專(zhuān)利名稱(chēng)：優(yōu)化不歸零調(diào)制的改進(jìn)的光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳輸技術(shù)，特別涉及一種光調(diào)制器，其改進(jìn)傳輸質(zhì)量從而改進(jìn)在存在噪聲的情況下傳輸?shù)男盘?hào)的檢測(cè)。
背景技術(shù)：
通信網(wǎng)絡(luò)在最近幾年已經(jīng)獲得相當(dāng)大的擴(kuò)展。盡管大部分呼叫，無(wú)論是承載語(yǔ)音(電話呼叫)還是數(shù)據(jù)，都通常使用標(biāo)準(zhǔn)的電話線路，其具有較低的位率，自從80年代中期開(kāi)始無(wú)論是在公共或?qū)Ｓ妙I(lǐng)域中互聯(lián)網(wǎng)和所有其它數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展導(dǎo)致對(duì)帶寬的極大需求。為了面對(duì)要傳輸?shù)男畔⒘康闹笖?shù)增長(zhǎng)，并且與所有媒體類(lèi)型相關(guān)，即對(duì)于語(yǔ)音和數(shù)據(jù)，例如電子郵件(E-mail)、文本和圖像傳輸、視頻發(fā)布以及最重要的是互聯(lián)網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)(WWW)的廣泛使用，由于通過(guò)電介質(zhì)(金屬線、銅線)傳輸已經(jīng)被證明是在長(zhǎng)距離上的性能受到限制，因此需要開(kāi)發(fā)新的技術(shù)。
至少是在這些網(wǎng)絡(luò)的核心中，現(xiàn)在通常是通過(guò)光纖以非常高位率傳輸。數(shù)據(jù)或者信息位的交換速率通常是以吉比特每秒為單位來(lái)測(cè)量的。這意味著在一條1Gbit/s線路上每秒中可以交換十億(109)位。在實(shí)踐中，存在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)以對(duì)傳輸標(biāo)準(zhǔn)化，并且保證設(shè)備的互聯(lián)。這些標(biāo)準(zhǔn)中最廣泛使用的是SONET(同步光網(wǎng))標(biāo)準(zhǔn)。SONET標(biāo)準(zhǔn)主要是一種北美標(biāo)準(zhǔn)，并且其歐洲的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)是SDH(同步數(shù)字系列)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)大部分是相互兼容并且標(biāo)準(zhǔn)化的傳輸速度為2.48 Gbit/s(SONETOC-48)、10 Gbit/s(SONET OC-192)以及40 Gbit/s(SONET OC-768)。
盡管通信設(shè)備現(xiàn)在通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，該網(wǎng)絡(luò)可以是非常廣泛的并且覆蓋一個(gè)城市或國(guó)家，并且可以包括國(guó)家之間的傳輸，并且攜帶從相干光發(fā)射器(激光器)獲得的光脈沖，它保持這樣的情況，其中通信設(shè)備本身仍然基本上基于電子技術(shù)，并且構(gòu)成該設(shè)備的外圍電路必須能夠有效地連接，并且低成本地把發(fā)送和接收光信號(hào)的設(shè)備與該光纖相接。
在最簡(jiǎn)單的形式中，傳遞上述信息位的二進(jìn)制信號(hào)被通過(guò)通常為激光器的光發(fā)射器調(diào)制在兩個(gè)電平上而簡(jiǎn)單地發(fā)送。這種光信號(hào)以?xún)蓚€(gè)功率電平產(chǎn)生，并且該激光從發(fā)射要由位于光纖的另一端的光接收器所接收的充分的光量的電平切換到不發(fā)射任何光線或發(fā)射少量光線的電平，在該狀態(tài)下它被認(rèn)為是被關(guān)閉。在一個(gè)位置上的接收器識(shí)別對(duì)應(yīng)于信息位的兩個(gè)電平(“1”通過(guò)對(duì)應(yīng)于激光器發(fā)光的狀態(tài)，但是反過(guò)來(lái)也是可行的)。如果激光器繼續(xù)在兩個(gè)連續(xù)“1”之間發(fā)光，并且僅僅在發(fā)射“0”時(shí)返回到關(guān)閉狀態(tài)，則該調(diào)制模式被稱(chēng)為不歸零(NRZ)調(diào)制。這種方式是廉價(jià)并且適合激光器的工作模式的，該激光器被啟動(dòng)或關(guān)閉以發(fā)射每個(gè)信息位。
但是，隨著傳輸速度的大大增加，需要新一代的通信設(shè)備(高達(dá)40Gbit/s)，這樣越來(lái)越難以在短時(shí)間內(nèi)控制激光器的啟動(dòng)或關(guān)閉并且保證接收器正確地檢測(cè)所發(fā)送的信號(hào)，特別是在具有噪聲的情況下，這種情況通?？偸谴嬖诘?。
因此本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的光調(diào)制器，其保留NRZ方法的簡(jiǎn)易性，并且對(duì)該方法作出重大的改進(jìn)，以改進(jìn)信號(hào)傳輸?shù)臋z測(cè)，即獲得比常規(guī)NRZ方法更好的信噪比。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種用于通過(guò)調(diào)制光信號(hào)的強(qiáng)度而發(fā)送以NRZ模式編碼的數(shù)據(jù)的光調(diào)制器，該調(diào)制器包括用于對(duì)光信號(hào)整形的裝置，其中包括用于從一個(gè)輸入控制信號(hào)產(chǎn)生低帶寬信號(hào)的整形裝置；具有有利于(favoring)所獲得光信號(hào)的熄滅時(shí)間的傳輸函數(shù)的光調(diào)制器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，所獲得的光信號(hào)從最小亮度水平到最大亮度水平的過(guò)渡時(shí)間與信號(hào)的數(shù)位時(shí)間的比值為從0.1至0.6，并且在最大亮度水平的保持時(shí)間與總數(shù)位時(shí)間減去小于最小亮度水平和最大亮度水平之間的過(guò)渡時(shí)間的比值為從0.1至0.85之間。
從下文參照附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。


圖1為把NRZ調(diào)制模式與其它調(diào)制模式相比較的示意圖。
圖2示出用本發(fā)明進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某Ｒ?guī)NRZ調(diào)制模式的缺點(diǎn)。
圖3A、3B、3C為示出如何根據(jù)本發(fā)明修改NRZ模式的示意圖。
圖4為表示可以用于評(píng)估所獲得的改進(jìn)的信噪比的示意圖。
圖5為示出如何通過(guò)測(cè)量光傳輸質(zhì)量因子而精確地評(píng)價(jià)所獲得的改進(jìn)的示意圖。
圖6為示出本發(fā)明的一般應(yīng)用的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1的基本功能是把NRZ調(diào)制(110)與其它調(diào)制類(lèi)型相比較，以便使讀者更好的理解本發(fā)明用于通信產(chǎn)品中所獲得的簡(jiǎn)化和低成本的效果。具體來(lái)說(shuō)，它可以與被稱(chēng)為歸零(RZ)模式(120)的第二調(diào)制模式相比較。與NRZ模式相反，在連續(xù)傳輸“1”電平時(shí)，在每個(gè)數(shù)位周期中，發(fā)出光信號(hào)的設(shè)備被啟動(dòng)然后關(guān)閉(100)。顯然這在要傳輸?shù)男盘?hào)中會(huì)導(dǎo)致較多次數(shù)的過(guò)渡(125)，其對(duì)應(yīng)于所傳送能量在較寬頻率范圍上的傳播，這是本領(lǐng)域所公知的一種現(xiàn)象，并且可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量裝置進(jìn)行這種信號(hào)的頻譜分析而清楚地示出。換句話說(shuō)，在采用光纖的情況中，傳輸介質(zhì)和接收器必須能夠發(fā)送和接收包括較高頻率的成份的調(diào)制信號(hào)，因此如果該信號(hào)不會(huì)變差則將提供更好的性能。另一種通常使用的調(diào)制是雙向位或者曼徹斯特(manchester)代碼調(diào)制(130)。由于在每個(gè)“1”或“0”數(shù)位周期中至少有一個(gè)過(guò)渡，因此其包括更多次數(shù)的過(guò)渡。該調(diào)制模式的頻譜成份因此更加面向高頻率，并且所導(dǎo)致的缺點(diǎn)更加嚴(yán)重。因此，在可能時(shí)，NRZ調(diào)制模式是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單并且低成本。
但是，圖2示出NRZ調(diào)制的一個(gè)問(wèn)題，特別是當(dāng)必須在一長(zhǎng)串“1”符號(hào)(220)中傳輸一個(gè)“0”符號(hào)(210)時(shí)由其如此。由于符號(hào)之間的相互作用，特別是超出接收器中的電子濾波器的工作范圍，發(fā)光器的關(guān)閉不夠迅速，因此這會(huì)導(dǎo)致由該遠(yuǎn)程接收器檢測(cè)單獨(dú)的“0”符號(hào)更加困難。換句話說(shuō)，在電子濾波之后信號(hào)的熄滅速度下降。因此本發(fā)明從增加應(yīng)用領(lǐng)域的角度來(lái)提出對(duì)NRZ調(diào)制的改進(jìn)，從而避免使用例如RZ調(diào)制這樣的其它調(diào)制模式的必要性，盡管這些調(diào)制模式能夠在發(fā)射器激活時(shí)清楚地區(qū)分“1”符號(hào)，但是它仍然具有上文所述的缺點(diǎn)。
圖3A、3B、3C示出如何根據(jù)本發(fā)明調(diào)制所發(fā)送的信號(hào)以獲得更好的熄滅速率。圖3A對(duì)應(yīng)于一個(gè)NRZ調(diào)制信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)情況，其中“0”和“1”保持時(shí)間相同，即當(dāng)保持在1的比率等于1的情況，其中該保持在1的比率被定義為如下 過(guò)渡比率表示從一個(gè)電平變?yōu)榱硪粋€(gè)電平所需的比特時(shí)間的比值，在圖3A中等于0.44，其被定義為如下 因此本發(fā)明對(duì)于保持時(shí)間導(dǎo)致較大或較小的改變，以使信號(hào)在“0”電平保持更長(zhǎng)的時(shí)間，從而增加光傳輸設(shè)備的熄滅時(shí)間。這在圖3B和3C中示出在不同的電平上。因此，圖3B示出保持在1的比率等于0.43的信號(hào)，以及圖3C示出該比率為0的情況。
所獲得的優(yōu)點(diǎn)必須通過(guò)由光傳輸領(lǐng)域中的技術(shù)人員執(zhí)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量來(lái)進(jìn)行精確地評(píng)估。因此圖4示出在檢測(cè)以根據(jù)本發(fā)明的模式調(diào)制的位率為10Gbit/s的信號(hào)時(shí)，作為在接收器中的電子濾波器的相等噪聲頻帶的一個(gè)函數(shù)產(chǎn)生10-9的最低誤碼率的限制OSNR。對(duì)于該圖，過(guò)渡比率為0.3。該數(shù)值對(duì)于所比較的兩種調(diào)制模式為相同是重要的，因?yàn)樗己玫氖境鲈趦煞N情況中該調(diào)制器具有完全相同的速度。對(duì)于保持在1的時(shí)間等于0.5的情況，該曲線示出OSNR的限制數(shù)值為比在常規(guī)的NRZ模式(保持在1的時(shí)間等于由該曲線所表示的1)中調(diào)制的信號(hào)所得的數(shù)值小0.5dB。這些曲線可以應(yīng)用于任何位率，只要與相等噪聲頻帶與位率的基頻之間的比率相符合即可。
所獲得優(yōu)點(diǎn)還可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的光傳輸質(zhì)量的測(cè)量而評(píng)估。該因子被稱(chēng)為傳輸質(zhì)量因子或Q因子。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量工具可以是如圖5中所示的曲線圖，其中質(zhì)量因子被表達(dá)為保持在1的比率的1個(gè)函數(shù)以及作為過(guò)渡比率的一個(gè)函率。為該圖選擇最佳的相等噪聲頻帶，即對(duì)于在10Gbit/s的被調(diào)制信號(hào)為5GHz。對(duì)于光傳輸領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)圖5清楚的示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)區(qū)域，其中與該曲線圖中所示用于比較目的的標(biāo)準(zhǔn)NRZ調(diào)制相比，質(zhì)量因子被改進(jìn)，即增加。這是對(duì)于與普通方法不同的過(guò)渡比率和保持在1的時(shí)間的范圍所獲得的效果，因此其優(yōu)點(diǎn)是使用該范圍來(lái)改進(jìn)使用NRZ調(diào)制的傳輸。由保持在1的比率所確定的區(qū)域?yàn)閺?.1至0.85(在橫坐標(biāo)軸上)，對(duì)于過(guò)渡比率為從0.1至0.6(在縱坐標(biāo)軸上)。
圖6示出如何一般地應(yīng)用本發(fā)明。以便于理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易作出各種變型而不脫離本發(fā)明的范圍。該光發(fā)射器(610)在此是一個(gè)集成的激光調(diào)制器(ILM)。該設(shè)備接收由電子控制單元(620)所提供的控制信號(hào)(618)，以對(duì)該調(diào)制器輸出端上的信號(hào)整形。根據(jù)本發(fā)明，該信號(hào)必須具有小的帶寬，給定的傳輸速度，特別具有受控制的過(guò)渡時(shí)間。這最好通過(guò)例如模擬或數(shù)字的電子濾波器(625)這樣的適當(dāng)裝置所獲得，該濾波器例如是用于根據(jù)本發(fā)明的原理對(duì)由上游控制邏輯電路所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信號(hào)(635)進(jìn)行變換的第五階貝塞爾濾波器。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，該ILM的特征是一種非線性傳輸函數(shù)(630)，并且產(chǎn)生具有所有上文所述的所需特征的所得光信號(hào)(640)。當(dāng)根據(jù)上述原理使用NRZ調(diào)制，這些特征把其用途擴(kuò)展到傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的范圍之外。
不被本發(fā)明所覆蓋的系統(tǒng)使用該NRZ調(diào)制模式改進(jìn)光纖上的傳輸質(zhì)量。盡管存在有其它調(diào)制模式提供更好的性能，但是NRZ模式是最容易實(shí)現(xiàn)的并且最經(jīng)濟(jì)的模式，并且使用于大規(guī)模使用的模式。本發(fā)明非常適合用于控制激光器形式的光發(fā)射器，其必須根據(jù)要發(fā)送的“1”或“0”電平而被關(guān)閉或開(kāi)啟。通過(guò)適當(dāng)?shù)恼卧摴庑盘?hào)，本發(fā)明補(bǔ)償當(dāng)需要在一系列“1”電平中發(fā)送單獨(dú)的一個(gè)“0”電平時(shí)難以檢測(cè)“0”電平這樣的NRZ模式所固有的缺點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于通過(guò)調(diào)制光信號(hào)的強(qiáng)度而發(fā)送以不歸零模式編碼的數(shù)據(jù)的光調(diào)制器，所述調(diào)制器包括用于對(duì)所述光信號(hào)整形的裝置，其包括-用于從一個(gè)輸入控制信號(hào)產(chǎn)生低帶寬信號(hào)的整形裝置；以及-具有有利于所獲得光信號(hào)的熄滅時(shí)間的傳輸函數(shù)的光調(diào)制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中-所獲得的光信號(hào)從最小亮度水平到最大亮度水平的過(guò)渡時(shí)間與所述信號(hào)的數(shù)位時(shí)間的比值為從0.1至0.6，以及-在所述最大亮度水平的保持時(shí)間與總數(shù)位時(shí)間減去小于最小亮度水平和最大亮度水平之間的過(guò)渡時(shí)間的比值為從0.1至0.85之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制器，其中所述整形裝置包括一個(gè)模擬或數(shù)字電子濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光調(diào)制器，其中所述濾波器是第五階貝塞爾濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光調(diào)制器，其中所述整形裝置進(jìn)一步包括用于整形所述電子濾波器的輸出信號(hào)的電子控制單元。
全文摘要
一種光調(diào)制器，用于通過(guò)調(diào)制光信號(hào)的強(qiáng)度而發(fā)送以不歸零(NRZ)模式編碼的數(shù)據(jù)。通過(guò)從一個(gè)輸入控制信號(hào)產(chǎn)生低帶寬信號(hào)，以及使用具有有利于所獲得光信號(hào)的熄滅時(shí)間的傳輸函數(shù)的激光調(diào)制器而對(duì)該光信號(hào)的整形。
文檔編號(hào)H04B10/50GK1407741SQ02130260
公開(kāi)日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2002年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月23日
發(fā)明者蒂里·扎米, 丹尼斯·潘寧基 申請(qǐng)人:阿爾卡塔爾公司