专利名称：对色散具有低灵敏度的光传输方法，传输设备和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及对由光纤引起的色散具有低灵敏度的光纤传输方法，和用来实现该方法的传输装置和系统。
通过无中继光纤的最大传输距离受衰落和色散所限制。掺铒光纤放大器能够校正衰减，但在信号具有高比特率，如10Gbit/s的情况下，色散仍是一个主要的限制，多种先前技术方法能在给定的光纤部分上至少部分补偿色散。
其它先前技术的方法旨在不改变色散的情况下使发射对色散不太敏感。例如，在“Electronics letters”1993年12月9日第29卷，25号上由X.Gu和L.C.Blanck发表的“经过100km的标准光纤的10Gbit/s无中继三级光传输”文章中，描述了一个方法，其包括·将即将发射的数据模式以双二进制信号，即能假定值近似等于+1，0和1的信号的形式，通过降低二进制信号的带宽进行编码；·用该信号假定的值调制光载波，得到在三个不同电平上的调幅载波；·通过光纤传输该调制载波而不使用任何补偿色散的特殊方法；·利用提供代表接收到的光信号幅值的电信号的光接收机对光纤另一端接收的光信号进行解调，并将该信号与两个参考值相比较，来重新构造两个并行的二进制信号；·解码这两个二进制信号以恢复数据模式。
利用双二进制编码和幅值调制降低了发射信号占据的带宽。这降低了色散的影响，因此大大提高了最大传输距离。另一个优点是光发射机和光接收机能比传统方法中，即载波由二进制信号进行调幅的情况下，具有较窄的带宽。
然而，这种先前技术方法具有一个缺点在由光检测器提供的电信号中鉴别三个不同的幅值电平是必要的。鉴别三个电平比二进制信号调幅所要求的鉴别两个电平更难，同样，信噪比也比用二进制信号得到的低。
本发明旨在提出一个光传输方法，其对色散的敏感较低，而且解调更为容易。
本发明包括具有对色散低灵敏度的光传输方法，其中·数据模式以三进制调制信号的形式被编码，其能假定三个有意义的值；最大值，最小值和在最大值和最小值之间的中间值，和·光载波根据由调制信号假定的值被调制；其特征在于，为调制所述载波，载波如下被发射·用最大幅值，代表滤波的调制信号的最大值和最小值，调制载波的相位在一种情况下相对其他信号移相大约180°；·用最小幅值，代表调制信号的中间值；而且在其中，为了解调调制的光载波，在调制载波的功率包络上鉴别两个电平，且从中推出所发射的数据模式。
上述方法已经降低了对色散的敏感度，因为与传统的二进制信号的调幅相比，用三进制信号的形式编码，使发射信号的带宽降低。例如，它允许在色散为17.5ps/nm.km的光纤上以10Gbit/s传输超过150km的距离。因为解调仅考虑幅值，且包括仅鉴别两个不同的电平，故它还有便于光载波解调器装置实现的优点。最后，信噪比优于解调是由鉴别三个电平组成的情况。
在本发明的最佳实施例中，为了对要发射的数据模式以三进制信号的形式编码·数据模式以二进制信号的形式编码，如果它并非已是这种形式的话；·这个二进制信号用差分编码方案编码成另一个二进制信号的形式；和·该其它的二进制信号被滤波，以降低其带宽，从而得到一个三进制信号。
在本发明的另一实施例中，为对要发射的数据模式以三进制信号的形式编码·该数据模式以要以具有三个离散的电平的三进制信号的形式被编码；·这个有三个离散电平的三进制信号被可选择地滤波，以进一步降低其带宽。
在另一方面，本发明包括实现本发明方法的一个传输设备，包括·用来对要发射的数据模式以三进制调制信号形式进行编码的装置，假定三个有意义的值最小值、最大值和最大值与最小值之间的中间值；和
·根据由调制信号假定的值，调制光载波的装置；并且其特征在于光载波调制装置包括一个提供调制载波的调制器，其具有·当调制信号具有其最大值或其最小值时的最大幅值，调制载波的相位在一种情况下相对于其它信号相移大致180°；和·当调制信号具有其中间值时的最小幅值，在本发明的最佳实施例中，用于将要发射的数据模式以三进制信号形式编码的装置包括·如果所述数据模式还不是二进制信号形式时，将其编码成该形式的装置；用差分编码将该二进制信号编码成另一种二进制信号形式的二进制信号的装置；和·对其它的二进制信号滤波来降低其带宽，从而得到三进制信号的装置。
在本发明的另一实施例中，编码装置包括如果所述数据模式还不是具有三个离散电平的三进制信号形式，则将所述数据模式编码成该形式的装置；和通过降低三进制信号的带宽对其进行滤波的可选择的装置。
在另一方面，本发明在于一个传输系统，其包括·发射机设备，用来调制带有数据模式的光载波；·光传输链路，它的一端连接到发射机装置的输出端；·用来解调调制的光载波的装置，其具有一个输入连接到该链路的第二端，用来提供代表调制的光载波功率包络的信号；·比较器，用来将信号与参考值相比较，并推断代表发射的数据模式的二进制信号；其特征在于，它包括根据本发明的发射机设备。
从下面给出的描述和附图中，本发明将能更好地理解，且本发明的其他特征也将能看到。
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图1是本发明传输系统的一个实施例的框图；·图2和图3是说明本发明方法的两个实施例的时序图；·图4是当调制器装置包括一个Mach—Zehnder型调制器时的调制器装置的操作的时序图；图1是用来实现本发明方法的本发明光传输系统的一个实施例的框图。该实施例包括·激光器1，发射固定辐值的载波P；Mach—Zehnder型调制器2，接收由激光器1提供的载波，并根据作用于控制输入的值Ve提供调制的载波PM；·与调制器2的输出相连的光纤传输链路10；·加有数据模式SI的输入3，数据模式SI在本例中包括一系列二进制值；·差分编码器4，其输入端与输入3相连，输出端提供代表数据模式SI的另一二进制调制信号SM，信号SM的带宽是信号SM的二进制数据速率的0.44倍；·低通滤波器5，其输入与编码器4的输出相连，带宽等于信号SM的二进制数据率0.3倍；它在其输出端提供了一个滤波调制信号SMF，SMF双二进制信号，具有减小的带宽，即等于信号SM二进制数据率的0.25倍，从而降低了对色散的敏感度；·放大器6，其输入端滤波器5的输出相连，其输出端提供一个到调制器2的控制输入的信号SMF，信号SMF是由滤波器5滤波，并由放大器6放大的调制信号；·光接收器7，与链路10的一端相连，且其功能是提供一个与接收的光功率包络线成比例的，与相位无关的电信号EPP；和·比较器8，其输入端与光接收器7的输出相连，接收参考值Ref的输入。且其功能是将由光接收器7提供的信号EPP的值与参考值比较，并因此在输出端9推断一个二进制信号，该二进制信号不需要任何进一步的解码，它与数据模式SI相同。
图2用举例的方式表示时序图；·数据模式SI，由二进制值010100101100组成；·由差分二进制编码得到的调制信号SM，使得0产生一个转变而1不产生任何转变；·对应于信号SM的经放大滤波调的制信号SMF，信号SMF具有三个有效值，-α，0±ε，+a；和·调制载波PM的功率包络PPM，其相移值加到调制载波上。
在本发明的一个实施例中，调制信号可以利用具有三个离散电平的三进制编码得到。在任何滤波之前，该调制信号占据的带宽窄于原始二进制信号的带宽。一个可选择的滤波器能进一步减小带宽。如果要发射的数据模式不是二进制形式，可直接进行三进制编码而不需要首先进行二进制编码。
图3以举例的形式，通过再现下列时序图说明该实施例·由二进制值010100101100组成的要传送的数据模式；·由有三个离散值-1，0，+1的三进制编码得到的陡沿调制信号SM′；
·对应信号SM′的经滤波调制的信号SMF′，信号SMF′具有三个有效值-α，0±ε，+α和很圆滑的边沿；和·调制的光载波的包络PPM′，其中相移值被加到调制载波上。
在该例中，三进制编码根据以下规则执行，即“0”用“0”来代表，“1”用+1或-1来代表，且没有直接从+1到-1或相反的转变，即，在+1和+1或-1和+1之间总有一个“0”。有各种方法来改变+1和-1以代表1。例如，如果在两个1之间有奇数个0，符号就被改变，如果在两个1之间有偶数个0，则符号没有改变。
这种的三进制信号SM′占据的带宽等于数据模式SI′的二进制数据率的0.22倍。可选择的滤波能进一步减小由三进制信号SM′占据的带宽。滤波器的带宽可等于二进制信号SI′的二进制数据率的如0.6倍。该带宽的值并不重要。
滤波调制信号SMF′并不具有三进制信号SM′的陡沿，但假定三个不同值-α，0，+α分别对应于三进制信号SM′的值-1，0和+1。由于两连续的符号之间的干扰，这三个不同的值在被认为是代表-1，0，+1的重要的值-α，0，+α附近波动。
任何其它已知的部分响应编码方法能用来得到具有三个有效值的调制信号。
图1所示的框图适合于实现本发明该实施例。只需改变编码器4和滤波器5的带宽如果它们的带宽小于信号SM′的带宽，滤波可用放大器6或调制器2而不是滤波器5来进行。
当调制信号SM(或SM′)等于+1或-1时，调制载波的功率包络PPM(或PPM′)为最大；当调制信号SM(或SM′)等于0时，为最小，零或接近0。调制器5在所有情况下延迟载波，但根据对应于非滤波调制信号SM(或SM′)的符号的滤波调制信号SMF(或SMF′)的符号，不同地移相。在参照图2和图3描述的两个例子中，信号SMF(SMF′)的正号由相移θ1表示，负号由相移θ2＝θ＋180°来表示。任何其它的相位值对也可被使用，假设两个值之间的差值等于±180°。
对于解调以重构代表发射的数据模式的二进制信号，两个条件就足够了加到调制器的调制信号的最大值和最小值必须表示代表要传送的数据模式的信息单元的相同的二进制值(本例中为1)；以中间值必须代表互补的二进制值(本例中为0)。
如果满足这些条件，有可能通过比较接收信号的功率包络和阈值，得到代表所传送的数据模式的二进制信号。如果传送的数据模式在差分编码或三进制编码前不是二进制形式，则需要对该二进制信号解码。例如，如果M—ary符号直接用差分二进制编码，则要求二进制/M—ary代码转换以重构在其原始格式的数据模式。
图4表示Mach—Zehnder型调制器2的操作。它表示·放大滤波调制信号SMF随时间t的变化图，其值Ve控制调制器2；·由调制器2提供的，调制光载波功率PP的值随Ve的变化图，本曲线为调制器2的功率操作特性，·当信号SMF加到其控制输入时，由调制器2提供的调制光载波功率包络PPM随时间t的变化图；和·调制器2提供的调制光载波相位值θ随Ve的变化图，该曲线构成调制器2的相位操作特性。
放大和滤波的调信号SMF是传统的双二进制信号，它是以0为中心的，其最小值是-α，最大值是+α，且假定接近0的两个中间值-ε和+ε。Mach—Zehnder型调制器2是偏置的，使之不能产生任何频率调制，使得曲线PP(功率操作特性)相对于值Ve＝0的轴是V形对称的。该特性用传统的装置稳定化以防止漂移。曲线PP的每个分支在0和最大值M间是单调斜率。滤波调制信号SMF被放大器6放大到幅值α，使得调制器2输出端处的载波功率在0和M′之间，M′是稍小于或等于M的值。
当放大和滤波的调制信号SMF有个正值时，调制器2提供相对于给定参考值具有固定相移θ1的调制载波。另一方面，当信号SMF有个负值时，调制器2提供相对于给定参考值具有固定相移θ2＝θ1＋180°的调制载波。从而，当信号SMF从接近+α的值改变到接近-α的值时，调制器2产生180°的相移。
根据曲线PP的功率调制和根据曲线θ的相移的组合是通常称作抑制载波调制的调幅形式。
由信号SMF调制的光载波功率包络的曲线PPM具有等于M′的最大值和，两个最小值0和接近0的M。光接收器7提供代表接收光信号功率的包络的电信号EPP。信号EPP的曲线和图3中所示没有噪声下的曲线PPM相同。通过将由光接收器提供的值与M′和M之间固定的参考值Ref相比较，容易鉴别在这条曲线中的相对高电平和相对低电平。这种比较产生的二进制信号在本例中直接重构了二进制数据模式SI。
本发明的范围并不局限于Mach—Zehnder型调制器装置的使用，因为使用任何具有允许相移180°的幅值调制特性的调制器都是可能的。
权利要求
1.对色散具有降低的灵敏度的光传输方法，其中.要发射的数据模式(SI)以三进制调制信号(SMF)的形式被编码，三进制信号可以假定三个有效值最大值(+α)，最小值(-α)和在最大值和最小值之间的中间值(0±ε)；和.根据由调制信号(SMF)假定的值(-α，0±ε，+α)，调制光载波；其特征在于，为调制所述载波，所述载波用下列传送.代表调制信号(SMF)的最大值(+α)和最小值(-α)的最大幅值，调制载波的相位在一种情况下相对其他的情况相移大约180°；.代表调制信号(SMF)中间值(0±ε)的最小幅值；且在其中，为了解调调制光载波，在代表调制载波功率的包络信号(EPP)中，鉴别两个电平(0和M′)，且从中推断出所传送的数据模式。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于以三进制信号(SMF)的形式编码要传送的数据模式。.如果数据模式还不是二进制信号(SI)的形式则用二进制信号(SI)的形式对数据模式进行编码；.该二进制信号(SI)用差分编码以另一二进制信号形式(SM)进行编码；和.对这些其它的二进制信号(SM)进行滤波以减小其带宽，从而得到三进制信号(SMF)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所传送的数据模式(SI′)用有三个离散电平(-1，0，+1)的三进制信号(SM′)形式进行编码。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于对具有三个离散电平的三进制信号(SI′)进行滤波以减小其带宽，从而得到一个滤波的三进制信号(SMF′)。
5.光传输装置包括.装置(4)，用来以能假定三个有效值最小值(-α)，最大值(+α)和最大值和最小值之间的中间值(0±ε)的三进制调制信号(SMF)的形式编码要传输的数据模式(SI)；和装置(1，2，6)，用来根据由调制信号(SMF)假定的值，调制光载波(P)；其特征在于，光载波调制器装置包括一个调制器(2)它提供一个具有下述的调制载波.当调制信号(SMF)具有其最大值(+α)或其最小值(-α)时，为最大幅值，调制载波的相位(0)在一种情况下相对其它的情况大致相移为180°；和.当调制信号(SMF)，具有其中间值(0±ε)时，为最小幅值。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于以三进制形式编码数据模式的装置(4)包括.如果数据模式不是以二进制信号(SI)形式编码，则用该形式编码数据模式的装置；.装置(4)，用差分码以另一个二进制信号(SM)的形式编码所述二进制信号(SI)。.装置(5)，用来对所述其它二进制信号(SM)进制滤波以减小其带宽，从而得到一个二进制信号(SMF)。
7.根据权利要求5的装置，其特征在于，用于以三进制信号形式编码数据模式的装置(4)以具有三个离散电平(-1，0，+1)的三进制信号(SM′)的形式编码所述数据模式(SI′)。
8.根据权利要求7的装置，其特征在于，它还包括装置(5)，用来通过减小其带宽对所述三进制信号(SM′)进行滤波。
9.根据权利要求5的装置，其特征在于调制器装置(1，2，6)包括一个Mach—Zehnder型调制器。
10.传输系统包括.发射装置(1，2，4，6)，用来调制具有一个数据模式的光载波；.光传输链路(10)，其一端连接到发射器装置的输出端；.装置(7)，用来解调调制光载波，其输入端连到链路第二输入端，用来提供代表所述调制光载波功率包络的信号(EPP)；比较器(8)，用来将所述信号(EPP)和参考值(Ref)相比较，并推断出代表所传输的数据模式的二进制信号；其特征在于，所述发射器装置(1，2，4，6)是根据权利要求5到9中的任何一个的装置。
全文摘要
本方法的一个实施例，以第二个二进制信号的形式，用差分编码来编码要传输的二进制数据模式，滤波第二个二进制信号，来得到具有三个有效值(-a，0±ε，+a)和较窄带宽的双二进制信号；根据由滤波信号假定的值，调制光载波，该调制载波具有最大幅值，来代表双二进制信号的最大值和最小值，调制载波的相位分别移相θ
文档编号H04B10/2513GK1127053SQ95190320
公开日1996年7月17日 申请日期1995年4月20日 优先权日1994年4月20日
发明者阿利斯泰尔·普赖斯, 罗兰·尤尔 申请人:阿尔卡塔尔有限公司