专利名称：用于在点对多点网络中发送信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在点对多点网络中发送信号的方法和装置(arrangement)。
背景技术：
点对多点通信网络(例如无源光学网络(PON))包括中心单元(OLT)以及通过光纤连接的光学网络单元(0NU)。在从OLT到ONU的下行方向上通常作为时间分集多路复用 (TDM)信号来发送数据信号，并且在从ONU到OLT的上行方向上通常作为时间多路复用的突发信号来发送数据信号。下行方向上的时分多路复用发送和上行方向上的突发模式发送需要复杂的时间管理，并且突发模式发送导致较低数据速率。Katsuimi Takano、 N. Hanzawa、 S. Tanji 禾口 K. Nakagawa 在"Experimental Demonstration of Optically Phase-Shifted SSB Modulation with Fiber-Based Optical Hubert Transformers"， National Fiber Optic Engineers Conference, OSA Technical Digest Series (CD) (Optical Society of America, 2007) ， paper JThA48 中进行了描述。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于在两个方向上以合理的成本利用高数据速率进行双向数据发送的点对多点网络。根据本发明，提供一种用于在点对多点网络中在中心单元与多个网络单元之间发送数据信号的方法，其中在所述中心单元中有以下步骤将第一组信号调制到第一组副载波上；组合(combine)第一组中的所调制副载波信号；将第二组信号调制到第二组副载波上；组合第二组中的所调制副载波信号；生成包括光学载波和第一组下行信号的下单边带光学信号；生成包括相同的光学载波和第二组下行信号的上单边带光学信号(USB)；将两个单边带(sideband)信号组合成发送信号，其中得到它们的光学载波信号的180°相位差； 将所述发送信号发送到网络单元；以及在光学网络单元中选择并解调相关联的下行信号。这种类型的调制降低了实施成本，并且通过单边带信号与受抑制光学载波的组合提高了频谱和功率效率。优选的是，所述光学网络单元生成光学上行信号，其光学载波被分配给所接收到的下行信号。此外有利的是，对所述光学网络单元中的连续波光源进行调谐，以便对相关联的下行信号进行相干解调和选择，并且以便确定上行信号的载波频率。相同的CW频率被用在ONU中以便对所接收到的相关联的下行信号进行解调并且被用作ONU上行信号的载波频率，而在OLT处可以很容易识别出所生成的光学上行信号。有利的是使用副载波相位或相位差调制，这是因为高接收器灵敏度以及ONU中的上行信号生成的简便性。所述方法适于双向数据发送，其中通过单光纤来发送下行信号和上行信号，并且下行信号的频率和上行信号的载波被选择成使得在分别将下行信号和上行信号转换成电子带信号(electrical subband signal)之后，反射信号不会与所述信号发生干扰。所述方法在下面的情况中被进一步改进下行信号的副载波和上行信号的副载波被选择成使得在将所述信号转换成子带信号之后，所述副载波信号的谐波频率不会与其他信号发生干扰。这些特征避免由于反射以及谐波失真而造成的损害，并且允许在单光纤上进行高质量数据发送。还提供一个用于在点对多点网络中在中心单元与多个网络单元之间通过单光纤发送信号的优选实施例，在OLT发送器的调制单元内包括第一组子带调制器，其将数据信号调制到第一组电副载波上；第一组合器，其把所调制副载波信号组合成第一子带；第二组子带调制器，其将数据信号调制到第二组电副载波上；第二组合器，其把所调制副载波信号组合成第二子带；第一单边带调制器，其接收所述第一子带以用于调制光学载波并且生成第一单边带信号；第二单边带调制器，其接收所述第二子带以用于调制所述光学载波并且生成第二单边带信号；延迟元件，其在所述单边带信号的载波之间生成180°相移；以及加法器(adder)，其将两个单边带信号组合成发送信号。包括多个副载波信号的单边带信号的生成减少了技术方面的工作量。此外，通过生成并组合两个单边带信号以及在没有任何光学滤波器的情况下消除光学载波降低了成本。根据混合器(hybrid)的技术限制，可能必需应用多个混合器以便对于每一个数据信号单独执行Hilbert变换，以及应用另外的组合器以便组合所述数据信号的等相位分量。在从属权利要求中描述了所述方法和装置的其他有利特征。
下面参照附图描述包括当前优选实施例在内的本发明的实例，其中 图1示出了 PON系统的简化方框图2示出了根据本发明的OLT发送器的简化实施例； 图3示出了 OLT发送器的第二实施例；
图4示出了 OLT发送器中的副载波和调制信号的生成的一个实施例； 图5示出了光学调制器的简化图示； 图6示出了改进的OLT光学调制单元； 图7示出了通过单光纤的双向数据发送的频率图； 图8示出了 ONU收发器的简化实施例；
图9示出了不同ONU的电域(electrical domain)内的子带频率图； 图10示出了 OLT收发器的简化实施例； 图11示出了 OLT的电域内的子带频率图；以及图12示出了先进(advanced) OLT的一个实施例。
具体实施方式
图1示出了作为点对多点网络的一个实例的无源光学网络Ρ0Ν。中心单元OLT(光学线路终端)直接连接到多个光学网络单元ONUl - 0NU10或者通过城域网MN与之相连。 各ONU通过分线器(line-splitter)LSP连接到共用光纤FI。对于OLT与每一个ONT之间的双向数据传输通常使用一条或两条光纤FI。各ONU通过OLT与彼此进行通信。图2示出了 OLT发送器的调制单元M0D_0LT，其包括副载波调制器(例如相位调制器PMl - PM10)、连续波源LA以及两个单边带调制器SSM_L和SSM_U。第一组数据信号 DSl - DS5被调制到副载波ωι、ω3、…、ω9上。通过功率分配器或波分复用器COL组合所调制副载波信号DB1、DB3、…、DB9，并且将所得到的下副载波频带(lower subcarrier-band) SBL馈送到第一单边带调制器SSM_L。第二组数据信号DS6 — DSlO被调制到副载波ω2、 ω4、…、ω1(1上。通过组合器COU组合所调制副载波信号DB2、DB4、…、DB10，并且将上副载波频带SBU馈送到第二单边带调制器SSM_U。由连续波源(激光器)LA生成光学载波信号CW (载波频率并且将其馈送到两个单边带调制器。光学单边带调制器SSM_L和SSM_U生成不同的单边带信号，即包括奇数副载波信号的下边带信号LSB和包括偶数副载波信号的上边带信号USB。一个边带信号(例如USB)被(可调谐)延迟线或移相器TD延迟(相移)大约所述载波信号的180°。随后在加法器(功率分配器)AD中将两个边带组合成双边带发送信号DST。重要的是两个边带信号的载波CW和CWI之间有180°的相位差，这将载波功率降低到基本上为零。图3示出了利用各个副载波混合器HI、H3、…的调制单元M0D2_0LT的第二实施例。仅仅示出了用于生成下边带LSB的装置。根据Hilbert变换，从所调制副载波信号 DBl — DB9导出具有90°相移的调制信号分量SBL_0°和SBL_90°。通过另外两个组合器 COMll和C0M12组合具有相同相位分量的所有调制信号。所得到的子带信号分量SBL_0°和 SBL_90°代表下副载波频带SBL。两个所得到的调制信号分量SBL_0°和SBL_90°都被作为调制信号SBLjr和SBL_90°馈送到第一单边带调制器SSM-L以用于调制载波信号CW。所述单边带调制器具有Mach-Zehnder干涉仪结构。例如通过不同的偏置电压来获得所述单边带调制器的上、下分支中的光学载波信号之间的必要相位差。在相同的装置中生成上子带SBU，并且通过加法器AD将其加到下子带。当然，可以应用生成单边带信号的所有常见方法。关于本发明，重要的是由相同的连续波光源(主要是激光源)提供两个单边带调制器的光学载波，并且添加180°的相位差。 其结果是取消了光学载波，从而使得信号能量只被包含在载送信息的频谱部分内，而对于具有较低调制指数的一般调制来说，大多数能量将被包含在载波内。图4示出了用于生成电副载波和调制信号的另一个OLT调制单元M0D3_0LT。首先由调制器PMl — PMlO将数据信号DSl — DSlO调制到从公共电副载波信号ωκ导出的各个副载波上。随后把所调制信号馈送到另外的调制器Ml — MlO (混频器、乘法器或频率转换器)，并且通过施加不同的转换信号ωωι,对其进行转换。从滤波器FIl — FIlO输出副载波信号DBl - DB10。组合器COL和COU如前所述地组合各副载波信号。混合器HL和HU 接收各副载波频带，并且根据Hilbert变换输出经过相移的调制信号I、Q。图5示出了光学调制器的简化实施例，其具有接收连续波信号CW的第一分离器 (splitter) SPl，由电调制信号ul、u2控制的两个光学分支BR1、BR2，以及组合两个分支的所调制光学信号的第二分离器SP2 (组合器)。
下分支BR2包括用于进行正确的相位调节的延迟线DL。还通过施加不同的偏置电压获得时间延迟的相移。现在以一般形式导出由SBLJT和SBL_90°驱动的单边带调制器的函数。索引 (indeX)k指代单边带的信号。其中m-调制指数(对于N=10，大约<0.06)，ω-基带角频率， S-调制信号(符号)，t-时间
在上分支BRl中得到的调制信号是
权利要求
1.一种用于在点对多点网络(PON)中在中心单元(OLT)与多个网络单元(0NU1 — 0NU10)之间发送信号的方法，其特征在于以下步骤一利用由第一组数据信号(DSl —DS5)调制的副载波(ωΜ，ωΒ3，…，ωΜ)生成第一组副载波信号(DB1，DB3,…，D9)；一将第一组副载波信号(DB1，DB3,…，D9)组合成下副载波频带(SBL)； 一利用由第二组数据信号(DS6 — DS10)调制的另外的副载波(ωΒ2，ωΜ，…，ωΜ0) 生成第二组副载波信号(DB2，DB4,…，DB10)；一将第二组副载波信号(DB2，DB4,…，DB10)组合成上副载波频带(SBU)； 一利用下副载波频带(SBL)调制光学载波信号(CW)，生成包括所述光学载波信号(CW) 和第一组下行信号(Dl，D3,…，D9)的下单边带光学信号(LSB)；一利用上副载波频带(SBU)调制所述光学载波信号(CW，CffI),生成包括所述光学载波信号(CW，CWI)和第二组下行信号(D2，D4,…，D10)的上单边带光学信号(USB)；一将两个单边带信号(LSB，USB)组合成发送信号(DST)，其中在其光学载波信号(CW， CWI)之间存在得到的180°的相位差；一将所述发送信号(DST)从中心单元(OLT)发送到网络单元(0NU1 - 0NU10)；以及一在光学网络单元(0NU1 - 0NU10)中选择并解调相关联的下行信号(Dl — D10)。
2.根据权利要求1的方法， 其中，在所述光学网络终端(ONU)中对所接收到的光学下行信号(Dl - D10)进行相干解调。
3.根据权利要求1或2的方法， 其中，所述光学网络单元(0NU1 — 0NU10)生成光学上行信号(Ul — U10)，其光学载波(CW_， …)被分配给所接收到的下行信号(Dl - D10)。
4.根据权利要求3的方法， 其中，对光学网络单元(ONUl)的连续波光源(TL_0NU)进行调谐，以便对相关联的下行信号 (Dl)进行相干解调及选择，并且以便确定相关联的上行信号(Ul)的载波频率(fwul)。
5.根据权利要求1一 4的其中一项的方法， 其中，应用两次或多次相位或相位差调制。
6.根据权利要求1一 5的其中一项的方法， 其中，一通过单光纤(FI)发送光学下行信号(Dl - D10)和光学上行信号(Ul - U10)；以及一下行信号(Dl - D10)的副载波频率和上行信号(Ul - U10)的载波频率被选择成使得在把所述信号(Dl - DlO ；Ul - U10)转换成电子带信号(DSS ；USS)之后，反射信号 (RDl - RDlO ；RUl 一 RU10)不与下行信号(Dl — D10)和上行信号(Ul — U10)发生干扰。
7.根据权利要求6的方法， 其中，下行信号(Dl - D10)的副载波和上行信号(Ul - U10)的载波(ω。· - ω。Νυ (ι)被选择成使得在把所述信号转换成电子带(DSS ；USS)之后，所述载波信号的谐波频率不会与其他信号发生干扰。
8.根据权利要求6或7的方法， 其中，下行信号(Dl — D10)的副载波在两个相邻下行信号(D1，D2)之间具有2η Δ (η=2, 3， 4，…)的距离，并且在所有其他下行信号之间具有3Δ的信道间距；其中△是最小信道间距。
9.根据权利要求8的方法， 其中，下行信号(Dl - D10)的副载波在上边带(USB)与下边带(LSB)的相邻下行信号(D1， D2)之间具有4 Δ的频率距离。
10.根据权利要求8或9的方法， 其中，利用与相关联的下行信道(Dl - D10)相同的信道间距发送上行信号(Ul - U10)。
11.根据权利要求8或9的方法， 其中，对单边带调制器(SSM_L ；SSM_U)施加校正信号(SCl，SC2)以便降低2次和更高次失真。
12.一种用于通过单光纤(FI)在点对多点网络(PON)中在中心单元(OLT)与多个网络单元(ONT)之间发送信号的装置，包括，在OLT发送器(TX_0LT)中一调制单元(M0D_0LT)，利用由第一组数据信号(DSl — DS5)调制的电副载波(ωΜ， ωΒ3,…，ωΜ)生成第一组副载波信号(DB1，DB3,…，DB9)，并且利用由调制数据信号 (DS6 — DS10)的第二组数据信号(DS1 — DS5)调制的电副载波(ωΒ2，ωΒ4,…，ω·)生成第二组副载波信号(DB2，DB4,…，DB10)；一第一组合器(C0L)，将所调制的第一组副载波信号(DB1，DB3,…，DB9)组合成下副载波频带(SBL)；一第二组合器(C0U)，将所调制的第二组副载波信号(DB2，DB4,…，DB10)组合成上子带(SBU)；一第一单边带调制器(SSM_L)，接收所述下副载波频带(SBL)以用于调制光学载波 (Cff)并且生成第一单边带信号(LSB)；一第二单边带调制器(SSM_U)，接收所述上子带(SBU)以用于调制所述光学载波(CW) 并且生成第二单边带信号(USB)；一延迟元件(TD)，生成所述单边带信号(LSB，USB)的载波(WC，CWI)之间的180°相位差；以及一加法器(AD)，将两个单边带信号(LSB，USB)组合成下行发送信号(DST)。
13.权利要求12的装置， 其中，所述调制单元包括一将第一组数据信号(DSl — DS5)调制到第一组电副载波(ωΜ，ωΒ3，…，ωΜ)上的第一组副载波调制器(PM1，PM3,…，PM9)；一将第二组数据信号(DS6 — DS10)调制到第二组电副载波(ωΒ2，ωΒ4,…，ωΜ(1)上的第二组副载波调制器(ΡΜ2，ΡΜ4,…，ΡΜ10)。
14.权利要求12的装置， 其中，所述调制单元包括一将数据信号(DSl — DS5)调制到从公共电副载波(ωκ)导出的副载波上的第一组副载波调制器(ΡΜ1，ΡΜ3,…，ΡΜ9)；一将数据信号(DS6 - DS10)调制到所述公共电副载波(ωκ)上的第二组副载波调制器(ΡΜ2，ΡΜ4,…，PMlO)；连接到副载波调制器(ΡΜ2，ΡΜ4,…，ΡΜ10)的输出的另外的调制器(Ml—Μ10)，每一个另外的调制器(Ml — M10)接收转换信号(Coroi - ω_)；以及与所述另外的调制器(Ml — Μ10)串联连接的滤波器(FIl — FI10)，输出副载波信号 (DBl - DB10)。
15.权利要求12、13或14的装置， 包括用于通过执行子带(SBl - SB2)的Hilbert变换生成调制信号(ul，u2)的混合器(HL，HU)。
16.权利要求12的装置， 其中，所述调制单元包括一将第一组数据信号(DS1，DS3,…，DS5)调制到第一组电副载波(ωΜ，ωΒ3，…， ωΜ)上的第一组副载波调制器(ΡΜ1，ΡΜ3,…，ΡΜ9)；一用于执行所生成的副载波信号(DB1，DB3,…，DB9)的Hilbert变换的多个混合器 (HI, H3,…，H3.);以及一另外的组合器(C011，C012)，把副载波信号(DB1，DB3,…，DB9)的相等相位分量 (SBL_0°和SBL_90° )组合成下单边带(LSB)的调制信号(SB1_0°，SB1_90° );以及一用于生成上单边带(USB)的调制信号的相应器件。
17.权利要求12、13或14的装置， 其中，每一个单边带调制器(SSM_L，SSM_U)具有Mach-Zehnder结构并且包括接收校正信号 (SC1，SC2)的附加控制电极(CE)。
18.权利要求12的装置， 其中，所述中心单元(OLT)包括接收上行信号(Ul - U10)并且输出上行数据信号(USl -US10)的OLT接收器(RX_0LT)，包括分离所接收到的上行信道(Ul — U10)的串联连接的处理单元(PU)、相干偏振分集接收器(CRX_0LT)，以及数字接收器(RXl — RX10)。
19.权利要求12的装置，包括，在光学网络终端(ONU)中-ONU接收器(RX_0NU)，包括接收下行信号(Dl — D10)的相干偏振分集接收器(CRX_ 0NU)；一选择一个下行信号(Dl)的串联连接的滤波器和判定单元(FD)； 一输出连续波信号(ω·》的连续波光源(TL)，所述连续波信号被馈送到相干偏振分集接收器(CRX_0NU)且作为载波信号(ω·》；一发送器单元(TX_0NU)，包括光学调制器(M0)，其把上行数据信号(USl)调制到所述载波信号(Qwm)上，生成光学上行信号(Ul)。
20.权利要求19的装置， 其中，所述连续波光源(TL)是可调谐激光器，其被调谐以用于选择相关联的下行信号(D1)。
21.一种先进的光学线路终端(0LT_A)，包括根据权利要求12 — 20的其中一项的多个 OLT 发送器(TX1_0LT - TX32—0LT)和多个 OLT 接收器(RX1_0LT — RX32_0LT)。
全文摘要
在中心单元与多个网络终端之间交换双向数据信号。所述中心单元的调制器单元(MOD_OLT)将数据信号(DS1－DS10)调制到副载波(ω1－ω10)上，生成两个光学单边带信号(LSB)和(USB)，并且利用经过180°相移的载波信号(CW，CWI)组合两个边带信号。所述光学网络单元选择其相关联的下行信号并且生成相关联的上行信号。所述下行信号和上行信号的频率被选择成使得反射不会与光学网络单元处的所选信号发生干扰，并且不会与中心单元处所接收到的上行信号发生干扰。
文档编号H04J14/02GK102342046SQ200880132856
公开日2012年2月1日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者戈特瓦尔德 E., 斯莫洛尔茨 S. 申请人:诺基亚西门子通信公司