RU2688664C1 - Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи - Google Patents
Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688664C1 RU2688664C1 RU2018129011A RU2018129011A RU2688664C1 RU 2688664 C1 RU2688664 C1 RU 2688664C1 RU 2018129011 A RU2018129011 A RU 2018129011A RU 2018129011 A RU2018129011 A RU 2018129011A RU 2688664 C1 RU2688664 C1 RU 2688664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- receiver
- transmitter
- terminal
- receiving
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G1/00—Details of arrangements for controlling amplification
- H03G1/02—Remote control of amplification, tone or bandwidth
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах двусторонней беспроводной оптической связи. Технический результат заключается в повышении качества канала двусторонней беспроводной оптической связи. Для этого в аппаратуре беспроводной оптической связи организуется контур управления выходной мощностью передатчиков, обеспечивающий оптимальный уровень приемного сигнала на приемниках. Управление осуществляется по двум направлениям: по данным об уровне сигнала на приемнике терминала-абонента и их сравнению выдается команда на изменение мощности передатчика локального терминала; и по данным о статистике приемного сигнала локального терминала выдается команда на терминал-абонент об изменении целевого значения уровня приемного сигнала локального терминала. Критерием управления является соотношение частоты измеренных уровней приемного сигнала в заданных диапазонах относительно середины динамического диапазона приемника. Схема управления выходной мощностью передатчика позволяет получить оптимальное значение приемного сигнала, компенсируя как условия прохождения сигнала через атмосферу, так и технологический разброс параметров оборудования при его изготовлении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике электрической связи и может быть использовано в системах двусторонней оптической связи.
Из уровня техники известен способ управления устройствами беспроводной связи через служебный сигнал, построенный на основе маяка (Патент WO 2015142678 A1 2015-09-24).
Наиболее близким по технической сущности является метод контроля мощности лазерного излучения в беспроводных оптических линиях связи (Патент США № US 6,643,466 B1 Nov. 04, 2003), который и выбран в качестве прототипа. Система в общем случае содержит оптический приемник, оптический передатчик и приемник, работающий не по принципу беспроводной оптической связи. Для контроля уровня мощности лазерного сигнала в беспроводных оптических линиях связи терминал передает в атмосферу пучок лазерного излучения и получает информацию об измеренном уровне мощности излученного сигнала не по лазерному каналу связи. На основе полученной информации, с помощью специального алгоритма терминал определяет, является ли снижение мощности лазерного луча, измеренного на расстоянии, следствием атмосферных эффектов или вызвано случайным перекрытием канала. Если снижение мощности произошло из-за атмосферных явлений, терминал увеличивает уровень мощности лазерного излучения чтобы скомпенсировать это снижение. Если же снижение мощности вызвано случайным перекрытием канала, то терминал снижает мощность передатчика, чтобы предотвратить потенциально возможное нанесение повреждений живым объектам.
Недостатками данного способа являются:
- обязательное наличие канала обратной связи, не являющегося атмосферным лазерным каналом, что требует использования другой технологии и усложняет оборудование;
- недостаточная эффективность регулирования выходной мощности лазерного излучения в зависимости от атмосферных условий на трассе, не учитывающей динамический диапазон приемника;
- использованные в способе решения не приводят к существенному улучшению качества связи, а в некоторых случаях еще и ухудшают его.
Техническим результатом изобретения является улучшение качества работы системы беспроводной оптической связи.
Технический результат достигается за счет того, что аппаратура беспроводной оптической связи, состоящая из двух идентичных приемо-передающих терминалов, обеспечивает одновременно информационный и служебный канал, работающие соответственно на длинах волн 1550 и 785 нм. При этом с каждого терминала по служебному каналу передается на другой терминал уровень сигнала на приемнике. Управляющий процессор каждого из терминалов, сравнивает значения принимаемой мощности на другом терминале с заданными допустимыми границами значений, определяемыми хранящимися в памяти коэффициентами и дает команду на управление выходной мощностью передатчика терминала, согласно формуле:
Pi=Pi-1+ΔP
где Pi - новое значение выходной мощности передатчика;
Pi-1 - прежнее значение выходной мощности передатчика;
ΔP - изменение выходной мощности передатчика, определяемое согласно условиям:
где 
- уровень мощности на приемнике противоположного терминала;
Р0 - целевое значение приемной мощности (точка стабилизации, ТС), соответствующее середине динамического диапазона приемника;
kin, kout - коэффициенты отстройки значений мощности от Р0 на 0.5 и 1 дБ соответственно;
n - делитель для расчета изменения выходной мощности передатчика.
Условие (1) задает две области регулирования вокруг целевого значения - во внутренней области, близкой к целевому значению изменения выходной мощности не происходит, во внешней области регулирования происходит изменение мощности в зависимости от соотношения текущего и целевого значений приемного сигнала. Алгоритм регулирования позволяет избежать постоянных колебаний мощности передатчика одного терминала при нахождении уровня сигнала на приемнике другого терминала вблизи оптимального значения. При этом передатчики терминалов автоматически поддерживают такое значение выходной мощности, которое позволяет получить уровень сигнала на приемниках терминалов, соответствующий середине их динамического диапазона, что позволяет минимизировать уровень ошибок, связанных с флуктуациями сигнала на трассе связи.
Еще одним техническим результатом является автономная автоматическая регулировка мощности передатчика каждого терминала, что позволяет компенсировать технологический разброс при изготовлении их оптических систем, приводящий к различным значениям потерь оптической системы приемопередатчиков от одного терминала к другому.
В дополнение к указанному способу регулировки мощности передатчика предлагается способ подстройки целевого значения мощности на приемнике. Это необходимо для работы оборудования в среде с переменными условиями распространения сигнала (например, в атмосфере при различных погодных условиях). Влияние условий распространения сказывается как в изменении глубины паразитной модуляции сигнала при его распространении в среде, так в искажении характера вероятностного распределения колебаний сигнала. Предлагаемый способ заключается в изменении целевого значения уровня сигнала на приемнике в соответствии с условиями работы канала связи на основе анализа собранной за фиксированный период времени статистики измеренных значений уровня приемного сигнала находящихся близко к границам динамического диапазона приемника согласно выражению:
Poi=Poi-1+ΔP0
где Poi - новое целевое значение приемной мощности;
Poi-1 - прежнее целевое значение приемной мощности;
ΔP0 - изменение целевого значения приемной мощности, определяемое в соответствии с условиями:
где Pc - уровень мощности соответствующий середине динамического диапазона приемника;
NL - количество измерений при которых значение приемной мощности было ниже удвоенного значения чувствительности приемника;
NH - количество измерений при которых значение приемной мощности было выше половинного значения мощности насыщения приемника;
m - делитель для расчета целевого значения мощности передатчика.
Предложенный способ позволяет поддерживать значение уровня сигнала на приемнике терминала оптимальное не только с точки зрения нахождения в середине его динамического диапазона, но и дополнительно смещать целевое значение с учетом текущей статистики приемного сигнала, подстраивая его под условия в канале связи.
Устройство аппаратуры.
На фиг. 1 изображена блок схема работы аппаратуры беспроводной линии связи, обеспечивающей автоматическую регулировку выходной мощности передатчиков.
Аппаратура оптической беспроводной связи состоит из оптического передатчика и оптического приемника, которые электрически соединены с управляющим процессором управляющим работой передатчика и собирающим данные об уровне сигнала на приемнике. Приемник и передатчик образуют информационный канал связи с использованием оптической системы. Также оптическая система формирует служебный канал связи между управляющими процессорами терминалов. Управляющий процессор также подключен к памяти для хранения данных об измеренных уровнях сигнала на приемнике, а также управляющих коэффициентах и целевом уровне мощности сигнала на приемнике другого терминала.
Работа устройства.
Для формирования канала связи используются два терминала, которые размещаются на разных концах линии связи.
Оптический передатчик каждого терминала направляет в канал сколлимированные оптической системой световые импульсы излучения сигналов связи на длине волны 1550 нм. Оптическая система приемника оптического излучения собирает прошедшее через канал излучение на приемник другого терминала.
Управляющий процессор каждого терминала подключен к приемопередатчику служебного канала, имеющему в своем составе передатчик на длине волны 785 нм и фотоприемник.
В процессе работы управляющий процессор каждого терминала передает на другой терминал через служебный канал данные об уровне приемного сигнала. Кроме того, управляющий процессор через служебный канал получает данные об уровне приемного сигнала другого терминала и записывает их в память. Периодически управляющий процессор считывает из памяти и проводит усреднение данных об уровне приемного сигнала другого терминала, сравнивает их с целевым значением и в соответствии с условием (1) изменяет мощность оптического передатчика.
В дополнение к изменению мощности передатчика управляющий процессор проводит анализ статистики уровней приемного сигнала, записанных в памяти и в соответствии с условием (2) передает через служебный канал управляющему процессору другого терминала команду на изменение целевого уровня приемного сигнала.
Практическая реализация (осуществимость предложенного способа).
Испытания предложенных способов регулировки мощности передатчика аппаратуры оптической беспроводной связи подтвердили их осуществимость и эффективность.
Для оценки работоспособности алгоритма подстройки ТС были проведены "стрессовые" измерения параметров работы аппаратуры оптической беспроводной связи на дистанции 620 м с диафрагмами 20 мм, установленными на один из терминалов, чтобы обеспечить уровень нестабильности приемного сигнала достаточный для фиксации ошибок. На обоих терминалах в двух сериях измерений были заданы начальные значения PC, близкие верхней (1000 мкВт) и нижней (10 мкВт) границе динамического диапазона приемника. На фиг. 2 представлена динамика изменения Pc на двух терминалах линии 620 м, а также уровня потерь (количество утраченных пакетов в минуту) в канале связи.
Как видно из фиг. 2, предложенный алгоритм динамической подстройки Pc полностью работоспособен и обеспечивает выход к оптимальным (с точки зрения минимизации потерь в канале связи) значениям ТС
После определения работоспособности алгоритма было проведено долгосрочное тестирование его работы на дистанции 620 м с измерением уровня битовых ошибок BER. Данное тестирование показало существенное снижение ошибок по сравнению с работой канала связи с фиксированным значением PC. Так, если за сутки ошибка в среднем составляла 5*10-10, то при использовании предложенного алгоритма ошибка снизилась до 9*10-11.
Claims (22)
1. Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи путем изменения мощности излучения передатчика противоположного терминала,
отличающийся тем, что
мощность излучения передатчика терминала регулируется подключенным к нему процессором в соответствии с передаваемым по служебному каналу между терминалами уровнем сигнала на приемнике противоположного терминала, согласно формуле:
Pi=Pi-1+ΔP,
где Pi - новое значение выходной мощности передатчика;
Pi-1 - прежнее значение выходной мощности передатчика;
ΔР - изменение выходной мощности передатчика, определяемое согласно условиям:
где 
- уровень мощности на приемнике противоположного терминала;
Р0 - целевое значение приемной мощности, соответствующее середине динамического диапазона приемника;
kin, kout - коэффициенты отстройки значений мощности от Р0 на 0.5 и 1 дБ соответственно;
n - делитель для расчета изменения выходной мощности передатчика.
2. Способ по п. 1, в котором целевое значение приемной мощности терминала изменяется в соответствии с условиями работы канала связи на основе анализа собранной за фиксированный период времени статистики измеренных значений уровня приемного сигнала, находящихся близко к границам динамического диапазона приемника, согласно выражению:
Poi=Poi-1+ΔP0,
где Poi - новое целевое значение приемной мощности;
Poi-1 - прежнее целевое значение приемной мощности;
ΔP0 - изменение целевого значения приемной мощности, определяемое в соответствии с условиями:
где Рс - уровень мощности, соответствующий середине динамического диапазона приемника;
NL - количество измерений, при которых значение приемной мощности было ниже удвоенного значения чувствительности приемника;
NH - количество измерений, при которых значение приемной мощности было выше половинного значения мощности насыщения приемника;
m - делитель для расчета целевого значения мощности передатчика.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129011A RU2688664C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018129011A RU2688664C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688664C1 true RU2688664C1 (ru) | 2019-05-22 |
Family
ID=66636670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018129011A RU2688664C1 (ru) | 2018-08-06 | 2018-08-06 | Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688664C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115173970A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-10-11 | 中国人民解放军63660部队 | 一种用于导弹武器对探测通信设备功能损伤降级评估方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2192706C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2002-11-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта |
| WO2005109597A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Splashpower Limited | Controlling inductive power transfer systems |
| WO2014195143A1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | Koninklijke Philips N.V. | Wireless inductive power transfer |
| RU2639726C2 (ru) * | 2012-10-16 | 2017-12-22 | Конинклейке Филипс Н.В. | Беспроводная индуктивная передача мощности |
| RU2643153C2 (ru) * | 2012-07-30 | 2018-01-31 | Конинклейке Филипс Н.В. | Беспроводная индукционная передача электроэнергии |
-
2018
- 2018-08-06 RU RU2018129011A patent/RU2688664C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2192706C2 (ru) * | 2000-07-04 | 2002-11-10 | Омский научно-исследовательский институт приборостроения | Устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта |
| WO2005109597A1 (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-17 | Splashpower Limited | Controlling inductive power transfer systems |
| RU2643153C2 (ru) * | 2012-07-30 | 2018-01-31 | Конинклейке Филипс Н.В. | Беспроводная индукционная передача электроэнергии |
| RU2639726C2 (ru) * | 2012-10-16 | 2017-12-22 | Конинклейке Филипс Н.В. | Беспроводная индуктивная передача мощности |
| WO2014195143A1 (en) * | 2013-06-04 | 2014-12-11 | Koninklijke Philips N.V. | Wireless inductive power transfer |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115173970A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-10-11 | 中国人民解放军63660部队 | 一种用于导弹武器对探测通信设备功能损伤降级评估方法 |
| CN115173970B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-09-26 | 中国人民解放军63660部队 | 一种用于导弹武器对探测通信设备功能损伤降级评估方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2756619B1 (en) | Configuration sub-system for telecommunication systems | |
| US5465398A (en) | Automatic power level control of a packet communication link | |
| US6252915B1 (en) | System and method for gaining control of individual narrowband channels using a wideband power measurement | |
| JP4302320B2 (ja) | 光ｗｄｍシステムにおける波長制御 | |
| US8073325B2 (en) | OSNR measuring apparatus and OSNR measuring method | |
| US10136437B2 (en) | Automatically adjustable radiofrequency link | |
| US9814004B2 (en) | Satellite communication device, satellite communication system comprising such a device and method for managing the resources allocated within such a system | |
| JP2005269007A (ja) | 端局装置、光出力パワーの制御方法及び光出力パワー制御プログラム | |
| US20210029564A1 (en) | User equipment assisted leveling and optimization of distributed antenna systems | |
| US8660437B1 (en) | Minimizing distortion due to wavelength dependent loss in WDM optical networks | |
| RU2688664C1 (ru) | Способ регулировки уровня сигнала на приемнике терминала оптической беспроводной связи | |
| Ionescu et al. | Optimization of power efficient spatial division multiplexed submarine cables using adaptive transponders and machine learning | |
| Fernandes et al. | Highly reliable outdoor 400G FSO transmission enabled by ANN channel estimation | |
| US7729620B2 (en) | Methods and systems for controlling optical power attenuation | |
| US9973276B2 (en) | Optical receiving device and method for controlling dispersion compensation amount | |
| US20210013965A1 (en) | Submarine optical communication control device, control method, and non-transitory computer-readable medium | |
| US20100142956A1 (en) | Method and Apparatus for Reshaping a Channel Signal | |
| KR102413844B1 (ko) | 대기 채널 상태에 따른 선 보상을 수행하는 무선 광송신 장치 및 방법 | |
| CN112511224B (zh) | 抑制空间激光通信系统中指向抖动和大气湍流影响的方法 | |
| CN110149148A (zh) | 通信系统和光收发器设备 | |
| JP4091149B2 (ja) | 光素子電力制御システム | |
| US7412174B2 (en) | Method and apparatus for distortion control for optical transmitters | |
| JP3061768B2 (ja) | 衛星通信用の送信装置 | |
| JP2008141498A (ja) | 光伝送装置 | |
| JP2016036101A (ja) | 光伝送装置、光伝送システム、及び、光伝送システムの制御装置 |