. De in de tijd veranderende signaaldetector 34 heeft twee uitgangen, waarbij de eerste 36 is voor informatie, anders 10 dan het gedetecteerde digitale signaal en de tweede 38 een pulsreeks is, die overeenkomt met de overgedragen digitale gegevens. De tweede uitgang 38 is gekoppeld met een pulsvormingsschakeling 39> zoals een monostabiele multivibrator, die de uitgang van de in de tijd veranderende signaalgenerator omzet in een reeks pulsen met een snelle stijgtijd. De mono-15 stabiele multivibrator kan een Texas Instruments LS 221 zijn. De pulsen van pulsvormingsschakeling 39 kunnen worden verwerkt door gegevens-verwerkingsapparatuur, enz.. Detectie van een ontvangen bit kan worden verbeterd, zelfs ofschoon de totale amplitude van het samengestelde signaal is verzwakt tot een niveau, dat drempeldetectie moeilijk maakt.

20 Beduidende detectieverbetering zou optreden, wanneer de ruisverdeling afneemt, typerend bij hogere frequenties dan de gegevenssnelheid. Daarnaast kan de in de tijd veranderende signaalgenerator 20 een ander conventioneel detectieschakelingssysteem bevatten, dat is ontworpen om aan te spreken op elke codeeropmaak, die bij de zender wordt gebruikt door de in de tijd 25 veranderende signaalgenerator 20. In de in de tijd veranderende component van het samengestelde signaal vervatte informatie zou kunnen worden gebruikt voor identificatie van de zender, foutencontrole of het vaststellen van de voorrang van de zender in het totale communicatiestelsel, enz..

Fig. 2 laat een tweede uitvoeringsvorm 40 van de onderhavige 30 uitvinding zien. Dezelfde delen in fig. 1 en 2 zijn aangegeven door dezelfde verwijzingsgetallen. De ontvangers 16 van fig. 1 en 2 zijn identiek. Een ononderbroken golflaser 42 wordt gebruikt als de bron van de optische draaggolf. De uitgaande lichtbundel 44, die wordt opgewekt door laser 42 wordt afgebeeld op een optische modulator 44, die bij 35 voorkeur een Stark-,Pockels- of Braggcel is, maar daartoe niet is beperkt.

De optische modulator 46 wekt een uitgaande lichtbundel op, die wordt afgebeeld op het vezeloptische transmissiemedium 12 om het samengestelde 8320434 -9- 24925/JF/tv signaal, dat is opgewekt door de bron van digitale gegevens 18, in de tijd veranderende signaalgenerator 20 en sommeerversterker 22 over te dragen, op dezelfde manier als beschreven in combinatie met fig. 1 hierboven. De uitgang van de sommeerversterker 22 is gekoppeld met de optische 5 modulator 44 om de door de laser 40 opgewekte optische draaggolf in overeenstemming met het door sommeerversterker 22 opgewekte samengestelde uitgangssignaal te moduleren.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot het type extra informatie dat in het in de tijd veranderende signaal wordt gezonden, 10 noch tot het type in de tijd veranderende signaal dat wordt gebruikt.

Hoewel de uitvoeringsvormen van fig. 1 en 2 bijvoorbeeld een toon met een enkele frequentie gebruiken om de aanwezigheid van een niet gelijk aan nul zijnde amplitude in het digitale signaal zonder het transporteren van extra informatie aan te geven, zou de frequentie van de toon in fig.

15 1 en 2 ook de identiteit van de zender kunnen coderen door het toewijzen van een unieke frequentie aan elke zender. De in de tijd veranderende signaalgenerator 20, die wordt gebruikt voor het coderen van extra informatie, zou een analoge of digitale signaalgenerator kunnen zijn, die wordt geactiveerd in responsie op de aanwezigheid van elke niet 20 gelijk aan nul zijnde amplitude in het over te dragen digitale signaal.

In het bijzonder, maar niet daartoe beperkt, kan het in de tijd veranderende signaal een digitaal signaal met een bekende opmaak zijn, een enkele frequentiesalvo, aanwezig tijdens de duur van elk niet gelijk aan nul zijnd niveau van het digitale signaal, een reeks salvo's met 25 een enkele frequentie, die zijn gescheiden door gelijk aan nul zijnde amplitudeintervallen gedurende de duur van elk niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveau van het over te dragen digitale signaal, een reeks salvo's met verschillende frequentie, die zijn gescheiden door gelijk aan nul zijnde amplitudeintervallen gedurende de duur van elk niet gelijk aan 30 nul zijnd amplitudeniveau van het over te dragen digitale signaal. Indien de in de tijd veranderende component digitale informatie bevat, kan de in de tijd veranderende signaalgenerator 34 worden geprogrammeerd om zekere patronen digitale informatie te herkennen, die kunnen worden onderscheiden, zelfs wanneer het samengestelde signaal is verzwakt. De 35 aard van het in de tijd veranderende signaal, dat bij de zender 14 wordt opgewekt, schrijft het ontwerp van de in de tijd veranderende signaalgenerator van de ontvanger 16 voor. Voor elk type in de tijd veranderende % Λ 1 0 4 3 4 -10- 24925/JF/tv signaalgenerator 20 bij de zender, zal er een overeenkomstige in de tijd veranderende signaaldetector 34 bij de ontvanger 40 zijn, die is ontworpen om de digitale gegevens en alle andere informatie, die is gecodeerd in het in de tijd veranderende signaal te detecteren.

5 Fig. 3a, 3b, 3c en 3d laten voorbeelden van samengestelde signaalopmaken of -formaten zien, die kunnen worden gebruikt bij de onderhavige uitvinding. Fig. 3a laat een samengesteld signaal 24 met een hoogniveaucomponent 50 zien, die een hoogniveaubit vertegenwoordigt en een sinusvormige toon 52 met een enkele frequentie, die aanwezig is 10 tijdens de gehele duur van het hoogniveausignaal. De frequentie van de toon 52 kan worden gekozen om informatie te coderen. Fig. 3b laat een samengesteld signaal 24 met een hoogniveaucomponent 50 en een aantal sinusvormige tonen 54 met een enkele frequentie zien. Het aantal en patroon van de tonen 54 wordt gebruikt om extra informatie te coderen.

15 Fig. 3c laat een samengesteld signaal 24 met een hoogniveaucomponent 50 en een aantal tonen 56 met elk een andere frequentie zien. De tonen 56 worden gebruikt voor het coderen van extra informatie. Het door fig.

3a, 3b en 3c vertegenwoordigde samengestelde signaal 24 kan worden opgewekt door standaardfrequentiesynthese. De in de tijd veranderende signaal-20 generator 20 kan een geprogrammeerd EXAR C 200-schijfje gebruiken, dat in combinatie met 74 LS293 tellers kan worden geprogrammeerd om frequenties tot aan 30 MHz op te wekken. Fig. 3d laat een samengesteld signaal met een hoogniveaucomponent 50 en een PCM-signaal 58 zien. Het PCM-signaal 58 wordt gebruikt om extra informatie over te dragen. Het samengestelde 25 signaal 24, vertegenwoordigd door fig. 3, kan worden opgewekt door de in de tijd veranderende signaalgenerator 20, dat kan worden opgewekt door het kwadrateren of rechthoekig maken van de uitgang van de voor het opwekken voor de modulatie van fig. 3c beschreven frequentiesynthesizer.

Fig. 4 laat een in de tijd veranderende signaaldetector 34 zien, 30 die kan worden gebruikt in de uitvoeringsvormen van fig. 1 en 2. Het ingangssignaal 63 voor fig. 4 wordt opgewekt door de versterker 32 van fig. 1 en 2. Het ingangssignaal 63 is gelegd aan een eerste kanaal 60, dat een versterkingsfactor heeft, die is gekozen in overeenstemming met de hieronder beschreven versterkingskarakteristiek. De uitgang van de 35 versterker 64 is gelegd aan een sommeerversterker 66. Het ingangssignaal is eveneens gelegd aan een tweede kanaal 68, dat is voorzien van een fasevergrendelde lus 70, die is ontworpen om te resoneren in responsie 8320434 -11- 24925/JF/tv op de grondfrequentie van het in de tijd veranderende signaal van fig.

3a. De uitgang van de fasevergrendelde lus 70 is gelegd aan een versterker 72 met een versterkingsfactor, die is gekozen in overeenstemming met de hieronder beschreven versterkingskarakteristiek. De uitgang van versterker 5 72 is gelegd aan een detector 74, die de uitgang van de fasevergrendelde lus gelijkricht om een gelijkstroomniveausignaal op te wekken, dat is gelegd aan de sommeerversterker 66. De uitgang van de sommeerversterker 66 is gelegd aan een drempeldetector 76, die een Schmitt-trekker heeft, die een signaal opwekt, dat is gelegd aan de monostabiele multivibrator 10 39 van fig. 1 en 2. De in de tijd veranderende signaalgenerator zal n-1 extra kanalen hebben, waarbij n het aantal verschillende frequentietonen is, dat wordt gebruikt in de samengestelde signalen 24 van fig. 3c. Elk extra kanaal is van identiek ontwerp met betrekking tot kanaal 2, met uitzondering dat de fasevergrendelde lus 70 van elk extra kanaal is 15 ontworpen om aan te spreken op een andere toon van de frequenties, aanwezig in het signaal van fig. 3c.

De verhouding van de versterkingsfactoren van de versterkers 64 en 72 is in overeenstemming met de volgende betrekking gekozen: 20 versterkingsfactor van versterker 64 m ^kanaal 2 versterkingsfactor van versterker 72 Nkanaal 1 , waarbij m de modulatiediepte van het in de tijd veranderende signaal met betrekking tot de amplitude van het niet gelijk aan nul zijnde 25 niveau is en N het ruisniveau van de van toepassing zijnde kanalen is.

Wanneer de versterkingsfactoren van de respectieve kanalen in overeenstemming met de voorgaande verhouding zijn gekozen, is de waarschijnlijkheid van detectiefouten verkleind. Wanneer meer dan een frequentie wordt gebruikt in het in de tijd veranderende signaal, kan de verster-30 kingsfactor van de extra kanalen worden gekozen in overeenstemming met de voorgaande betrekking, met de substitutie van de geschikte grootheden voor elk extra kanaal.

Het signaal van fig. 3d kan worden gedetecteerd door een in de tijd veranderende signaaldetector 34, die een digitale computer is, 35 die is geprogrammeerd op een standaardwijze, om een bitstroom te detecteren, welke detectie in gang wordt gezet door de voorflank van het PCM-signaal.

8320434 * -12- 24925/JF/tv

Extra uitvoeringsvormen.

Hoewel de voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding vezeloptische digitale communicatiestelsels zijn, kan de uitvinding worden gebruikt in optische communicatiemedia zonder optische vezel, 5 zoals microgolf. Om een microgolfcommunicatiemedium te gebruiken, moet bij de zender worden voorzien in de bron van microgolven en een geschikte modula.tor en bij de ontvanger moet worden voorzien in een geschikte detector van microgolven en een detector van het in de tijd veranderende signaal.

10 De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot een bepaalde vorm van het moduleren van de optische draaggolf. Hoewel dus de optische modulatoren van de uitvoeringsvorm van fig. 1 en 2 intensiteitsmodulatie gebruiken, zouden andere modulatievormen kunnen worden gebruikt, zoals het polariseren van het optische draaggolfsignaal in overeenstemming met 15 de verandering van het samengestelde signaal, zonder buiten de strekking van de uitvinding te komen.

De uitvinding is niet beperkt tot de transmissie van een bepaald formaat digitale gegevens.

Hoewel de voorkeursuitvoeringsvorm van het optische transmissie-20 medium, die in de uitvoeringsvormen van fig. 1 en 2 is besproken vezel-optica is, dient het te worden begrepen dat de uitvinding andere optische transmissiemedia kan gebruiken.

83 2 C4 3 4

Claims

1. Zender voor gebruik in een digitaal gegevenstransmissiestelsel met een zender, een optisch transmissiemedium en een ontvanger, omvattende: 5 (a) middelen voor het opwekken van een in de tijd variërend signaal dat in de tijd samenvalt met de niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus van een digitaal signaal met gelijk aan nul en niet gelijk aan nul zijnde amplitudes, waarbij het in de tijd variërende signaal wordt gebruikt om ten minste het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde digitale 10 amplitudes van het digitale signaal te coderen; (b) middelen voor het combineren van twee ingangssignalen in een in de tijd samenvallend samengesteld uitgangssignaal, waarbij het eerste ingangssignaal afkomstig is van een bron van een digitaal signaal, dat dient te worden overgedragen en het tweede ingangssignaal afkomstig .is 15 van de middelen voor het opwekken 'van het in de tijd variërende signaal; en (c) met de middelen voor het combineren gekoppelde middelen voor het opwekken van een optisch signaal, dat in amplitude in overeenstemming met het samengestelde signaal varieert.

2. Zender voor gebruik in een digitaal gegevenstransmissiestelsel met een zender, een optisch transmissiemedium en een ontvanger, omvattende: (a) middelen voor het opwekken van een in de tijd variërend signaal, dat in de tijd samenvalt met niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus van een digitaal signaal met gelijk aan nul en niet gelijk aan nul zijnde 25 niveaus, waarbij het in de tijd variërende signaal wordt gebruikt om ten minste het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitudes van het digitale signaal te coderen; (b) middelen voor het combineren van twee ingangssignalen in een samengesteld uitgangssignaal, waarbij het eerste ingangssignaal afkomstig 30 is van een bron van een digitaal signaal, dat dient te worden overgedragen en de tweede ingang is gekoppeld met de middelen voor het opwekken van het in de tijd variërende signaal; (c) middelen voor het opwekken'van een bundel van een optisch draaggolfsignaal, die zijn ingericht om te worden gekoppeld met het 35 optische transmissiemedium, dat wordt gebruikt voor het overdragen van het digitale signaal; en (d) in de bundel geplaatste middelen, die aanspreken op de middelen 8320434 -14- 24925/JF/tv voor het combineren voor het moduleren van de bundel met het samengestelde signaal.

3. Zender volgens conclusie 1 of 2, waarbij de middelen voor het combineren een versterker omvatten.

4. Zender volgens conclusie 1 of 2, waarbij het in de tijd variërende signaal het optreden van de niet gelijk aan nul zijnd digitale amplitudes en extra informatie codeert.

5. Zender volgens conclusie 4, waarbij het in de tijd variërende signaal een in de tijd variërend signaal met een vaste frequentie is, 10 dat de gehele duur van elk niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveau van het over te dragen digitale signaal aanwezig is.

6. Zender volgens conclusie 4, waarbij het in de tijd variërende signaal een digitaal signaal is.

7· Zender volgens conclusie 4, waarbij het in de tijd variërende 15 signaal een reeks in de tijd variërende signalen met een enkele frequentie is, die zijn gescheiden door gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus.

8. Zender volgens conclusie 4, waarbij het in de tijd variërende signaal een reeks in de tijd variërende signalen is, elk met een verschillende frequentie, die zijn gescheiden door gelijk aan nul 20 zijnde amplitudeniveaus.

9· Zender volgens conclusie 1, waarbij de middelen voor het opwekken van het optische signaal een lichtuitzendende diode omvatten.

10. Zender volgens conclusie 1 of 2, waarbij de middelen voor het opwekken van het in de tijd variërende signaal middelen omvatten voor 25 het opwekken van elektrische oscillaties met een ingang, die is ingericht om te worden gekoppeld met de bron van digitale gegevens en een uitgang, gekoppeld met de middelen voor het combineren voor het opwekken van elektrische oscillaties in responsie op een digitaal signaal met een niet aan nul gelijk zijnde amplitude, dat op de ingang aanwezig is.

11. Zender volgens conclusie 2, waarbij de middelen voor het moduleren een intensiteitsmodulator omvatten.

12. Zender volgens conclusie 11, waarbij de intensiteitsmodulator een Starkcel is.

13. Zender volgens conclusie 2, waarbij de modulator de polarisatie 35 van de coherente elektromagnetische energie in overeenstemming met de amplitude van het samengestelde signaal varieert.

14. Zender volgens conclusie 2, waarbij de middelen voor het opwekken 8320434 t -15- 24925/JF/tv van een lichtbundel een continue golflaser omvatten.

15. Zender voor gebruik in een digitaal gegevenstransmissiestelsel met een zender, een transmissiemedium en een ontvanger, omvattende: (a) een orgaan voor het opwekken van een in de tijd veranderend 5 signaal, dat in de tijd samenvalt met niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus van een digitaal signaal met gelijk aan nul en niet gelijk aan nul zijnde niveaus, waarbij het in de tijd veranderende signaal wordt gebruikt om ten minste het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde ^digitale amplitudes van het digitale signaal te coderen; 10 (b) een orgaan voor het combineren van twee ingangssignalen in een in de tijd samenvallend samengesteld uitgangssignaal, waarbij het eerste ingangssignaal komt van een bron van een digitaal signaal en de tweede ingang is gekoppeld met het orgaan voor het opwekken 'van het in de tijd veranderende signaal; en 15 (c) een met het orgaan voor het combineren gekoppeld orgaan voor het moduleren van een draaggolfsignaal in overeenstemming met het samengestelde signaal.

16. Digitaal gegevenstransmissiestelsel, omvattende: (a) een orgaan voor het opwekken van een in de tijd veranderend 20 signaal, dat in de tijd samenvalt met niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus van een digitaal signaal met een gelijk aan nul en niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus, waarbij het in de tijd veranderende signaal Wordt gebruikt om ten minste het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitudes van het digitale signaal 25 te coderen; (b) een orgaan voor het combineren van twee ingangssignalen in een in de tijd samenvallend samengesteld uitgangssignaal, waarbij het eerste ingangssignaal komt van een bron van een digitaal signaal en de tweede ingang is gekoppeld met het orgaan voor het opwekken van.het 30 in de tijd veranderend signaal; (c) een met het orgaan voor het combineren gekoppeld orgaan voor het opwekken van een gemoduleerd optisch draaggolfsignaal, dat in amplitude in overeenstemming met het samengestelde signaal verandert; (d) een optisch transmissiemedium met een ingang en een uitgang, 35 waarbij de ingang is gekoppeld met het orgaan voor het opwekken van een gemoduleerd optisch draaggolfsignaal; (e) een orgaan voor het detecteren van het gemoduleerde optische 8320434 > -16- 24925/JF/tv signaal om een in de tijd veranderend signaal op te wekken, dat in overeenstemming met het samengestelde signaal verandert, waarbij het orgaan voor het detecteren is gekoppeld met de uitgang van het optische transmissiemedium; en 5 (f) een orgaan voor het detecteren van het in de tijd veranderende signaal, waarbij de detectie van het in de tijd veranderende signaal de ontvangst van het digitaal signaal met een niet gelijk aan nul zijnde amplitude aangeeft.

17. Digitaal gegevenstransmissiestelsel volgens conclusie 16, verder 10 omvattende: (a) een op het orgaan voor het detecteren van het in de tijd veranderende signaal aansprekend orgaan voor het elke keer dat de aanwezigheid van een in de tijd veranderend signaal wordt gedetecteerd opwekken van een puls om het overgedragen digitale signaal te reproduceren; en 15 (b) een orgaan van het detecteren van informatie, vervat in het in de tijd veranderend signaal naast de aanwezigheid van een niet gelijk aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal in responsie op elke keer dat het orgaan voor het detecteren de aanwezigheid van een in de tijd veranderend signaal detecteert.

18. Digitaal transmissiestelsel volgens conclusie 17, waarbij: (a) het orgaan voor het opwekken van de puls een monostabiele multivibrator omvat en (b) een orgaan is gekoppeld tussen het orgaan voor het detecteren van het gemoduleerde optische signaal en het orgaan voor het detecteren 25 van het in de tijd veranderende signaal voor het versterken van het door de detectie van het gemoduleerde optische signaal opgewekte in de tijd veranderende signaal.

19· Digitaal gegevenstransmissiestelsel, omvattende: (a) een orgaan voor het opwekken van een in de tijd veranderend 30 signaal, dat in de tijd samenvalt met niet gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus van een digitaal signaal met gelijk aan nul en niet gelijk aan nul zijnde niveaus, waarbij het in de tijd veranderende signaal wordt gebruikt om ten minste het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitudes van het digitale signaal te coderen; 35 (b) een orgaan voor het combineren van twee ingangssignalen in een in de tijd samenvallend samengesteld uitgangssignaal, waarbij het eerste ingangssignaal komt van een bron van een digitaal signaal en het 8320434 > V -17- 24925/JF/tv tweede ingangssignaal is gekopppeld met het orgaan voor het opwekken van het in de tijd veranderende signaal? (c) een orgaan voor het opwekken van een bundel van een optisch draaggolfsignaal, die wordt gebruikt voor het overdragen van het digitaal 5 signaal; (d) een in de bundel aangebracht orgaan, dat aanspreekt op het orgaan voor het combineren voor het moduleren van de bundel coherente elektromagnetische energie met het samengestelde signaal; (e) een optisch transmissiemedium met een ingang en een uitgang, 10 waarbij de ingang is gekoppeld met het orgaan voor het opwekken van een gemoduleerd optisch draaggolfsignaal; (f) een orgaan voor het detecteren van het gemoduleerde optische draaggolfsignaal om een in de tijd veranderend signaal op te wekken, dat in overeenstemming met het samengestelde signaal verandert, waarbij het 15 orgaan voor het detecteren is gekoppeld met de uitgang van het optische transmissiemedium; en (g) een orgaan voor het detecteren van het in de tijd veranderende signaal, waarbij de detectie van het in de tijd veranderende signaal de ontvangst van een digitaal signaal met een niet gelijk aan nul zijnde 20 amplitude aangeeft.

20. Digitaal gegevenstransmissiestelsel volgens conclusie 19, verder omvattende: (a) een op het orgaan voor het detecteren van het in de tijd veranderende signaal aansprekend orgaan voor het elke keer dat de 25 aanwezigheid van een in de tijd veranderend signaal wordt gedetecteerd opwekken van een puls om het overgedragen digitale signaal te reproduceren; en (b) een orgaan voor het detecteren van informatie, vervat in het in de tijd veranderende signaal naast de aanwezigheid van een niet gelijk 30 aan nul zijnde amplitude van het digitale signaal in responsie op elke keer dat het orgaan voor het detecteren de aanwezigheid van een in de tijd veranderend signaal detecteert.

21. Digitaal transmissiestelsel volgens conclusie 19, waarbij: (a) het orgaan voor het opwekken van de puls een monostabiele 35 multivibrator omvat en (b) een orgaan is gekoppeld tussen het orgaan voor het detecteren van het gemoduleerde optische signaal en het orgaan voor het 8320434 4 -18- 24925/JF/tv detecteren van het in de tijd veranderende signaal voor het versterken van het door de detectie van het gemoduleerde optische signaal opgewekte in de tijd veranderende signaal.

22. Stelsel volgens conclusie 16 of 19, waarbij het orgaan voor het 5 combineren een versterker omvat.

23. Stelsel volgens conclusie 16 of 19, waarbij het in de tijd veranderende signaal het optreden van de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitudes en extra nieuws of inlichtingen codeert.

24. Stelsel volgens conclusie 22, waarbij het in de tijd veranderende 10 signaal een signaal met een vaste frequentie is, dat tijdens de gehele duur van elk niet gelijk aan nul zijnd amplitudeniveau van het over te dragen digitale signaal aanwezig is.

25- Stelsel volgens conclusie 22, waarbij het in de tijd veranderende signaal een digitaal signaal is.

26. Stelsel volgens conclusie 22, waarbij het in de tijd veranderende signaal een reeks in de tijd veranderende signalen met een enkele frequentie is, die door gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus zijn gescheiden.

27· Stelsel volgens conclusie 22, waarbij het in de tijd veranderende 20 signaal een reeks in de tijd veranderende signalen is, elk met een andere frequentie, die zijn gescheiden door gelijk aan nul zijnde amplitudeniveaus.

28. Stelsel volgens conclusie 22, waarbij het orgaan voor het opwekken van het optische signaal een lichtuitzendende diode is. 25

29· Stelsel volgens conclusie 16 en 19, waarbij het orgaan voor het opwekken van het in de tijd veranderende signaal een orgaan voor het opwekken van elektrische oscillaties omvat, dat een ingang heeft, die is ingericht om te worden gekoppeld met de bron van digitale gegevens en een uitgang, gekoppeld met het orgaan voor het combineren voor het 30 opwekken van elektrische oscillaties in responsie op een digitaal signaal met een niet gelijk aan nul zijnde amplitude, aanwezig op de ingang.

30 Stelsel volgens conclusie 20, waarbij het orgaan voor het moduleren een intensiteitsmodulator is.

31. Zender volgens conclusie 30, waarbij de intensiteitsmodulator een 35 Starkcel is.

32. Ontvanger voor gebruik in een digitaal gegevenstransmissiestelsel met een zender, een optisch transmissiemedium en een ontvanger, omvattende: 8320434 ♦ -19- 24925/JF/tv 4 (a) een orgaan voor het detecteren van een samengesteld signaal, dat is gemoduleerd na een ontvangen optisch draaggolfsignaal, waarbij het samengestelde signaal een in de tijd samenvallend digitaal signaal met een niet gelijk aan nul zijnde amplitude omvat en een in de tijd veranderend signaal, 5 dat ten minste de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitude van het digitale signaal codeert; en (b) een orgaan voor het opwekken van een puls in responsie op de detectie van elk in de tijd veranderend signaal.

33. Ontvanger volgens conclusie 32, verder omvattende een orgaan voor 10 het detecteren van elke extra informatie die in het in de tijd veranderende signaal is gecodeerd, anders dan de niet gelijk aan nul zijnde digitale amplitude van het digitale signaal.

34. Zender volgens conclusie 11, waarbij de intensiteitsmodulator een Braggcel is.

35. Zender volgens conclusie 11, waarbij de intensiteitsmodulator een Pockelscel is.

36. Zender volgens conclusie 30, waarbij de intensiteitsmodulator een Braggcel is.

37. Zender volgens conclusie 30, waarbij de intensiteitsmodulator 20 een Pockelscel is. Eindhoven, augustus 1985· 8320434