专利名称：用于解调光学dpsk二进制信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的方法和一种如权利要求17的前序部分所述的装置。
背景技术：
为了传输数据，有不同的调制方法。尤其在光学数据传输技术中，一种可能的调制方法是所谓的差分相位转换方法，英语为differential phase shift keying(差分相移键控)，简称DPSK。在此，以数据信号的两个连续比特的相差来编码信息。一种可能的实现在于，当应该发送逻辑“1”时使连续比特的相位相同，当应该发送逻辑“0”时使之相差180°，或者相反。
为了接收和为了将相位信息转换为接收侧的幅度信息，也即为了再现数据信号，在接收机内例如采用一种干涉计，被传输的比特的光在该干涉计的输出端与分别位于其后的比特的光进行叠加。这通常是一种马赫-钱德尔-装置，其中马赫-钱德尔-装置的两个支路或臂中的行程差恰好对应于一个比特时延。当两个干涉的比特的相位相同时，该马赫-钱德尔-装置或马赫-钱德尔-干涉计的一个输出端发出光。当相位相差180°时，马赫-钱德尔-装置的另一输出端有光。
使用马赫-钱德尔-装置的两个输出端上的信息是有利的，其方式是，两个输出端与光电二极管相连接，该光电二极管的信号在差动放大器内被处理。由此实际上勉强地获得3dB的灵敏度，也即对于相同的误码率，需要小3dB的光信噪比(简称OSNR)。这是DPSK调制方法相对于其它方法的一个优点。
尤其在光学传输技术中，调相方法的公知问题是其相对于交叉调相(简称XPM)所带来的干扰影响的灵敏性。如果在光谱中除了DPSK信道之外还传输调幅的信道，那么该调幅的信道会因为交叉调相而导致DPSK信道的相位变化，也即在这些信道中传输的有效信息被干扰。这可能到如此程度，使得利用上述方法不能无误地接收DPSK信道。如果调幅的信道在光谱上位于附近，则DPSK调制格式在该情形下不能被有意义地使用。
迄今为止，通常将交叉调相的影响最小化，在光学传输系统中必须遵守DPSK和调幅信道之间的一个光谱间隔，该光谱间隔已降低了传输系统的容量和从而还有效率。
发明内容
本发明的任务是改善数据信号、尤其是差分调相数据信号的解调。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求17的特征的装置来解决。
差分相移键控二进制信号或者说DPSK二进制信号经常利用马赫-钱德尔-调制器(简称MZM)来产生，其中电控制信号的幅度被如此地选择，使得MZM从第一传递最大值被转换到或“驶向”第二传递最大值，其中所需要的180°相位跳变在光输出信号中被产生。这里，当从一个传递最大值转变到另一个传递最大值时，也经过或通过位于这些传递最大值之间的传递最小值。在此，在光输出信号的幅度中产生降低或陷落。也就是说在每次相位变换时在幅度中产生一个陷落。
本发明的优点在于，用于解调DPSK二进制信号的、也即求出相位信息的接收机另外还求出幅度信息，也即利用幅度解调器求出幅度陷落，并分析相位和幅度信息。可以如此地进行分析，使得相位和幅度信息被组合和/或共同被分析，或者替代地，专门只分析或使用两个信息中的一个，例如具有更低误码率的信息，该误码率例如借助于要用前向纠错(简称FEC)进行校正的差错的数量来求出。通过分析DPSK信号中所含的幅度信息(该幅度信息准确地含有与相位相同的信息，因为在每次相位跳变时出现一个幅度陷落)，可以使用冗余信息。因为幅度经常比相位更少地遭受交叉调相的干扰，所以如此可以实现传输的信息的改善的解调和改善的数据传输。通过分析光学DPSK二进制信号中的相位信息和幅度信息，可以实现提高相对于尤其交叉调相的干扰影响的传输可靠性。
本发明的优选改进方案在从属权利要求和实施例中被给出。
下面借助于附图来详细地解释本发明的实施例。这里，图1示出了马赫-钱德尔-调制器的传递特性曲线，图2示出了用于产生调相光学二进制信号的装置，该二进制信号具有幅度降，
图3示出了所产生的具有幅度降的调相信号，图4示出了具有幅度降的调相光信号用的本发明接收机，图5-图8示出了本发明接收机的其它实施方案。
具体实施例方式
图1示出了马赫-钱德尔-调制器MZM的传递特性曲线图。在该图的水平轴上绘出了电压U，在垂直轴上绘出了传递T。传递T具有位于0～1之间的数值范围，也即在0时不传递，而在1时完整地传递经过马赫-钱德尔-调制器MZM的光信号。马赫-钱德尔-调制器MZM具有依赖于频率的正弦传递特性曲线(周期特性)。在第一电压或第一电压值U1时，以及在第二电压或第二电压值U2时，传递具有最大值，并在最佳情况下达到值1。在大约位于中心处或大约位于第一和第二电压U1、U2间的中心处的第三电压U3时，传递具有最小值，并在理想情况下达到值0。
图2示出了由产生光学载波信号的光学载波信号源LD(例如激光二极管)所组成的装置。该载波信号源与马赫-钱德尔-调制器MZM相连接，使得光学载波信号被输入到马赫-钱德尔-调制器MZM。马赫-钱德尔-调制器MZM的电控制输入端被连接到控制电路SS上，该控制电路又可以与要传输的数据信号的未示出的数据信号源相连接。通常在马赫-钱德尔-调制器MZM的输出端上连接了用于传输光学数据信号的未示出的传输线路或装置。
DPSK二进制信号的特征在于，信息被包含在相差或相位跳变之中。也就是说，在接收时不必求出绝对相位，而只须求出相差。每个相差被分配一个第一逻辑状态，而缺少的相差被分配一个第二逻辑状态。
通过以下方式来产生光学DPSK二进制信号，即通过控制电路SS的电控制信号如此地控制马赫-钱德尔-调制器MZM，使得通过控制信号的第一电压值U1或更高的第二电压值U2产生所述光学二进制信号的与第一逻辑状态相对应的第一电平，其中所述传递特性曲线在这些电压值时具有传递最大值。所述光学二进制信号的与第二逻辑状态相对应的第二电平通过在两个电压值之间的转变来产生，由此产生光信号的相位变化，因为两个传递最大值输出不同相位的光信号。另外，通过所述的转变而经过马赫-钱德尔-调制器的传递特性曲线的传递最小值，由此产生被发出的二进制信号的幅度变化或者说幅度陷落。
图3示出了在利用马赫-钱德尔-调制器产生时所出现的、光学调相二进制信号中的幅度陷落。
图4示出了本发明接收机的一个实施例。在此，接收侧的在相位变换时具有幅度降或幅度陷落的调相输入信号/DPSK二进制信号一方面被输入到由马赫-钱德尔-装置或马赫-钱德尔-干涉计MZI组成的相位解调器，在该相位解调器中两个臂中的行程差恰好相当于一个比特时延。
马赫-钱德尔-干涉计MZI的输出信号分别被输入第一和第二光电二极管FD1、FD2。在此，非倒相输出端与第一光电二极管FD1相连，倒相输出端与第二光电二极管FD2相连。第一和第二光电二极管FD1、FD2的电信号又被输入到差动放大器Diff1，其中第一光电二极管FD1与差动放大器的正输入端相连，第二光电二极管FD2与差动放大器的负输入端相连。
根据本发明，被调相的输入信号/DPSK二进制信号的一部分被输入到幅度解调器，该幅度解调器由延迟装置TAU和第三光电二极管FD3的串联电路构成。利用延迟装置TAU将幅度陷落置于比特组(Bitlot)的中心，以便将相位解调器的输出信号幅度附加地提高或降低幅度解调器的输出信号幅度。在此，延迟装置TAU既可以用光的方式也可以用电的方式实现，也即前接或后接于光电二极管。幅度解调器的电输出信号又被输入到差动放大器Diff1，在该情形下是被输入到差动放大器Diff1的另一个正输入端。在差动放大器Diff1之后连接一个判定器E，该判定器例如可以被实现为施密特触发器，并且从差动放大器Diff1的输出信号中产生一个改善的二进制信号。
通过这种装置，用差动放大器Diff1既分析相位信息又分析幅度信息。尤其是，两个解调器的电信号通过正输入端(借助于延迟装置)被时间正确地相加，以便由此实现被传输的信息的更好检测。
图5示出了如图4所示的装置，区别是被幅度解调的信号被加入到差动放大器的输出信号中。
图6示出了图4所示的本发明接收机的另一种实施方案，区别是被幅度解调的信号被加入到第一光电二极管的输出信号中并被输入到差动放大器的正输入端。当不存在相位变换时，在接收DPSK二进制信号时的功能如下。在缺少相位变换时，在马赫-钱德尔-干涉计的非倒相输出端输出一个连续信号或一个光学连续幅度。该连续信号或光学连续幅度通过第一光电二极管被转换成电的连续信号。通过幅度解调器或第三光电二极管FD3同样输出一个连续信号。该两个电的连续信号被相加，以便具有提高的幅度的信号被输入到差动放大器Diff1的正输入端。马赫-钱德尔-干涉计的倒相输出端在该情形下不提供输出信号。如果DPSK二进制信号缺少相位变换利用逻辑1编码，那么该连续状态由差动放大器作为连续信号或二进制信号输出，并由判定器进行分析，该判定器输出一个相应的二进制序列。
在DPSK二进制信号的相位变换的情况下，DPSK二进制信号的两个连续的比特在马赫-钱德尔-干涉计内进行叠加。因为这些比特被移相，所以产生干涉相消，并且在非倒相输出端上没有信号被输出。因此没有信号被输入到差动放大器的正输入端。由于在相位变换时出现幅度陷落，所以具有幅度陷落的信号被输入到差动放大器的正输入端。倒相输入端在相位变换时在比特时延内输出一个信号，该信号被输入到差动放大器的负输入端。在正负信号之间的这种状态变换在输出端上相应地作为变化的或第二二进制状态被输出。接下来，该状态由判定器进行分析和识别，以便输出相应的二进制序列。好处在于，在正输入端上输入一个更高幅度的二进制信号，该二进制信号类似于在马赫-钱德尔-干涉计的输出信号变换时的相位变换而具有幅度陷落。
作为对此的替代方案，要被幅度解调的信号也可以以光或电的方式、也即在光/电变换之前或之后进行高通滤波。因此，直流成分从信号中被去除，只有幅度陷落作为幅度峰值被输出。相应的装置被示于图7中。该装置类似于图6那样被构造，区别是被高通滤波过的信号被输入差动放大器的负输入端，并且因此相位解调器的幅度利用幅度解调器的幅度峰值被附加地提高，使得利用判定器可以更好地检测该状态。在此，幅度峰值应该借助于延迟装置TAU被如此地延迟，使得幅度峰值有益地与相位解调器的输出信号叠加，也即出现在比特的中心或近似地出现在比特的中心，使得通过判定器可以更好地分析信号。在此可以在幅度解调支路中的任意位置布置延迟装置。
作为替代方案，也可以例如通过中间接入的前向纠错解码装置专门地只分析相位信息或幅度信息，所述解码装置根据要被纠正的差错的数量求出具有最低误码率的信号，该信号通过判定器作为输出信号被输出。在此，分别可以在相位解调器以及幅度解调器之后连接一个前向纠错解码器。这种装置被示于图9中。幅度解调器的信号被输入给第二判定器E2，该第二判定器后面连接有第二前向纠错装置FEC2。与此类似地，在相位解调支路的差动放大器之后连接第一判定器E1，该第一判定器后面跟着第一前向纠错装置FEC1。两个FEC装置的输出端与一个选择电路AS相连，该选择电路在其输出端输出具有更低误码率的信号。
图8示出了按照图9的装置，区别是第一和第二判定器E1、E2的输出端与一个逻辑电路LS相连，该逻辑电路将所述的两个信号与逻辑“或”功能或逻辑“与”功能进行逻辑连接，并作为输出信号输出该功能的结果。
差动放大器可以被实施为运算放大器或运算放大器电路。
权利要求
1.用于解调光学差分相移键控二进制信号或者说DPSK二进制信号的方法，所述二进制信号在相位变换时具有幅度降并且被进行相位解调，其特征在于被接收的光学DPSK二进制信号另外还被进行幅度解调，并分析如此获得的相位信息和幅度信息。
2.依照权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学DPSK二进制信号利用马赫-钱德尔-调制器(MZM)被产生。
3.依照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述相位解调利用干涉计来进行，该干涉计将被传输的比特的光与分别在其之后的比特进行叠加，并在其输出端输出第一二进制信号信息。
4.依照权利要求3所述的方法，其特征在于采用马赫-钱德尔-装置作为干涉计。
5.依照权利要求4所述的方法，其特征在于马赫-钱德尔-干涉计的倒相和非倒相输出端的信号分别被进行光/电转换，并被输入一差动放大器。
6.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于所述幅度解调借助于光/电转换来执行。
7.依照权利要求6所述的方法，其特征在于所述幅度解调借助于光电二极管来执行。
8.依照权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述光学DPSK二进制信号在所述幅度解调之前或之后被延迟。
9.依照权利要求8所述的方法，其特征在于至少近似地延迟半个比特时延。
10.依照权利要求6、7、8或9所述的方法，其特征在于所述DPSK二进制信号在所述幅度解调之前或之后被高通滤波。
11.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于被相位解调和被幅度解调的信号被组合和分析。
12.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于被相位解调和被幅度解调的信号分别被分析，并且具有更低误码率的信号被输出。
13.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于被幅度解调的信号与所述马赫-钱德尔-干涉计的非倒相输出端的被相位解调的信号进行组合，并被输入所述差动放大器。
14.依照权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于被高通滤波和幅度解调的信号与所述马赫-钱德尔-干涉计的倒相输出端的被相位解调的信号进行组合，并被输入所述差动放大器。
15.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于在所述差动放大器内设置一运算放大器。
16.依照上述任一权利要求所述的方法，其特征在于在所述差动放大器之后连接一判定器。
17.用于光学差分相移键控二进制信号或者说DPSK二进制信号的接收机，所述二进制信号在相位变换时具有幅度降，所述接收机具有相位解调器，其特征在于所述接收机另外还具有幅度解调器，其对被接收的光学DPSK二进制信号进行幅度解调，使得如此获得的相位信息和幅度信息可以被分析。
18.依照权利要求17所述的接收机，其特征在于所述相位解调被构造为干涉计，该干涉计将被传输的比特的光与分别在其之后的比特的光进行叠加，并在其输出端输出第一二进制信号信息。
19.依照权利要求18所述的接收机，其特征在于所述干涉计被构造为马赫-钱德尔-装置。
20.依照权利要求19所述的接收机，其特征在于马赫-钱德尔-干涉计(MZI)的倒相和非倒相输出端分别与一光/电转换器(FD1，FD2)相连接，所述光/电转换器另一方面与一输出第一二进制信号的差动放大器(Diff1)相连接。
21.依照权利要求20所述的接收机，其特征在于所述差动放大器之后连接一输出第二二进制信号的第一判定器。
22.依照权利要求17-21中任一项所述的接收机，其特征在于所述幅度解调器被实施为光/电转换器。
23.依照权利要求17-22中任一项所述的接收机，其特征在于所述幅度解调器之前或之后连接一延迟装置。
24.依照权利要求23所述的接收机，其特征在于所述延迟装置至少近似地延迟半个比特时延。
25.依照权利要求17-24中任一项所述的接收机，其特征在于所述幅度解调器或所述延迟装置之前或之后连接一高通滤波器。
26.依照权利要求17-25中任一项所述的接收机，其特征在于在由高通滤波器、延迟装置和幅度解调器组成的选择性串联电路之后连接一输出第三二进制信号的第二判定器。
27.依照权利要求17-24中任一项所述的接收机，其特征在于由延迟装置和幅度解调器组成的串联电路与所述差动放大器的非倒相输入端相连，所述差动放大器又与一光/电转换器的电侧相连，所述光/电转换器与所述马赫-钱德尔-干涉计的非倒相输出端相连。
28.依照权利要求17-26中任一项所述的接收机，其特征在于包括高通滤波器、延迟装置和幅度解调器的串联电路与所述差动放大器的倒相输入端相连，所述差动放大器又与一光/电转换器的电侧相连，所述光/电转换器与所述马赫-钱德尔-干涉计的倒相输出端相连。
29.依照权利要求17-28中任一项所述的接收机，其特征在于所述第一判定器的输出端和所述第二判定器的输出端与一个“或”和“与”元件相连。
30.依照权利要求17-28中任一项所述的接收机，其特征在于所述第一判定器的输出端和所述第二判定器的输出端分别与分别求出误码率的第一和第二前向纠错单元或者说FEC单元相连接。
31.依照权利要求30所述的接收机，其特征在于所述第一和第二FEC单元的输出端与一选择单元相连，所述选择单元输出具有更低误码率的信号。
全文摘要
本发明涉及光学差分相移键控二进制信号或者说DPSK二进制信号，所述二进制信号在相位变换时具有幅度降并且被进行相位解调。被接收的光学DPSK二进制信号另外还被进行幅度解调，并分析如此获得的相位信息和幅度信息。
文档编号H04B10/66GK1924685SQ200610126649
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月31日 优先权日2005年8月31日
发明者W·谢勒, C·－J·韦斯克 申请人:西门子公司