RU2286647C1 - Digital optical signal transmission line - Google Patents
Digital optical signal transmission line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2286647C1 RU2286647C1 RU2005110724/09A RU2005110724A RU2286647C1 RU 2286647 C1 RU2286647 C1 RU 2286647C1 RU 2005110724/09 A RU2005110724/09 A RU 2005110724/09A RU 2005110724 A RU2005110724 A RU 2005110724A RU 2286647 C1 RU2286647 C1 RU 2286647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- optical signal
- information
- modulator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области квантовой радиотехники и оптической связи и может быть использовано в аппаратуре волоконно-оптических, лазерных космических, атмосферных линий связи, а также для строительства волоконно-оптических линий связи специального назначения с использованием многомодового оптического кабеля связи.The invention relates to the field of quantum radio engineering and optical communications and can be used in fiber-optic, laser, space, atmospheric communication equipment, as well as for the construction of special-purpose fiber-optic communication lines using a multimode optical communication cable.
Известная оптическая система связи по патенту РФ №2121229, МПК6 Н 04 В 10/00, заявл. 12.09.1995, опубл. 27.10.1998, содержит, как и предлагаемая линия передачи цифрового оптического сигнала, управляемый генератор опорных частот, импульсный усилитель тока, излучатель света, фотоприемник, импульсный усилитель-ограничитель напряжения, фильтр нижних частот, аналогичные предлагаемой линии. Кроме того, известная система содержит комбинированный счетчик, одновибратор, индикатор приема сигнала и использует для передачи дискретной информации преобразование формы сигнала в укороченные импульсы света.Known optical communication system according to the patent of the Russian Federation No. 2121229, IPC 6 N 04 B 10/00, decl. 09/12/1995, publ. 10.27.1998, contains, like the proposed digital optical signal transmission line, a controllable reference frequency generator, a pulse current amplifier, a light emitter, a photodetector, a pulse voltage limiting amplifier, a low-pass filter similar to the proposed line. In addition, the known system contains a combined counter, one-shot, signal reception indicator and uses to transmit discrete information the conversion of the waveform into shortened light pulses.
Недостатками данной оптической системы передачи, характеризующейся значительным ослаблением и случайными параметрами принимаемого сигнала, являются ее низкая помехоустойчивость и пропускная способность, которые обуславливаются многолучевостью распространения открытого оптического сигнала, приводящая к дисперсии. В результате дисперсии передаваемых сигналов возникает межсимвольная интерференция, приводящая к уменьшению помехоустойчивости, пропускной способности, а также уменьшению длины линии передачи открытой оптической линии, что ограничивает область применения данной системы.The disadvantages of this optical transmission system, characterized by significant attenuation and random parameters of the received signal, are its low noise immunity and throughput, which are caused by the multipath propagation of an open optical signal, leading to dispersion. As a result of the dispersion of the transmitted signals, intersymbol interference occurs, which leads to a decrease in noise immunity, throughput, as well as a decrease in the transmission line length of an open optical line, which limits the scope of this system.
Известная линия передачи цифрового оптического сигнала по патенту РФ №2155449, МПК7 Н 04 В 10/00, заявл. 22.10.1999, опубл. 27.08.2000, содержит, как и предлагаемая линия передачи цифрового оптического сигнала, усилитель-модулятор, лазерный генератор, устройство стабилизации мощности лазера, первое и второе согласующие устройства, среду передачи оптического сигнала, фотодетектор, усилитель, устройство автоматической регулировки усиления, устройство восстановления тактовой частоты, аналогичные предлагаемой линии. Кроме того, известная линия передачи цифрового оптического сигнала содержит первый и второй преобразователи сигнала, N формирующих фильтров, N фазовых регенераторов, N предварительных усилителей, усилитель-формирователь накачки, устройство формирования сигнала, и использует для передачи преобразование входного цифрового сигнала к одному из видов: синусоидальный фазоманипулированный сигнал; последовательность чередующихся импульсов и пауз; биимпульсный сигнал.The known line of transmission of the digital optical signal according to the patent of the Russian Federation No. 2155449, IPC 7 N 04 B 10/00, decl. 10/22/1999, publ. 08/27/2000, contains, like the proposed digital optical signal transmission line, an amplifier-modulator, a laser generator, a laser power stabilization device, first and second matching devices, an optical signal transmission medium, a photo detector, an amplifier, an automatic gain control device, a clock recovery device frequencies similar to the proposed line. In addition, the known digital optical signal transmission line contains the first and second signal converters, N shaping filters, N phase regenerators, N pre-amplifiers, a pump driver, a signal conditioning instrument, and uses for converting the input digital signal to one of the following types: sinusoidal phase-shifted signal; a sequence of alternating pulses and pauses; bi-pulse signal.
Недостатком данной линии передачи цифрового оптического сигнала, характеризующейся использованием относительно дешевого оптического кабеля (например, многомодового), несмотря на ее относительно высокий энергетический потенциал, является низкая помехоустойчивость и пропускная способность, которые обуславливаются дисперсией сигнала. В результате дисперсии передаваемых сигналов по многомодовому оптическому кабелю возникает межсимвольная интерференция, приводящая к уменьшению помехоустойчивости, пропускной способности, а также уменьшению длины линии передачи цифрового оптического сигнала, что ограничивает область применения данной системы.The disadvantage of this digital optical signal transmission line, which is characterized by the use of a relatively cheap optical cable (for example, multimode), despite its relatively high energy potential, is the low noise immunity and throughput, which are caused by the dispersion of the signal. As a result of the dispersion of the transmitted signals over a multimode optical cable, intersymbol interference occurs, which leads to a decrease in noise immunity, throughput, and also a decrease in the transmission line length of the digital optical signal, which limits the scope of this system.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям к заявленной линии передачи цифрового оптического сигнала, аналогом (прототипом) является линия передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала - см., Патент №2155448 РФ, МПК7 Н 04 В 10/00, заявл. 22.10.1999, опубл. 27.08.2000. Известная линия передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала содержит, как и предлагаемая линия передачи цифрового оптического сигнала, усилитель-модулятор, лазерный генератор, устройство стабилизации мощности лазера, первое и второе согласующие устройства, среду передачи оптического сигнала, фотодетектор, видеоусилитель, устройство автоматической регулировки усиления, оптимальный фильтр, решающее устройство, устройство восстановления тактовой частоты, аналогичные предлагаемой линии. Кроме того, известная линия передачи высокоскоростного оптического сигнала содержит многочастотный резонатор, многочастотный фильтр, первый, второй и третий сумматоры, генератор, умножитель частоты, линию задержки, аттенюатор, N демодуляторов, N модуляторов, N полосно-пропускающих фильтров канала, N полосно-пропускающих фильтров несущей.The closest in technical essence and functions to the claimed transmission line of a digital optical signal, the analogue (prototype) is a transmission line of a high-speed digital optical signal - see, Patent No. 21545448 of the Russian Federation, IPC 7 N 04 V 10/00, decl. 10/22/1999, publ. 08/27/2000. The known transmission line of a high-speed digital optical signal contains, like the proposed transmission line of a digital optical signal, an amplifier-modulator, a laser generator, a laser power stabilization device, first and second matching devices, an optical signal transmission medium, a photodetector, a video amplifier, an automatic gain control device, optimal filter, solver, clock recovery device similar to the proposed line. In addition, the known transmission line of a high-speed optical signal includes a multi-frequency resonator, multi-frequency filter, first, second and third adders, a generator, a frequency multiplier, a delay line, an attenuator, N demodulators, N modulators, N band-pass channel filters, N band-pass carrier filters.
Вход линии передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала является первым входом усилителя-модулятора, выход которого соединен с первым входом лазерного генератора, выход которого соединен с входом первого согласующего устройства и входом устройства стабилизации мощности лазера, первый и второй выходы устройства стабилизации мощности лазера соединены соответственно со вторым входами усилителя-модулятора и со вторым входом лазерного генератора, выход первого согласующего устройства соединен с входом среды передачи оптического сигнала, выход которой соединен с входом второго согласующего устройства, выход которого соединен с входом фотодетектора, выход которого соединен с входом многочастотного резонатора, выход которого соединен со вторым входом видеоусилителя, выход видеоусилителя соединен со входом устройства автоматической регулировки усиления, выход которого соединен с первым входом видеоусилителя, выход которого соединен с входом многочастотного фильтра, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом оптимального фильтра и первым входом третьего сумматора, выход которого соединен с входом линии задержки, выход которой соединен с входом аттенюатора, выход которого соединен со вторыми входами второго и третьего сумматора, выходы многочастотного фильтра со второго до (N+1)-го соединены с входами соответствующих демодуляторов с первого до N-го, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих модуляторов, выходы которых соединены с входами соответствующих полосно-пропускающих фильтров канала, выходы которых соединены с соответствующими входами первого сумматора со второго до (N+1)-го, выход генератора соединен со входом умножителя частоты, выходы которого с первого до N-го соединены со входами соответствующих полосно-пропускающих фильтров несущих, выходы которых соединены со вторыми входами соответствующих модуляторов с первого до N-го, выход оптимального фильтра соединен с первым входом решающего устройства и входом устройства восстановления тактовой частоты, выход которого соединен со вторым входом решающего устройства, выход которого является выходом линии передачи.The input of the transmission line of the high-speed digital optical signal is the first input of the amplifier-modulator, the output of which is connected to the first input of the laser generator, the output of which is connected to the input of the first matching device and the input of the laser power stabilization device, the first and second outputs of the laser power stabilization device are connected respectively to the second the inputs of the amplifier-modulator and with the second input of the laser generator, the output of the first matching device is connected to the input of the optical transmission medium signal, the output of which is connected to the input of the second matching device, the output of which is connected to the input of the photodetector, the output of which is connected to the input of the multi-frequency resonator, the output of which is connected to the second input of the video amplifier, the output of the video amplifier is connected to the input of the automatic gain control device, the output of which is connected to the first the input of a video amplifier, the output of which is connected to the input of a multi-frequency filter, the first output of which is connected to the first input of the first adder, the output of which is connected n with the first input of the second adder, the output of which is connected to the input of the optimal filter and the first input of the third adder, the output of which is connected to the input of the delay line, the output of which is connected to the input of the attenuator, the output of which is connected to the second inputs of the second and third adder, the outputs of the multi-frequency filter with the second to (N + 1) -th are connected to the inputs of the corresponding demodulators from the first to the Nth, the outputs of which are connected to the first inputs of the corresponding modulators, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding channel base filters, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first adder from the second to the (N + 1) -th, the output of the generator is connected to the input of the frequency multiplier, the outputs of which from the first to the Nth are connected to the inputs of the corresponding band-pass filter carriers the outputs of which are connected to the second inputs of the respective modulators from the first to the Nth, the output of the optimal filter is connected to the first input of the solver and the input of the clock recovery device, the output of which is connected to w eye input decision unit, whose output is the output of the transmission line.
Линия передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала - прототип использует увеличение энергетического потенциала за счет преобразования электрического сигнала в бесконечную затухающую последовательность импульсов, используя метод расширения спектра, не ухудшающего шумовые свойства линии.Transmission line of a high-speed digital optical signal - the prototype uses an increase in the energy potential by converting an electrical signal into an infinite decaying pulse train using a spreading method that does not impair the noise properties of the line.
Недостатком данной линии передачи высокоскоростного цифрового оптического сигнала, характеризующейся использованием относительно дешевого оптического кабеля (например, многомодового), несмотря на ее относительно высокий энергетический потенциал, является низкая помехоустойчивость и пропускная способность, которые обуславливаются дисперсией сигнала при увеличении скорости передачи. В результате увеличения скорости передачи по многомодовому оптическому кабелю увеличивается дисперсия. В результате чего возникает межсимвольная интерференция, приводящая к уменьшению помехоустойчивости, пропускной способности, а также уменьшению длины линии передачи цифрового оптического сигнала, что ограничивает область применения данной системы.The disadvantage of this transmission line of a high-speed digital optical signal, characterized by the use of a relatively cheap optical cable (e.g., multimode), despite its relatively high energy potential, is the low noise immunity and bandwidth, which are caused by the dispersion of the signal with increasing transmission speed. As a result of an increase in the transmission rate over a multimode optical cable, dispersion increases. As a result, intersymbol interference occurs, leading to a decrease in noise immunity, throughput, and also a decrease in the transmission line length of the digital optical signal, which limits the scope of this system.
В многомодовом оптическом волокне передаваемый импульсный сигнал образуется совокупностью конечного числа направляемых мод. Различие фазовых (групповых) скоростей направляемых мод на фиксированной длине волны источника излучения приводит к неодинаковому времени прохождения этих мод, что приводит к межмодовой дисперсии. Кроме того, многомодовое оптическое волокно может характеризоваться относительно высокой материальной дисперсией (особенно при использовании светоизлучающих диодов с длиной волны излучения λ=0,85 мкм). В результате суммарной дисперсии передаваемый импульс расширяется, причем величина расширения равна разности времени распространения самой медленной и самой быстрой мод. Расширение передаваемых импульсов в результате дисперсии может привести к перекрытию (межсимвольной интерференции) между соседними импульсами на входе оптического приемника. Поэтому дисперсия снижает помехоустойчивость принимаемых сигналов, ограничивает пропускную способность оптического волокна, а также снижает дальность передачи линии (длину регенерационного участка). Указанные факторы обуславливают необходимость компенсации дисперсии, возникающей в многомодовом оптическом кабеле при передаче цифровых оптических сигналов.In a multimode optical fiber, the transmitted pulse signal is formed by a combination of a finite number of guided modes. The difference in the phase (group) velocities of the guided modes at a fixed wavelength of the radiation source leads to unequal travel times of these modes, which leads to intermode dispersion. In addition, a multimode optical fiber can be characterized by a relatively high material dispersion (especially when using light-emitting diodes with a radiation wavelength of λ = 0.85 μm). As a result of the total dispersion, the transmitted pulse expands, and the magnitude of the expansion is equal to the difference in the propagation time of the slowest and fastest modes. The expansion of the transmitted pulses as a result of dispersion can lead to overlap (intersymbol interference) between adjacent pulses at the input of the optical receiver. Therefore, the dispersion reduces the noise immunity of the received signals, limits the bandwidth of the optical fiber, and also reduces the transmission distance of the line (the length of the regeneration section). These factors make it necessary to compensate for the dispersion that arises in a multimode optical cable when transmitting digital optical signals.
Задачей изобретения является разработка линии передачи цифрового оптического сигнала, передаваемого по многомодовому оптическому кабелю, обеспечивающей расширение области применения за счет использования сложных сигналов на основе Е-кодов (кодов Велти), не имеющих боковых выбросов в апериодической автокорреляционной функции, при свертке которых происходит компенсация дисперсии, в результате чего увеличивается помехоустойчивость, пропускная способность, а также длина линии передачи оптического сигнала и предназначена для волоконно-оптических, лазерных космических, атмосферных линий связи, а также для строительства волоконно-оптических линий связи специального назначения с использованием многомодового оптического кабеля связи.The objective of the invention is to develop a transmission line for a digital optical signal transmitted via a multimode optical cable, providing an extension of the scope due to the use of complex signals based on E-codes (Welty codes) that do not have side emissions in the aperiodic autocorrelation function, during the convolution of which the dispersion is compensated As a result, the noise immunity, throughput, and also the length of the transmission line of the optical signal are increased and is intended for fiber -Optical Laser cosmic, atmospheric communication lines, as well as for the construction of fiber-optic communication lines, special purpose using multimode fiber optic cable connection.
Линия передачи цифрового оптического сигнала содержит усилитель-модулятор, лазерный генератор, устройство стабилизации мощности лазера, первое и второе согласующие устройства, среду передачи оптического сигнала, видеоусилитель, устройство автоматической регулировки усиления, оптимальный фильтр, решающее устройство, устройство восстановления тактовой частоты. При этом выход усилителя-модулятора подключен к информационному входу лазерного генератора, выход которого совместно подключен к входам первого согласующего устройства и устройства стабилизации мощности лазера. Первый и второй управляющие выходы устройства стабилизации мощности лазера подключены соответственно к управляющим входам усилителя-модулятора и лазерного генератора. Выход первого согласующего устройства подключен к входу среды передачи оптического сигнала, выход которой подключен к входу второго согласующего устройства. Выход видеоусилителя совместно подключен к входам оптимального фильтра и устройства автоматической регулировки усиления. Выход устройства автоматической регулировки усиления подключен к управляющему входу видеоусилителя. Выход оптимального фильтра совместно подключен к информационному входу решающего устройства и к входу устройства восстановления тактовой частоты. Выход устройства восстановления тактовой частоты подключен к управляющему входу решающего устройства, выход которого является выходом линии передачи.The digital optical signal transmission line contains an amplifier-modulator, a laser generator, a laser power stabilization device, first and second matching devices, an optical signal transmission medium, a video amplifier, an automatic gain control device, an optimal filter, a resolving device, and a clock recovery device. The output of the amplifier-modulator is connected to the information input of the laser generator, the output of which is jointly connected to the inputs of the first matching device and the device for stabilizing the laser power. The first and second control outputs of the laser power stabilization device are connected respectively to the control inputs of the amplifier-modulator and laser generator. The output of the first matching device is connected to the input of the transmission medium of the optical signal, the output of which is connected to the input of the second matching device. The output of the video amplifier is jointly connected to the inputs of the optimal filter and automatic gain control device. The output of the automatic gain control device is connected to the control input of the video amplifier. The output of the optimal filter is jointly connected to the information input of the deciding device and to the input of the clock recovery device. The output of the clock recovery device is connected to the control input of the deciding device, the output of which is the output of the transmission line.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается введением генератора тактовых импульсов, формирователя Е-кода, модулятора, селектора оптических сигналов, блока выделения дополнительных последовательностей, двухканального согласованного фильтра, вычитателя. При этом выход генератора тактовых импульсов подключен к входу формирователя Е-кода, выход которого подключен к информационному входу модулятора. Выход модулятора подключен к информационному входу усилителя-модулятора. При этом управляющий вход модулятора является входом линии передачи. Выход второго согласующего устройства подключен к входу селектора оптических сигналов, а его первый, второй, третий и четвертый информационные выходы соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей соответственно подключены к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра, а его первый и второй информационные выходы соответственно подключены к первому и второму информационным входам вычитателя, выход которого подключен к информационному входу видеоусилителя.The technical result in the implementation of the invention is achieved by the introduction of a clock generator, an E-code generator, a modulator, an optical signal selector, an additional sequence extraction unit, a two-channel matched filter, and a subtractor. The output of the clock generator is connected to the input of the E-code generator, the output of which is connected to the information input of the modulator. The modulator output is connected to the information input of the amplifier-modulator. In this case, the control input of the modulator is the input of the transmission line. The output of the second matching device is connected to the input of the optical signal selector, and its first, second, third, and fourth information outputs are respectively connected to the first, second, third, and fourth information inputs of the additional sequences extraction unit. The first and second information outputs of the additional sequence extraction unit are respectively connected to the first and second information inputs of the two-channel matched filter, and its first and second information outputs are respectively connected to the first and second information inputs of the subtractor, the output of which is connected to the information input of the video amplifier.
Благодаря введению генератора тактовых импульсов, формирователя Е-кода, модулятора, селектора оптических сигналов, блока выделения дополнительных последовательностей, двухканального согласованного фильтра, вычитателя возникает возможность использования для передачи информационных сигналов четверично-кодированных последовательностей (Е-коды, коды Велти), апериодическая автокорреляционная функция (АКФ) которых не имеет боковых выбросов и имеет импульсный характер (UАКФ=000000080000000 при N=8). Использование четверично-кодированных последовательностей позволяет при их свертке на приеме компенсировать межсимвольную интерференцию сигналов, возникающую в результате дисперсии в многомодовом оптическом кабеле.Thanks to the introduction of a clock generator, an E-code generator, a modulator, an optical signal selector, an additional sequence extraction unit, a two-channel matched filter, a subtractor, it becomes possible to use quadruple-encoded sequences (E-codes, Welty codes) for the transmission of information, an aperiodic autocorrelation function (ACF) which has no lateral emissions and has a pulsed nature (U ACF = 000000080000000 with N = 8). The use of quaternary-encoded sequences makes it possible to compensate for the intersymbol interference of signals resulting from dispersion in a multimode optical cable when they are convolutionally received.
Селектор оптических сигналов состоит из разветвителя, первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов. Вход разветвителя является входом селектора оптических сигналов, а первый, второй, третий и четвертый информационные выходы разветвителя подключены соответственно к входам первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов. Выходы первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами селектора оптических сигналов.The optical signal selector consists of a splitter, first, second, third and fourth photodetectors. The splitter input is the input of the optical signal selector, and the first, second, third and fourth information outputs of the splitter are connected respectively to the inputs of the first, second, third and fourth photodetectors. The outputs of the first, second, third and fourth photodetectors are respectively the first, second, third and fourth information outputs of the optical signal selector.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Выбор из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all essential features of the claimed invention. The selection from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed us to identify the set of essential distinctive features perceived by the applicant in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "novelty."
Для проверки соответствия заявленного изобретение критерию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителем. Не выявлено влияние преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения, на достижение технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; замену какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; увеличение однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними; изменение количественных признаков или взаимосвязи признаков, если известен факт влияния каждого из них на технический результат, и новые значения признаков или их взаимосвязь могли быть получены из известных зависимостей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".To verify compliance of the claimed invention with the criterion of "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art determined by the applicant. The effect of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of a technical result is not revealed. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformations: the addition of a known product with any known part, attached to it according to known rules, to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established; the replacement of any part of a known product with another known part to achieve a technical result in respect of which the effect of such a replacement is established; the exclusion of any part of the funds with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion; the increase in the same type of elements to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements; the implementation of a known tool or part of a known material to achieve a technical result due to the known properties of the material; the creation of a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this object and the relationships between them; a change in the quantitative features or the relationship of the features, if the fact of the influence of each of them on the technical result is known, and new values of the features or their relationship could be obtained from known dependencies. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено: фиг.1 - структурная схема линии передачи цифрового оптического сигнала; фиг.2 - структурная схема селектора оптических сигналов; фиг.3 - эпюры, поясняющие принцип формирования оптического сигнала и многомодовое распространение сигнала; фиг.4 - эпюры, поясняющие принцип обработки сигнала при многомодовом распространении сигнала.The invention is illustrated by drawings, which depict: figure 1 is a structural diagram of a transmission line of a digital optical signal; figure 2 is a structural diagram of an optical signal selector; figure 3 - diagrams explaining the principle of formation of the optical signal and multimode signal propagation; 4 is a plot explaining the principle of signal processing in multimode signal propagation.
Линия передачи цифрового оптического сигнала, представленная на фиг.1, состоит из генератора тактовых импульсов 1, формирователя Е-кода 2, модулятора 3, усилителя-модулятора 4, лазерного генератора 5, устройства стабилизации мощности лазера 6, первого 7 и второго 9 согласующих устройств, среды передачи оптического сигнала 8, селектора оптических сигналов 10, блока выделения дополнительных последовательностей 11, двухканального согласованного фильтра 12, вычитателя 13, видеоусилителя 14, устройства автоматической регулировки усиления 15, оптимального фильтра 16, решающего устройства 17, устройства восстановления тактовой частоты 18. Выход генератора тактовых импульсов 1 подключен к входу формирователя Е-кода 2, выход которого подключен к информационному входу модулятора 3. Выход модулятора 3 подключен к информационному входу усилителя-модулятора 4, при этом управляющий вход модулятора 3 является входом линии передачи. Выход усилителя-модулятора 4 подключен к информационному входу лазерного генератора 5, выход которого совместно подключен к входам первого согласующего устройства 7 и устройства стабилизации мощности лазера 6. Первый и второй управляющие выходы устройства стабилизации мощности лазера 6 подключены соответственно к управляющим входам усилителя-модулятора 4 и лазерного генератора 5. Выход первого согласующего устройства 7 подключен к входу среды передачи оптического сигнала 8, выход которой подключен к входу второго согласующего устройства 9. Выход второго согласующего устройства 9 подключен к входу селектора оптических сигналов 10, а его первый, второй, третий и четвертый информационные выходы соответственно подключены к первому, второму, третьему и четвертому информационным входам блока выделения дополнительных последовательностей 11. Первый и второй информационные выходы блока выделения дополнительных последовательностей 11 соответственно подключены к первому и второму информационным входам двухканального согласованного фильтра 12, а его первый и второй информационные выходы соответственно подключены к первому и второму информационным входам вычитателя 13, выход которого подключен к информационному входу видеоусилителя 14. Выход видеоусилителя 14 совместно подключен к входам оптимального фильтра 16 и устройства автоматической регулировки усиления 15. Выход устройства автоматической регулировки усиления 15 подключен к управляющему входу видеоусилителя 14. Выход оптимального фильтра 16 совместно подключен к информационному входу решающего устройства 17 и к входу устройства восстановления тактовой частоты 18. Выход устройства восстановления тактовой частоты 18 подключен к управляющему входу решающего устройства 17, выход которого является выходом линии передачи.The digital optical signal transmission line shown in Fig. 1 consists of a
Генератор тактовых импульсов 1 предназначен для формирования тактовых импульсов с требуемой частотой 
Формирователь E-кодов 2 предназначен для формирования кодирующей последовательности (E-кода) с периодом N=2k (где k≥2 целое число; j=1, 2, ..., N - номер элемента E-кода). Его схема известна и описана в А.с.№1177910 СССР, МПК4 Н 03 М 5/00, Н 04 L 3/02, заявл. 18.04.84, опубл. 07.09.85, А.с. №1805550 СССР, МПК6 Н 04 L 14/00, заявл. 07.02.91, опубл. 30.03.93 или в статье Roland Wilson and John Richter "Generation and Performance of Quadraphase Weiti Codes for Radar and Synchronization of Coherent and Differentially Coherent PSK" (IEEE Transactions on Communications, vol.COM-27, NO.9, September 1979, p.1296-1301, фиг.1).The
Модулятор 3 предназначен для формирования кодированных информационных сигналов. Его схема известна и описана в патенте РФ №2014738, МПК5 Н 04 J 11/00, 10/00, заявл. 18.02.1991, опубл. 15.06.1994, фиг.3 или А.с. №1721837 СССР, МПК5 Н 04 L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92, фиг.1.
Усилитель-модулятор 4 предназначен для усиления цифрового сигнала до уровня, необходимого для модуляции лазерного генератора. Он может быть реализован, как описано в книге Л.Н.Астраханцев и др. "Военные системы многоканальной электросвязи" под ред. А.Т.Лебедева (Л.: ВАС, 1979, с.302-308, рис.20.4).Amplifier-
Лазерный генератор 5 предназначен для генерации оптической несущей в соответствующих спектральных диапазонах (окнах прозрачности). Он может быть реализован, как описано в книге "Основы волоконно-оптической связи" под ред. Е.М.Дианова (М.: Радио и связь, 1980, с.110-113, рис.4.11, 4.12а).The laser generator 5 is designed to generate an optical carrier in the corresponding spectral ranges (transparency windows). It can be implemented as described in the book "Fundamentals of Fiber Optic Communication", ed. E.M. Dianova (Moscow: Radio and Communications, 1980, p. 110-113, Fig. 4.11, 4.12a).
Устройство стабилизации мощности лазера 6 предназначено для поддержания требуемого уровня мощности излучения лазера. Оно может быть реализовано, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.36-39, рис.1.13).The device for stabilizing the power of the
Первое согласующее устройство 7 предназначено для ввода оптического сигнала в волоконный световод волоконно-оптического кабеля. Оно может быть реализовано, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.190-193, рис.6.9).The first matching device 7 is for inputting an optical signal into a fiber optic fiber optic cable. It can be implemented, as described in the book of M. M. Butusov et al. "Fiber-optic transmission systems", ed. V.N. Gomzina (Moscow: Radio and Communications, 1992, p. 190-193, Fig. 6.9).
Среда передачи оптического сигнала 8 предназначена для распространения излучения оптического диапазона. В качестве среды передачи оптического сигнала может быть использован многомодовый волоконно-оптический кабель. Он может быть реализован, как описано в книге Иоргачев Д.В., Бондаренко О.В. "Волоконно-оптические кабели и линии связи" (М.: Эко-Трендз, 2002, с.48-54, таб.3.2) или в книге Портнов Э.Л. "Оптические кабели связи" (М.: Горячая линия - Телеком, 2002, с.21-39, таб.2.3).The transmission medium of the optical signal 8 is designed to propagate radiation of the optical range. As the transmission medium of the optical signal, a multimode fiber optic cable can be used. It can be implemented as described in the book Iorgachev D.V., Bondarenko O.V. "Fiber-optic cables and communication lines" (M .: Eco-Trends, 2002, p. 48-54, tab. 3.2) or in the book of E. Portnov. "Optical communication cables" (M .: Hot line - Telecom, 2002, p.21-39, tab. 2.3).
Второе согласующее устройство 9 предназначено для вывода оптического излучения из волоконного световода волоконно-оптического кабеля и сопряжения его с фотодетектором. Оно может быть реализовано, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.193, рис.6.9).The second matching device 9 is designed to output optical radiation from a fiber optic fiber optic cable and pair it with a photodetector. It can be implemented, as described in the book of M. M. Butusov et al. "Fiber-optic transmission systems", ed. V.N. Gomzina (M .: Radio and communications, 1992, p. 193, fig. 6.9).
Селектор оптических сигналов 10, схема которого представлена на фиг.2, предназначен для селекции четверично-кодированного оптического сигнала и состоит из разветвителя 10.1, первого 10.2, второго 10.3, третьего 10.4 и четвертого 10.5 фотодетекторов. Вход разветвителя 10.1 является входом селектора оптических сигналов 10, а первый, второй, третий и четвертый информационные выходы разветвителя 10.1 подключены соответственно к входам первого 10.2, второго 10.3, третьего 10.4 и четвертого 10.5 фотодетекторов. Выходы первого 10.1, второго 10.2, третьего 10.4 и четвертого 10.5 фотодетекторов являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами селектора оптических сигналов 10.The optical signal selector 10, the circuit of which is shown in FIG. 2, is intended for the selection of a four-coded optical signal and consists of a splitter 10.1, a first 10.2, a second 10.3, a third 10.4 and a fourth 10.5 photodetectors. The input of the splitter 10.1 is the input of the optical signal selector 10, and the first, second, third and fourth information outputs of the splitter 10.1 are connected respectively to the inputs of the first 10.2, second 10.3, third 10.4 and fourth 10.5 photodetectors. The outputs of the first 10.1, second 10.2, third 10.4 and fourth 10.5 photodetectors are respectively the first, second, third and fourth information outputs of the optical signal selector 10.
Разветвитель 10.1 предназначен для деления четверично-кодированного оптического сигнала на четыре оптических сигнала с равной мощностью в каждой ветви. Он может быть реализован, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.194-209, рис.6.10а, в).The splitter 10.1 is intended for dividing a four-coded optical signal into four optical signals with equal power in each branch. It can be implemented as described in the book by M. M. Butusov et al. “Fiber-optic transmission systems”, ed. V.N. Gomzina (M .: Radio and communications, 1992, p. 194-209, fig. 6.10a, c).
Фотодетекторы 10.2-10.5 предназначены для преобразования входного оптического сигнала в электрический цифровой сигнал. Они могут быть реализованы, как описано в книге А.Б.Иванов "Волоконная оптика: компоненты, системы передачи, измерения" (М.: Сайрус Системс, 1999, с.149-154, рис.2.20).Photodetectors 10.2-10.5 are designed to convert the input optical signal into an electrical digital signal. They can be implemented, as described in the book by AB Ivanov, “Fiber optics: components, transmission systems, measurements” (M .: Cyrus Systems, 1999, p.149-154, Fig.2.20).
Блок 11 выделения дополнительных последовательностей предназначен для выделения первой дополнительной последовательности из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β) и выделения второй дополнительной последовательности из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ). Он может быть реализован, как описано в патенте РФ №2188516, МПК7 Н 04 L 27/26, заявл. 21.05.01, опубл. 27.08.02, Бюл. №24.Block 11 of the selection of additional sequences is designed to select the first additional sequence from the odd elements of the quaternary-encoded sequence (selection of elements α, β) and the selection of the second additional sequence from the even elements of the quaternary-encoded sequence (selection of elements γ, δ). It can be implemented as described in the patent of the Russian Federation No. 2188516, IPC 7 N 04 L 27/26, decl. 05.21.01, publ. 08/27/02, Bull. Number 24.
Двухканальный согласованный фильтр 12 предназначен для сжатия дополнительных последовательностей до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности. Он может быть реализован, как описано в А.с. №1721837 СССР, МПК6 Н 04 L 27/26, заявл. 08.01.90, опубл. 23.03.92.A dual-channel matched filter 12 is designed to compress additional sequences to the duration of one element of a four-coded sequence. It can be implemented as described in A.S. No. 1721837 USSR, IPC 6 H 04 L 27/26, declared 01/08/90, publ. 03/23/92.
Вычитатель 13 предназначен для вычитания отрицательного импульса напряжения, поступающего на его второй вход из положительного импульса напряжения, поступающего на его первый вход. Он может быть реализован, как описано в книге У.Тице, К.Шенк "Полупроводниковая схемотехника" (М.: Мир, 1982, с.137-138, рис.11.2).Subtractor 13 is designed to subtract the negative voltage pulse supplied to its second input from the positive voltage pulse supplied to its first input. It can be implemented as described in the book by W. Tice, K. Schenk "Semiconductor circuitry" (M .: Mir, 1982, p.137-138, Fig. 11.2).
Видеоусилитель 14 предназначен для усиления цифрового сигнала до уровня, необходимого для дальнейшей обработки. Он может быть реализован, как описано в книге Л.Н.Астраханцев и др. "Военные системы многоканальной электросвязи" под ред. А.Т.Лебедева (Л.: ВАС, 1979, с.263-265, рис.18.22, рис.18.23).The video amplifier 14 is designed to amplify the digital signal to the level necessary for further processing. It can be implemented, as described in the book by L.N. Astrakhantsev et al. "Military systems of multichannel telecommunications", ed. A.T. Lebedeva (L .: VAS, 1979, p. 263-265, fig. 18.22, fig. 18.23).
Устройство автоматической регулировки усиления 15 предназначено для формирования управляющего напряжения для изменения коэффициента усиления видеоусилителя при слабом уровне входного цифрового сигнала, обеспечивая линейность всего тракта приема цифрового сигнала. Оно может быть реализовано, как описано в книге Л.Н.Астраханцев и др. "Военные системы многоканальной электросвязи" под ред. А.Т.Лебедева (Л.: ВАС, 1979, с.302-308, рис.20.4).The automatic gain control device 15 is designed to generate a control voltage for changing the gain of the video amplifier with a weak level of the input digital signal, ensuring the linearity of the entire path of receiving the digital signal. It can be implemented, as described in the book by L.N. Astrakhantsev et al. "Military systems of multichannel telecommunications", ed. A.T. Lebedeva (L .: YOU, 1979, p. 302-308, Fig. 20.4).
Оптимальный фильтр 16 предназначен для выделения полезного сигнала и эффективного подавления всех побочных комбинационных колебаний на входе решающего блока. Он выполнен как фильтр нижних частот и может быть реализован, как описано в книге А.Ф.Белецкий "Основы теории линейных электрических цепей" (М.: Связь, 1967, с.591-596, рис.21.36, рис.21.37).The optimal filter 16 is designed to highlight a useful signal and effectively suppress all incidental Raman oscillations at the input of the decision block. It is designed as a low-pass filter and can be implemented as described in the book by A.F. Beletsky, "Fundamentals of the Theory of Linear Electric Circuits" (Moscow: Svyaz, 1967, p.
Решающее устройство 17 предназначено для принятия решения по идентификации и регистрации единичного элемента цифрового сигнала. Оно может быть реализовано, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.34-36, рис.1.11).The decision device 17 is intended to make a decision on the identification and registration of a single element of a digital signal. It can be implemented, as described in the book of M. M. Butusov et al. "Fiber-optic transmission systems", ed. V.N. Gomzina (Moscow: Radio and Communications, 1992, p. 34-36, Fig. 11.11).
Устройство восстановления тактовой частоты 18 предназначено для выделения сигнала тактовой частоты из поступающего на его вход цифрового сигнала. Оно может быть реализовано, как описано в книге М.М.Бутусов и др. "Волоконно-оптические системы передачи" под ред. В.Н.Гомзина (М.: Радио и связь, 1992, с.34-36, рис.1.12).The clock recovery device 18 is designed to isolate a clock signal from a digital signal supplied to its input. It can be implemented, as described in the book of M. M. Butusov et al. "Fiber-optic transmission systems", ed. V.N. Gomzina (M .: Radio and communications, 1992, p. 34-36, Fig. 1.12).
Линия передачи цифрового оптического сигнала, представленная на фиг.1, работает следующим образом.The transmission line of the digital optical signal shown in figure 1, operates as follows.
В линии передачи цифрового оптического сигнала генератор тактовых импульсов 1 с частотой
В формирователе E-кода 2 происходит формирование и цикловая реализация исходной четверично-кодированной последовательности с периодом N=2k (где k≥2 - целое число), например, E-кода или кодов Велти.In the shaper of the E-code 2, the initial quaternary-encoded sequence with the period N = 2 k (where k≥2 is an integer), for example, the E-code or Welty codes, is generated and looped.
В качестве примера на эпюрах фиг.3б показана цикловая реализация следующей исходной четверично-кодированной последовательности αγαδαγβγ при числе элементов N=8, где α=-β, γ=-δ. При этом элементы четверично-кодированной последовательности α, β передают нечетные элементы E-кода, а элементы четверично-кодированной последовательности γ, δ - четные элементы Е-кода. Причем элементы четверично-кодированной последовательности α, β,γ и δ должны выполнять условие ортогональности. Это может быть, например, фазоманипулированная последовательность, в которой начальные фазы элементов принимают значения: 
Сформированная исходная четверично-кодированная последовательность (фиг.3б), состоящая из N элементов длительностью Nτ (где 
Под действием информационных символов (фиг.3в) на управляющий вход модулятора 3 на его выходе формируются кодированные информационные сигналы, представленные на фиг.3 г. При этом учитывается, что модулятор 3 работает по следующему правилу:Under the action of information symbols (Fig.3c) on the control input of the
Таким образом, под действием логического "0" на управляющий вход модулятора 3 на его выходе формируется кодированный информационный сигнал, соответствующий инвертированной четверично-кодированной последовательности, а под действием логической "1" на управляющий вход модулятора 3 на его выходе формируется кодированный информационный сигнал, соответствующий неинвертированной четверично-кодированной последовательности (фиг.3 г).Thus, under the action of a logical "0" at the control input of the
Сформированная фазо-манипулированная кодированная информационная последовательность (фиг.3 г) (далее кодированная информационная последовательность) с выхода модулятора 3 поступает на информационный вход усилителя-модулятора 4, где происходит усиление кодированной информационной последовательности до требуемой величины. С выхода усилителя-модулятора 4 кодированная информационная последовательность поступает на информационный вход лазерного генератора 5, на выходе которого формируется оптический сигнал. Сформированный оптический сигнал с выхода лазерного генератора 5 одновременно поступает на входы устройства стабилизации мощности лазера 6 и первого согласующего устройства 7. Часть оптического сигнала на выходе лазерного генератора 5 используется для стабилизации мощности лазера с помощью устройства стабилизации мощности лазера 6. В устройстве стабилизации мощности лазера 6 формируется управляющее напряжение, которое с первого и второго управляющих выходов устройства стабилизации мощности лазера 6 поступает на управляемые входы усилителя-модулятора 4 и лазерного генератора 5 соответственно.The generated phase-manipulated encoded information sequence (Fig. 3 g) (hereinafter, encoded information sequence) from the output of the
Оптический сигнал с выхода первого согласующего устройства 7 поступает на вход среды передачи оптического сигнала 8.The optical signal from the output of the first matching device 7 is fed to the input of the transmission medium of the optical signal 8.
В многомодовом оптическом волокне передаваемый импульсный сигнал образуется совокупностью конечного числа направляемых мод. Различие фазовых (групповых) скоростей направляемых мод на фиксированной длине волны источника излучения приводит к неодинаковому времени прохождения этих мод, что приводит к межмодовой дисперсии. Кроме того, многомодовое оптическое волокно характеризуется относительно высокой материальной дисперсией. В результате суммарной дисперсии передаваемый импульс расширяется, причем величина расширения равна разности времени распространения самой медленной и самой быстрой мод. Расширение передаваемых импульсов в результате дисперсии может привести к перекрытию (межсимвольной интерференции) между соседними импульсами на входе оптического приемника. Поэтому дисперсия снижает помехоустойчивость принимаемых сигналов, ограничивает пропускную способность оптического волокна, а, кроме того, снижает дальность передачи линии (длину регенерационного участка). Пример распространения сигнала в многомодовом оптическом волокне представлен на фиг.3д, где tд=Nτ межмодовая дисперсия.In a multimode optical fiber, the transmitted pulse signal is formed by a combination of a finite number of guided modes. The difference in the phase (group) velocities of the guided modes at a fixed wavelength of the radiation source leads to unequal travel times of these modes, which leads to intermode dispersion. In addition, a multimode optical fiber is characterized by a relatively high material dispersion. As a result of the total dispersion, the transmitted pulse expands, and the magnitude of the expansion is equal to the difference in the propagation time of the slowest and fastest modes. The expansion of the transmitted pulses as a result of dispersion can lead to overlap (intersymbol interference) between adjacent pulses at the input of the optical receiver. Therefore, the dispersion reduces the noise immunity of the received signals, limits the bandwidth of the optical fiber, and, in addition, reduces the transmission distance of the line (the length of the regeneration section). An example of signal propagation in a multimode optical fiber is shown in FIG. 3d, where t d = Nτ is the intermode dispersion.
С выхода среды передачи оптического сигнала 8 оптический сигнал в виде суммы оптических лучей, пришедших с различным временем запаздывания (фиг.3д), поступает на вход второго согласующего устройства 9, с выхода которого поступает на вход селектора оптических сигналов 10.From the output of the transmission medium of the optical signal 8, the optical signal in the form of a sum of optical rays arriving with different delay times (Fig. 3d) is fed to the input of the second matching device 9, the output of which is fed to the input of the optical signal selector 10.
Селектор оптических сигналов 10, представленный на фиг.2, работает следующим образом. Вход селектора оптического сигнала 10 является входом разветвителя 10.1. Оптический сигнал поступает на вход разветвителя 10.1, где он делится на четыре оптических сигнала. Таким образом, на информационных выходах разветвителя 10.1 формируются четыре идентичных оптических сигнала. Сформированные оптические сигналы с первого, второго, третьего и четвертого информационных выходов разветвителя 10.1 соответственно поступают на входы первого, второго третьего и четвертого фотодетекторов 10.2-10.5. При этом первый, второй третий и четвертый фотодетекторы 10.2-10.5 настроены на соответствующие оптические сигналы. Вследствие того, что элементы четверично-кодированной последовательности α, γ, δ и β ортогональны, то на выходах первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов 10.2-10.5 отклики на "чужие" сигналы равны нулю, то есть:The optical signal selector 10, presented in figure 2, operates as follows. The input of the optical signal selector 10 is the input of the splitter 10.1. The optical signal is fed to the input of the splitter 10.1, where it is divided into four optical signals. Thus, four identical optical signals are generated at the information outputs of the splitter 10.1. The generated optical signals from the first, second, third and fourth information outputs of the splitter 10.1, respectively, are supplied to the inputs of the first, second third and fourth photodetectors 10.2-10.5. In this case, the first, second, third and fourth photodetectors 10.2-10.5 are tuned to the corresponding optical signals. Due to the fact that the elements of the quaternary-encoded sequence α, γ, δ and β are orthogonal, then at the outputs of the first, second, third and fourth photodetectors 10.2-10.5, the responses to “alien” signals are zero, that is:
на выходе первого фотодетектора 10.2 Uβ=0, Uγ=0 и Uδ=0;at the output of the first photodetector 10.2 U β = 0, U γ = 0 and U δ = 0;
на выходе второго фотодетектора 10.3 Uα=0, Uγ=0 и Uδ=0;at the output of the second photodetector 10.3 U α = 0, U γ = 0 and U δ = 0;
на выходе третьего фотодетектора 10.4 Uα=0, Uβ=0 и Uδ=0;at the output of the third photodetector 10.4 U α = 0, U β = 0 and U δ = 0;
на выходе четвертого фотодетектора 10.4 Uα=0, Uβ=0, Uγ=0.at the output of the fourth photodetector 10.4 U α = 0, U β = 0, U γ = 0.
Таким образом, на выходах первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов 10.2-10.5 формируются отклики на соответствующие элементы четверично-кодированной последовательности. На эпюрах фиг.3е, ж, з, и представлены отклики на элементы четверично-кодированной последовательности при межмодовой дисперсии 
Выходы первого, второго, третьего и четвертого фотодетекторов 10.2-10.5 являются первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами селектора оптических сигналов 10. С первого, второго, третьего и четвертого информационных выходов селектора оптических сигналов 10 отклики на элементы четверично-кодированной последовательности (фиг.4а, б, в, г) соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый информационные входы блока выделения дополнительных последовательностей 11. На первом и втором информационных выходах блока выделения дополнительных последовательностей 11 соответственно формируются первая (см. фиг.4д) и вторая (см. фиг.4е) дополнительные последовательности. При этом первая дополнительная последовательность формируется из нечетных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов α, β), а вторая дополнительная последовательность из четных элементов четверично-кодированной последовательности (выделение элементов γ, δ).The outputs of the first, second, third, and fourth photodetectors 10.2-10.5 are the first, second, third, and fourth information outputs of the optical signal selector 10. From the first, second, third, and fourth information outputs of the optical signal selector 10, responses to the elements of a four-coded sequence (FIG. .4a, b, c, d) respectively arrive at the first, second, third and fourth information inputs of the block for additional sequences 11. At the first and second information outputs of the block Additional sequences 11 respectively form the first (see Fig. 4e) and the second (see Fig. 4e) additional sequences. In this case, the first additional sequence is formed from the odd elements of the quaternary-encoded sequence (allocation of elements α, β), and the second additional sequence of even elements of the quaternary-encoded sequence (selection of elements γ, δ).
Сформированные первая (фиг.4д) и вторая (фиг.4е) дополнительные последовательности с первого и второго информационных выходов блока выделения дополнительных последовательностей 11 соответственно поступают на первый и второй информационные входы двухканального согласованного фильтра 12.Formed the first (fig.4d) and second (fig.4e) additional sequences from the first and second information outputs of the block for extracting additional sequences 11, respectively, are supplied to the first and second information inputs of the two-channel matched filter 12.
В двухканальном согласованном фильтре 12 первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.4д, е) сворачиваются до длительности одного элемента четверично-кодированной последовательности, а по напряжению становятся больше в 2k-1 раз элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутых первой и второй дополнительных последовательностей представлены на фиг.4ж, з, соответственно. Свернутые первая и вторая дополнительные последовательности (фиг.4ж, з) с соответствующих информационных выходов первого двухканального согласованного фильтра 12 соответственно поступают на первый и второй информационные входы вычитателя 13.In the two-channel matched filter 12, the first and second additional sequences (Figs. 4e, e) are collapsed to the duration of one element of the four-coded sequence, and by voltage they become 2 k-1 times larger than the elements of the four-coded sequence. The diagrams of the folded first and second additional sequences are shown in FIGS. 4g, h, respectively. The folded first and second additional sequences (Fig. 4g, h) from the corresponding information outputs of the first two-channel matched filter 12 are respectively supplied to the first and second information inputs of the subtractor 13.
В вычитателе 13 обеспечивается вычитание отрицательного импульса (фиг.4з) напряжением 2k-1, поступающего на его второй информационный вход из положительного импульса (фиг.4ж), напряжением 2k-1, поступающего на его первый информационный вход. Следовательно, на выходе вычитателя 13 будет формироваться импульс свернутой четверично-кодированной последовательности с амплитудой в 2k раз больше амплитуды элемента четверично-кодированной последовательности. Эпюры свернутой четверично-кодированной последовательности представлены на фиг.4и (например, при N=8 амплитуда свернутого сложного сигнала увеличивается в 8 раз по сравнению с принятой четверично-кодированной последовательностью).The subtractor 13 provides the subtraction of the negative pulse (Fig.4z) with a voltage of 2 k-1 supplied to its second information input from a positive pulse (Fig.4g) with a voltage of 2 k-1 supplied to its first information input. Therefore, at the output of the subtractor 13, an impulse of a folded four-coded sequence with an amplitude of 2 k times the amplitude of the element of the four-coded sequence will be generated. The plots of the convolutional quaternary-encoded sequence are shown in Fig. 4i (for example, at N = 8, the amplitude of the convolutional complex signal increases by 8 times compared to the received quaternary-encoded sequence).
В результате, осуществляется свертка четверично-кодированных последовательностей (кодов Велти или Е-кодов), отличающихся тем, что они не имеют боковых выбросов в апериодической АКФ и взаимокорреляционной функции (ВКФ). Это позволяет устранить межсимвольную интерференцию при многомодовом распространении лучей в оптическом волокне.As a result, the convolution of quaternary-encoded sequences (Welty codes or E-codes) is carried out, characterized in that they do not have lateral outliers in the aperiodic ACF and inter-correlation function (VKF). This eliminates intersymbol interference in multimode beam propagation in an optical fiber.
Свернутая четверично-кодированная последовательность (фиг.4и) (далее цифровой сигнал) с выхода вычитателя 13 поступает на вход видеоусилителя 14 для первичного усиления цифрового сигнала. С выхода видеоусилителя 14 цифровой сигнал одновременно поступает на вход устройства автоматической регулировки усиления 15 и оптимального фильтра 16. В устройстве автоматической регулировки усиления 15 формируется управляющее напряжение, которое поступает на управляющий вход видеоусилителя 14 для автоматического управления коэффициентом усиления видеоусилителя 14 при слабом уровне входного цифрового сигнала, этим обеспечивая линейность всего тракта приема цифрового сигнала. В оптимальном фильтре 16 происходит выделение полезного цифрового сигнала и эффективное подавление побочных комбинационных составляющих цифрового сигнала. С выхода оптимального фильтра 16 цифровой сигнал одновременно поступает на информационный вход устройства восстановления тактовой частоты 18 и вход решающего устройства 17.The folded four-coded sequence (Fig. 4i) (hereinafter digital signal) from the output of the subtractor 13 is fed to the input of the video amplifier 14 for the primary amplification of the digital signal. From the output of the video amplifier 14, the digital signal simultaneously enters the input of the automatic gain control device 15 and the optimal filter 16. In the automatic gain control device 15, a control voltage is generated, which is fed to the control input of the video amplifier 14 to automatically control the gain of the video amplifier 14 at a low level of the input digital signal , thereby ensuring the linearity of the entire path of receiving a digital signal. In the optimal filter 16, the useful digital signal is extracted and the side combinational components of the digital signal are effectively suppressed. From the output of the optimal filter 16, the digital signal simultaneously enters the information input of the clock recovery device 18 and the input of the resolver 17.
В устройстве восстановления тактовой частоты 18 происходит формирование тактовой частоты. На эпюре фиг.4й представлены стробирующие импульсы выделенной тактовой частоты. Сформированные стробирующие импульсы тактовой частоты (фиг.4й) поступают на управляющий вход решающего устройства 17, обеспечивающего восстановление исходных тактовых интервалов передаваемого цифрового сигнала. Решающее устройство 17 восстанавливает исходную форму и амплитуду сигнала, а также его временное расположение на тактовом интервале. При этом решение в решающем устройстве 17 принимается с нулевым пороговым значением, то есть по закону напряжения на выходе оптимального фильтра в отсчетный момент времени, поступающего с устройства восстановления тактовой частоты 18. На выходе линии передачи цифрового оптического сигнала формируется информационная последовательность, представленная на эпюрах фиг.4к.In the clock recovery device 18, a clock frequency is generated. The diagram of FIG. 4 shows the strobe pulses of the selected clock frequency. The generated strobe clock pulses (Fig. 4y) are fed to the control input of the deciding device 17, which ensures the restoration of the original clock intervals of the transmitted digital signal. The solver 17 restores the original shape and amplitude of the signal, as well as its temporal location on the clock interval. In this case, the decision in the solving device 17 is made with a zero threshold value, that is, according to the law of the voltage at the output of the optimal filter at the reference time from the clock recovery device 18. An information sequence is generated at the output of the digital optical signal transmission line, as shown in the diagrams of FIG. .4k.
Таким образом, предлагаемая линия передачи цифрового оптического сигнала, передаваемого по многомодовому оптическому кабелю, обеспечивает расширение области применения благодаря повышению помехоустойчивости, пропускной способности, а также длины линии передачи оптического сигнала и предназначена для волоконно-оптических, лазерных космических, атмосферных, а также при строительстве волоконно-оптических линий связи специального назначения с использованием многомодового оптического кабеля связи.Thus, the proposed transmission line of a digital optical signal transmitted via a multimode optical cable provides an extension of the field of application due to increased noise immunity, throughput, and also the length of the transmission line of the optical signal and is intended for fiber-optic, laser, space, atmospheric, as well as in construction fiber-optic communication lines for special purposes using a multimode optical communication cable.
Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:The above information indicates the following conditions are met when using the claimed device:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в волоконно-оптических, лазерных космических, атмосферных системах связи, а также при строительстве волоконно-оптических линий связи специального назначения в качестве приема дискретной информации с использованием многомодового оптического кабеля связи;- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in fiber optic, laser space, atmospheric communication systems, as well as in the construction of fiber optic communication lines for special purposes as a reception of discrete information using a multimode optical communication cable;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed device in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.
Таким образом, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная применимость".Thus, the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability".
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110724/09A RU2286647C1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Digital optical signal transmission line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005110724/09A RU2286647C1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Digital optical signal transmission line |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005110724A RU2005110724A (en) | 2006-10-20 |
| RU2286647C1 true RU2286647C1 (en) | 2006-10-27 |
Family
ID=37437609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005110724/09A RU2286647C1 (en) | 2005-04-12 | 2005-04-12 | Digital optical signal transmission line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2286647C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463724C2 (en) * | 2008-06-10 | 2012-10-10 | Олег Григорьевич Греш | Method of transmitting information using linearly polarised electromagnetic waves and system for realising said method |
| RU2522890C2 (en) * | 2012-07-30 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optoelectronic device for analogue signal transmission |
-
2005
- 2005-04-12 RU RU2005110724/09A patent/RU2286647C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2463724C2 (en) * | 2008-06-10 | 2012-10-10 | Олег Григорьевич Греш | Method of transmitting information using linearly polarised electromagnetic waves and system for realising said method |
| RU2522890C2 (en) * | 2012-07-30 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optoelectronic device for analogue signal transmission |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005110724A (en) | 2006-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3080943B1 (en) | Optical transceiver and method with channel binding, clock forwarding, and integrate-and-dump receivers | |
| KR20140131975A (en) | Method of optical data transmission using mode division multiplexing | |
| CN108444508B (en) | Method and system for inhibiting common mode noise in heterodyne demodulation optical fiber sensing system | |
| CN108592963B (en) | Method and system for inhibiting multiplicative noise of time division multiplexing optical fiber sensing system | |
| RU2286647C1 (en) | Digital optical signal transmission line | |
| USH1626H (en) | Fiber optic network system with low crosstalk using code-division multiplexing | |
| RU2279183C2 (en) | Method for transferring information in communication system with broadband signals | |
| JP6386419B2 (en) | Optical transmission system and crosstalk measurement method | |
| JP5116619B2 (en) | Optical communication system | |
| JP2012151752A5 (en) | ||
| EP3072249A1 (en) | Data serializer | |
| RU2247473C1 (en) | High-speed digital optical signal transfer line | |
| RU2315428C1 (en) | System for transmitting data with multi access and time division of channels | |
| RU2188516C1 (en) | Quaternary-coded radio signal transmission system | |
| RU2305368C2 (en) | Data transfer system with multi-access and time division of channels | |
| JP2008079131A (en) | Compensation for crosstalk in wavelength multiplex transmission | |
| RU2631899C2 (en) | Device for formation of phasomapulated signal with smooth change of phase between elementary pulses | |
| Manabe et al. | Low-speed Data Transmission using a Modulated Vibration Signal on an Optical Cable’s Outer Sheath | |
| JP2015108580A (en) | Interference type optical fiber sensor | |
| RU2273961C1 (en) | Device for receiving quadruple-encoded series | |
| JP3953834B2 (en) | Method for improving processing gain by encoding modulated signal | |
| RU2258313C1 (en) | System for transmitting quadruple-encoded radio signals | |
| RU2320084C1 (en) | Data transmission system with multi-access and time division of channels | |
| RU2740001C1 (en) | Device for transmission of four-coded radio signals | |
| Aljunid et al. | Performance of OCDMA systems using AND subtraction technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210413 |