專利名稱：濾波的三級發(fā)射機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光通信，尤其是涉及濾波的三級發(fā)射機。
背景技術(shù)：
在光纖中信號的色散傳播代表一個在光通信中重要的損害機制。貫穿光纖傳送的信號由于色散現(xiàn)象受到脈沖畸變。這個畸變顯現(xiàn)為在經(jīng)由光纖傳送的符號之間躍遷的擴大。在充足地高電平色散上，出現(xiàn)符號間干擾(“ISI”)，這里在該接收機上某時測量的該符號是受在其他時候存在的符號的影響。這個結(jié)果可以增加傳輸?shù)恼`碼率并且削弱性能。
光纖通信系統(tǒng)傳統(tǒng)上使用通斷鍵控(“OOK”)作為選擇的線路編碼，優(yōu)選的用于其簡明的實施例。這個二進制的線路編碼發(fā)送一個單位振幅的脈沖，去表示一個標記，和沒有脈沖去表示一個空白。在該接收機上，該信號是由光電檢測器測量的。這種方法稱作強度調(diào)制直接檢測(“IM-DD”)，使用光纖提供建立傳輸鏈路最簡單的方法。使用OOKIM-DD啟動的該光信號可以在Mach-Zehnder(“MZ”)調(diào)制器中產(chǎn)生。該MZ調(diào)制器將一個幅度和相位調(diào)制施加到入射的連續(xù)波(“CW”)光上。
因此，本發(fā)明的一個目的是降低與色散的光傳播有關(guān)的該不利結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
通過濾除二進制的電力驅(qū)動信號，以產(chǎn)生一個跨越四個比特周期和由三個參數(shù)可以描述的單位調(diào)制脈沖，提供了一個濾波的三級發(fā)射機。該單位調(diào)制脈沖的三個參數(shù)的一個或多個被調(diào)節(jié)，以優(yōu)化與一個光傳輸系統(tǒng)的性能有關(guān)的品質(zhì)因數(shù)。然后，一個三級的電力驅(qū)動信號被從該單位調(diào)制脈沖中產(chǎn)生，用于輸入給Mach-Zehnder調(diào)制器。該單位調(diào)制脈沖的三個參數(shù)每個被限定在半個比特周期上，并且共同地足以描述一個線路編碼的傳輸眼圖。該參數(shù)被調(diào)節(jié)，使得一個使用本發(fā)明的發(fā)射機的光傳輸系統(tǒng)被借助于設置的純凈的色散等級來優(yōu)化，從而降低色散的光傳播的不利結(jié)果。
在一個本發(fā)明說明性的實施例中，一個發(fā)明的發(fā)射機利用供濾除接收的二進制的電力驅(qū)動信號的濾波器，以產(chǎn)生具有大體上三級的單位調(diào)制脈沖的傳輸。一個調(diào)制器被連接到該濾波器，使得該單位脈沖在一組純凈的色散值上產(chǎn)生優(yōu)化的傳輸性能。


圖1是一個具有替換的空間反轉(zhuǎn)線路編碼的有限空間機制簡化的繪圖；圖2示出一個按照本發(fā)明由濾波產(chǎn)生的電力驅(qū)動信號和符號間干擾的三級方面的采樣眼圖；圖3示出一個按照本發(fā)明的采樣眼圖，其舉例說明在眼睛跟蹤和單位調(diào)制脈沖分量之間的連接關(guān)系；圖4描述一個按照本發(fā)明用于新穎的四個周期三個參數(shù)編碼方案的單位調(diào)制脈沖；圖5示出一個按照本發(fā)明的說明性的單位脈沖；圖6是示出按照本發(fā)明的用于優(yōu)化線路碼的采樣離散性能；和圖7示出一個說明性的方案，其便于實踐本發(fā)明的濾波的三級發(fā)射機。
具體實施例方式
廣義化的發(fā)射機可以表示為一個輸入數(shù)據(jù)流、繼之以一個線路編碼器，和一個產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流的調(diào)制器。在這種情況下，該輸入數(shù)據(jù)流ak是取自該二進制輸入字母A＝{0，1}。對于在該序列{ak}中輸入符號a的每個例子，對于某些ia＝αi∈A (1)這個輸入數(shù)據(jù)流是通過線路編碼處理的，以產(chǎn)生一個輸出序列{bk}，這里輸出符號b的每個例子取自于輸出字母B。
該輸出字母應該是二進制的B＝{0，1}。對于在該序列{bk}中輸出符號b的每個例子，對于某些jb＝βj∈B (2)該線路碼L按照{(diào)bk}＝L({ak}) (3)將輸出連接到輸入，這里{ak}和{bk}分別地是該輸入和輸出序列。對于每個輸入比特正好有一個輸出符號。在該接收機上，一個信息比特將被根據(jù)每個傳送的符號來確定，在這里考慮到單位速率產(chǎn)生該線路碼。
寬廣類別的線路碼是通過有限狀態(tài)機(“FSM”)的演化來描述的。對于在該FSM中的每個狀態(tài)，每個輸入符號將會引起一個到該FSM的另一個狀態(tài)的躍遷。在每個躍遷之上，產(chǎn)生一個輸出符號。以這種方法，該輸入符號序列在該FSM中產(chǎn)生躍遷，同樣地，產(chǎn)生一個輸出序列。通常，該輸出符號將不僅僅依賴于該輸入符號，而是依賴于該輸入序列的整個早先的歷史記錄。明確地，bn＝L({ak，k≤n}) (4)該相關(guān)的轉(zhuǎn)換矩陣連接初始狀態(tài)和輸入符號到最終狀態(tài)和輸出符號，整個地定義該FSM，和該相關(guān)的線路碼。
一個示范的替換的空間反轉(zhuǎn)(“AST”)FSM在圖1中描述。如所示，在那里，在狀態(tài)0開始，一個輸入0隨著輸出脈沖-p的發(fā)射導致躍遷到狀態(tài)1，輸入1隨著輸出脈沖p的發(fā)射導致躍遷回到狀態(tài)0。在狀態(tài)1開始，一個輸入0隨著輸出脈沖p發(fā)射導致躍遷到狀態(tài)0，輸入1隨著輸出脈沖-p的發(fā)射導致躍遷回到狀態(tài)1。
該編碼的輸出是通過將該幅度{bk}施加到單位調(diào)制脈沖p(t)產(chǎn)生的，使得V(t)=Σkbkp(t-kT0)---(5)]]>這里T0是該時鐘周期。該單位調(diào)制脈沖是通過使用一個優(yōu)化的濾波器濾除電子驅(qū)動電路的輸出產(chǎn)生的。按照本發(fā)明的原理，通過設計該濾波器去產(chǎn)生一個優(yōu)化的調(diào)制脈沖形狀，在色散傳播之下獲得很大的好處。
該結(jié)果信號被施加于一個光調(diào)制器，這里該電信號被轉(zhuǎn)換為一個光傳輸。該電壓信號V(t)被施加于Mach-Zehnder光調(diào)制器，使得該光場包絡輸出是eTx(t)=E0sin(π2·V(t))---(6)]]>這里E0是該場幅度。
重要的是，在本發(fā)明的色散容許線路碼的結(jié)構(gòu)中保持一組用于與現(xiàn)有的傳輸實際相容性的限制條件。第一個限制條件是，該信號是使用標準IM-DD單個閾值鑒別接收機可接受的。這個限制條件的觀察結(jié)果提供與當前采用的接收機一致的傳輸。第二個限制條件是，該碼使用ASI FSM，用于編碼調(diào)制幅度。
該ASI FSM的使用允許一組線路碼(在這里稱為“ASI碼”)是通過指定該單位調(diào)制脈沖來定義的。所希望的是，使用盡可能少的參數(shù)去描述這個重要的調(diào)制功能的配置。因此，一個新穎類別的四個比特周期、三個參數(shù)(“4P3P”)單位調(diào)制脈沖被闡明。按照本發(fā)明，這些單位脈沖是可以通過濾除標準二進制電力驅(qū)動電路的輸出來產(chǎn)生的。四個比特周期的選擇是通過該觀察結(jié)果啟發(fā)的，即，典型地，ISI在該傳輸眼圖中產(chǎn)生最多16個單獨的軌跡。在圖2中示出一個樣值傳輸眼圖，其與該ISI一起舉例說明該電力驅(qū)動信號的三級的方面，該ISI由濾波產(chǎn)生。如所示，在任何情況下，對應于經(jīng)由ISI提供的該四個單位脈沖，該字段存在16個不同的值。
朝著構(gòu)成該類別的4P3P調(diào)制脈沖的方向的第一步是注意到，在線路編碼的傳輸?shù)难蹐D內(nèi)存在固有的結(jié)構(gòu)。如在圖3的左上四分之一所示，軌跡的集合可以通過識別三個函數(shù)a、b和c與彼此有關(guān)。這些函數(shù)被在圖3的插圖部分中描述，并且足以完全地描述該眼圖，由此描述該傳輸。
任何具有這樣一個眼圖的傳輸可以使用該ASI FSM、三個函數(shù)a、b和c以及指向檢測來表示。就這些組成的函數(shù)而言，該相應的4P3P單位調(diào)制脈沖可以被如在圖4中舉例說明的來表示。如所示，該4P3P脈沖跨越四個比特周期，建立該眼圖，和與該ASI FSM一起定義常規(guī)類別的線路碼。函數(shù)a、b和c和其時間反向的交易對方(由在條形圖上表示的)每個被在二分之一比特周期上定義，并且共同地定義該單位脈沖。在這組線路碼上的優(yōu)化傳輸產(chǎn)生具有增強的性能的信號組。按照本發(fā)明的原理，該優(yōu)化的信號是通過濾除電力驅(qū)動電路的輸出來產(chǎn)生的。
當存在以下等式的時候，該單位脈沖將是連續(xù)的a(1/2)＝b(1/2)c(1/2)＝0 (7)2·b(0)＝1-c(0)并且當存在以下等式的時候，將具有連續(xù)的導數(shù)a′(1/2)＝-b′(1/2)c′(0)＝0 (8)用于在圖2中示出的該眼圖的該參數(shù)是
a(t)=1-α2[1-sin((1-t)π2)]η,b(t)=1-α2[1-sin(tπ2)]η,]]>和c(t)＝α[cos(tπ)]ξ，并且α＝0.1628，ξ＝1.1482和η＝1.0532。在構(gòu)成該4P3P單位調(diào)制脈沖的過程中，僅僅被定義用于0≤t≤12]]>的該分量信號a、b和c被按照如圖4所示的定義轉(zhuǎn)換為每個半個比特周期。
一個采樣單位脈沖被在圖5中示出。在那里，該脈沖比特周期從具有單位持續(xù)時間的時間t＝-0.5開始。該單位脈沖是以一個比特周期的末端為中心。
在該4P3P單位調(diào)制脈沖上優(yōu)化代表一種用于使用色散現(xiàn)象容許的線路碼優(yōu)化傳輸實用的方法。如上所述，該結(jié)果調(diào)制單位脈沖是通過從該電力驅(qū)動電路的輸出脈沖中濾波獲得的。從而在有色散現(xiàn)象的情況下在一個可以更容易地制造的實施例中實現(xiàn)優(yōu)化的性能。
如上所述的該技術(shù)適用于相對于許多不同準則的優(yōu)化。在任何一種情況下，一個品質(zhì)因數(shù)被基于傳輸性能的某個準則來計算。在一個獲得最優(yōu)值以前，該4P3P調(diào)制的三個參數(shù)被調(diào)節(jié)。通過建立該品質(zhì)因數(shù)去代表所考慮的該系統(tǒng)的重要的性能方面，線路碼可以適合于滿足該系統(tǒng)設計者的特定的需要。
對于不需要放大的傳輸系統(tǒng)的應用，該接收靈敏度可以被確定，并且該調(diào)制被以給定的純凈的色散現(xiàn)象對于性能進行優(yōu)化。在背對背的眼睛形狀是臨界的系統(tǒng)中，眼睛不對稱性的測量可以被結(jié)合進該最優(yōu)化品質(zhì)因數(shù)中，以便同時地優(yōu)化通過最小化眼睛對稱性需求約束的色散現(xiàn)象。
作為一個例子，一個具有值得注意的純凈的色散現(xiàn)象需求的光學地放大的系統(tǒng)被考慮。所考慮的該品質(zhì)因數(shù)是需要去在純凈的色散現(xiàn)象的窗口內(nèi)的任何地方，獲得一個給定的閾值比特誤差率(“BER”)的光信號對噪聲比(“OSNR”)。假定在該接收機中有微不足道的熱噪聲，該OSNR靈敏度被計算。另外，該噪聲特性被模擬為假定信號自然產(chǎn)生的噪聲支配該錯誤統(tǒng)計數(shù)值。該系統(tǒng)將被認為是在單個信道背景下允許線性的光信號傳播。
需要考慮的事項是給出一個最大的色散Dmax，并且確定所有的3個分量參數(shù)的組，pΔ＝{aΔ，bΔ，cΔ}，使得在D＝0和D＝Dmax之間以dB測量的OSNR靈敏度的比是10·log10(S(pΔ，Dmax，BER))/S(pΔ，0，BER)＝ΔdB (9)該優(yōu)化參數(shù)p(Δ，Dmax，BER)被確定，使得S(p(Δ，Dmax，BER)，Dmax，BER)＝min(S(pΔ，Dmax，BER))，這里pΔ是按照等式(9)定義的。這種方法通過對于每個數(shù)值集合{Δ，Dmax，BER}的脈沖參數(shù)p(Δ，Dmax，BER)定義，產(chǎn)生一個優(yōu)化的單位脈沖。
該優(yōu)化的碼證明了這種技術(shù)的好處，如圖6對于一個示范的10Gb/s傳輸系統(tǒng)所示。當色散增加時，標準OOK調(diào)制在OSNR靈敏度方面產(chǎn)生很大的不利結(jié)果。對于在D＝0上很小的耗費0.25dB，該OSNR不利結(jié)果可以被降低，使得其在D＝2400ps/nm上僅僅是2.0dB。對于在D＝0上的耗費1.0dB，在D＝2400ps/nm上的該OSNR不利結(jié)果可以被降低為0.25dB。這些被借助于從如上所述的該優(yōu)化過程確定的濾波器來優(yōu)化。該濾波器在D＝2400ps/nm上產(chǎn)生可能達到最好的性能，相對于D＝0給出期望的差動。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7，在那里示出一個說明性的方案，其便于實踐本發(fā)明的濾波的三級發(fā)射機。電子驅(qū)動電路710在線路714上產(chǎn)生一個二進制信號輸出信號。由該電子驅(qū)動電路710輸出的典型的波形是由參考數(shù)字712表示的。一個優(yōu)化的三級的濾波器715將在線路714上接收的該接收的二進制信號轉(zhuǎn)換為三級的信號。一個具有由該優(yōu)化的三級的濾波器715產(chǎn)生的三級的說明性的波形被在圖3中示出，并且由參考數(shù)字716表示。MZ調(diào)制器730被連接去在線路721上接收該三級的信號，并且在線路728上接收CW激光，如所示。MZ調(diào)制器730將該三級的信號施加給來自激光器722的CW激光，從而產(chǎn)生色散容許的傳輸。MZ調(diào)制器730輸出該傳輸進光學線路732中(其可以包括放大)，其由IM-DD檢波器741接收。IM-DD檢波器在線路744上產(chǎn)生一個相應的二進制輸出信號。一個說明性的輸出信號被在圖3中由參考數(shù)字753表示。
本發(fā)明其他的特點被包含在下述的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于控制在傳輸系統(tǒng)中使用的Mach-Zehnder調(diào)制器的方法，該方法包括步驟濾除一個二進制的電力驅(qū)動信號以產(chǎn)生一個跨越四個比特周期和由三個參數(shù)可以描述的單位調(diào)制脈沖；調(diào)節(jié)該單位調(diào)制脈沖的三個參數(shù)的一個或多個，以優(yōu)化與該傳輸系統(tǒng)的性能有關(guān)的品質(zhì)因數(shù)；和從該單位調(diào)制脈沖中產(chǎn)生一個三級的電力驅(qū)動信號，用于輸入給該Mach-Zehnder調(diào)制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，這里該三個參數(shù)每個被限定在半個比特周期上，并且共同地足以描述一個線路編碼的傳輸眼圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，這里該三個參數(shù)進一步被分別地定義為a、b和c，并且，對于某些α，η和ξ，可以通過以下等式描述a(t)=1-α2[1-sin((1-t)π2)]η,b(t)=1-α2[1-sin(tπ2)]η,]]>和c(t)＝α[cos(tπ)]ξ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，這里該調(diào)節(jié)步驟被執(zhí)行，以便該傳輸系統(tǒng)的性能被以純凈的色散現(xiàn)象的設置電平來增強。
5.一個發(fā)射機，包括一個用于接收二進制的電力驅(qū)動信號的輸入端；一個用于濾除該接收的二進制的電力驅(qū)動信號以產(chǎn)生一個傳輸?shù)臑V波器，該傳輸具有一個大體上具有三級的單位調(diào)制脈沖，該單位脈沖在一組純凈的色散現(xiàn)象的值上產(chǎn)生優(yōu)化的傳輸性能；和一個連接到該濾波器的調(diào)制器，去接收已濾波的三級電力驅(qū)動信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)射機，進一步包括一個連接到該濾波器的控制器，用于有選擇地變化該單位調(diào)制脈沖，以按照優(yōu)化準則進一步增強該傳輸性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)射機，這里該優(yōu)化準則包括最小化在發(fā)射機性能中色散損害的不利結(jié)果。
全文摘要
通過濾除二進制的電力驅(qū)動信號，以產(chǎn)生一個跨越四個比特周期和由三個參數(shù)可以描述的單位調(diào)制脈沖，提供了一個濾波的三級發(fā)射機。該單位調(diào)制脈沖的三個參數(shù)的一個或多個被調(diào)節(jié)，以優(yōu)化與一個光傳輸系統(tǒng)的性能有關(guān)的品質(zhì)因數(shù)。然后，一個三級的電力驅(qū)動信號被從該單位調(diào)制脈沖中產(chǎn)生，用于輸入給Mach－Zehnder調(diào)制器。該單位調(diào)制脈沖的三個參數(shù)每個被限定在半個比特周期上，并且共同地足以描述一個線路編碼的傳輸眼圖。該參數(shù)被調(diào)節(jié)，使得一個使用本發(fā)明的發(fā)射機的光傳輸系統(tǒng)被借助于設置的純凈的色散電平來優(yōu)化。
文檔編號H04B10/155GK1768492SQ200480006526
公開日2006年5月3日 申請日期2004年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者賈森·B·斯塔克 申請人:科代歐思通信股份有限公司