專利名稱：有左和右邊帶濾波的復(fù)用信號的頻率分配方案和傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光學(xué)裝置發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及通過長距離光鏈路以高比特率進(jìn)行傳輸?shù)倪^程。
更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及利用波分復(fù)用過程和極化分割復(fù)用過程復(fù)用一組光信道(分別具有特定載波頻率)的頻率分配方案。
此傳輸方案采用通過光纖鏈路與光接收機(jī)相連的光發(fā)送機(jī)。該發(fā)送機(jī)通常將來自激光振蕩器的光載波功率調(diào)制為要發(fā)送的信息的函數(shù)。大多數(shù)情況采用的NRZ或RZ調(diào)制過程要求載波功率在兩個(gè)電平之間變化即對應(yīng)于光波消失時(shí)的低電平和對應(yīng)于最大光功率時(shí)的高電平。在時(shí)鐘速率確定的時(shí)間觸發(fā)電平的變化，并且這樣就定義了對待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)分配的連續(xù)時(shí)間信元。按照慣例，低電平和高電平分別表示二進(jìn)制值“0”和“1”。
通常，由在光鏈路內(nèi)傳播調(diào)制波后接收機(jī)能無差錯(cuò)檢測這兩個(gè)功率電平的能力來限制最大傳輸距離。提高傳輸距離的一般方法是提高高電平的平均光功率與低電平的平均光功率之間的比值；此比值定義作為調(diào)制特性之一的“消光比”。對于給定傳輸距離和給定消光比，光纖內(nèi)產(chǎn)生的色散會(huì)限制信息比特率。根據(jù)所傳播的光波波長不同，這種色散來自有效光纖折射率，并且此色散的后果是，當(dāng)發(fā)送脈沖沿光纖傳播時(shí)，其寬度會(huì)擴(kuò)大。利用光纖的色散系數(shù)D來表征此現(xiàn)象，利用等式D＝-(2πc/λ2)d2β/dω2將色散系數(shù)D定義為傳播常數(shù)β的函數(shù)，其中λ和ω分別是光波的波長和角頻率。
色散不僅會(huì)限制傳輸率，而且它還是產(chǎn)生失真的主要因素。將數(shù)據(jù)速率提高到更高水平，我們所說的是Tbit/s，光纖的效應(yīng)會(huì)提高對接收信號的影響。一個(gè)解決方案是，使用DWDM(密集波分復(fù)用)系統(tǒng)來提高比特率。以這樣的方式選擇波長信道，即可以在接收機(jī)端選擇單個(gè)信道的信息，并可以利用容許比特率/誤碼率進(jìn)行分析。同樣，信道頻譜也對比特率具有限制作用。
在“5.12T bit/s Transmission over 3×100km of Teralight fiber”Bigo，S.等，paperPD2，pp40-41，ECOC2000內(nèi)對被稱為VSB(殘余邊帶調(diào)制)的調(diào)制方案進(jìn)行了解釋。
NRZ頻譜的兩條邊帶通常含有冗余信息。因此，為了提高頻譜利用率，需要濾出其中之一，這就是所謂VSB技術(shù)。然而，難以在發(fā)送機(jī)實(shí)現(xiàn)VSB，因?yàn)楣饫w非線性會(huì)迅速重新產(chǎn)生被抑制邊帶。因此，建議在接收機(jī)端進(jìn)行VSB濾波。利用類似VSB的調(diào)制與濾波方案，可以將帶寬利用率提高到0.6bit/s/Hz之上，而傳統(tǒng)系統(tǒng)的帶寬利用率為0.4bit/s/Hz。
此外，傳輸過程還受到相鄰信道之間的串?dāng)_作用的限制。
每個(gè)這種信道均是通過使光進(jìn)入調(diào)制器產(chǎn)生的。得到的光譜包括載波和與載波相隔開的兩條光邊帶。下面將下波長邊帶稱為“左邊帶”，而將上波長邊帶稱為“右邊帶”。當(dāng)發(fā)送到傳輸系統(tǒng)內(nèi)時(shí)，此光譜進(jìn)入具有濾波傳輸函數(shù)的一系列光學(xué)組件，它們是位于發(fā)送機(jī)、接收機(jī)或者系統(tǒng)內(nèi)的波分復(fù)用器、波分分用器、特定濾波器等。
根據(jù)本發(fā)明，將全部調(diào)制信道分配為兩個(gè)待利用正交極化過程極化復(fù)用的頻率交錯(cuò)子集。在每個(gè)子集中，從一個(gè)信道到另一個(gè)信道的信道間隔交錯(cuò)地為A和B，并且A＜B.
此外，對于各信道，選擇總體濾波響應(yīng)(即沿系統(tǒng)的所有濾波傳輸函數(shù)的乘積)峰值，以降低載波頻率，從而對各子集的信道交替進(jìn)行左濾波和右濾波。無線電工程師們眾所周知，這與殘余邊帶濾波技術(shù)(VSB)類似。
圖2示出非等距信道分布。間隔A將頭兩個(gè)信道CH1和CH2分開。接著，由間隔B將CH2與下一個(gè)信道CH3分開。然后，發(fā)送信道對，各信道對之間的間隔相比信道對內(nèi)的間隔大。濾波函數(shù)F對信道CH1的左邊帶和信道CH2右邊帶進(jìn)行濾波。此外，還對CH3的左邊帶和CH4的右邊帶進(jìn)行濾波?？梢砸詢?yōu)化方式使用帶寬。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。發(fā)送機(jī)功能塊由具有調(diào)制器2的激光器1實(shí)現(xiàn)。如果最初沒有進(jìn)行線性極化，則激光器和調(diào)制器首先與極化器相連，然后與波長復(fù)用器3相連。該復(fù)用器與傳輸線4相連。利用一個(gè)極化分用器11實(shí)現(xiàn)接收機(jī)功能，極化分用器11之后是與傳輸線4和濾波器6相連的波長分用器5。另一種配置是采用其后具有幾個(gè)極化分用器11的波長復(fù)用器5，極化分用器11之后是濾波器6。濾波器連接到接收機(jī)7。
激光器1發(fā)送第一波長信道。調(diào)制器2對此信道進(jìn)行調(diào)制。第一信道CH1被線性極化。與第一信道正交，極化第二信道CH2，以此類推。該信號與復(fù)用器3內(nèi)的其它信道一起被復(fù)用。通過傳輸線4將復(fù)用信號發(fā)送到極化分用器11。將兩個(gè)正交極化分離并發(fā)送到波長分用器5。在此，在不同的波長信道中分用DWDM信號。利用左邊帶濾波過程對第一波長信道CH1進(jìn)行濾波，然后還利用左邊帶濾波過程對被正交極化的第二信道進(jìn)行濾波等等。對接下來的兩個(gè)信道進(jìn)行右邊帶濾波。
通過186km距離的6.4Tbit/s(160×40Gbit/s)傳輸實(shí)驗(yàn)演示了正交極化的兩組等間隔奇信道和偶信道交錯(cuò)并在接收機(jī)端由跟蹤極化器分用的該解決方案的性能。
圖4示出相鄰信道的正交極化原理。我們考慮一個(gè)速率為40Gbit/s，波長為1588nm的信道CH1(即信號)。對信號CH1進(jìn)行VSB濾波(左邊帶)，并優(yōu)化色散圖。在此，添加新信道CH2(即試驗(yàn)信道)進(jìn)行復(fù)用，并使它相對于信道CH1(以及不同信息)正交極化，其具有在1588.34nm±1nm間的可調(diào)諧波長。利用接收機(jī)之前的極化器分用試驗(yàn)信道和信號信道。對于此初步實(shí)驗(yàn)，采用100km夸距的光纖。
圖5示出CH1的BER性能，作為調(diào)諧試驗(yàn)信道波長CH2的函數(shù)，并利用δnm使其與信號波長的載波失諧。當(dāng)信號波長滿足試驗(yàn)波長時(shí)，該性能為5.10-11。相對于在對于試驗(yàn)信道和信號信道從相同激光器獲得極化分割多路復(fù)用的配置，此性能已經(jīng)得到明顯改善，正如降低的相于性所解釋的那樣。但是明顯地，當(dāng)信道試驗(yàn)波長從載波偏移向未濾波信號邊帶時(shí)，BER降低到5·10-13。另一方面，使信道試驗(yàn)波長偏移向?yàn)V波器中央頻率自然會(huì)增加試驗(yàn)信道與信號信道之間的串?dāng)_(正如利用隨時(shí)間強(qiáng)烈變化的BER，即PDM串?dāng)_的特征標(biāo)記所述)，當(dāng)δ＝-0.1nm時(shí)，得到的性能最差。換句話說，當(dāng)正交信道CH2的載波與信號濾波器的中央頻率一致時(shí)，引入PDM會(huì)產(chǎn)生最嚴(yán)重有害影響。
即使圖5記錄的性能與完全加載的系統(tǒng)的性能不同，但是由此實(shí)驗(yàn)可以得出兩個(gè)結(jié)論1)證實(shí)基于各波長極化的復(fù)用/分用極化過程比傳統(tǒng)極化分割復(fù)用更具有潛力。2)當(dāng)與非對稱VSB濾波過程組合使用時(shí)，可以進(jìn)一步改善該方法。
為了實(shí)現(xiàn)高于0.8bit/s/Hz的頻譜利用率，采用圖6所示的波長分配方案，在圖6中，灰色區(qū)域表示待濾波的邊帶。此方案的基本思想是確保與正被濾波的信道正交極化的信道的載波盡可能離開濾波器中央頻率。
兩種方案具有類似性能(90°旋轉(zhuǎn)后得出的)。相同極化的信道被以A GHz和B GHz交替間隔開，不失一般性地假定A＜B。如果信道方案具有(A，B)，則沿另一極化方向的信道方案應(yīng)該滿足相同的(A，B)要求，但是相對于另一極化向著高波長或向著低波長偏移，偏移量為A/2+δ濾波器±20％δ濾波器是最優(yōu)VSB濾波過程的頻移(從濾波器中央頻率到載波)。在δ濾波器不相同情況下，在實(shí)現(xiàn)左邊帶濾波和右邊帶濾波時(shí)，應(yīng)該采用平均δ濾波器。
權(quán)利要求
1.通過WDM傳輸線傳輸?shù)木哂邢噜徯诺雷筮厧V波和右邊帶濾波的光信道的頻率分配方案●使信道具有交替信道間隔A和B，其中A＜B；●使兩組信道正交極化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率分配方案，其中將兩組正交極化的信道互相頻移，頻移量為A/2+δ濾波器±20％
3.具有發(fā)送機(jī)功能塊、發(fā)送濾波器以及接收機(jī)功能塊的傳輸系統(tǒng)●發(fā)送機(jī)功能塊包括具有調(diào)制器(2)的極化光源(1)和波長復(fù)用器(3)●接收機(jī)功能塊至少包括極化分用器(11)、波長分用器(5)、濾波器以及電接收機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種通過WDM傳輸線傳輸?shù)摹⒕哂邢噜徯诺雷筮厧V波和右邊帶濾波的光信道頻率分配方案，該方案具有交替信道間隔A和B，其中A＜B，并且兩組信道正交極化。
文檔編號H04J14/06GK1405996SQ0210504
公開日2003年3月26日 申請日期2002年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者賽巴斯蒂恩·比果, 延·弗萊格納克, 威爾弗萊德·艾德勒 申請人:阿爾卡塔爾公司