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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen Breitband-Kommunikationssysteme,
wie etwa Kabelfernsehsysteme und die in solchen Systemen verwendeten
optischen Geräte,
und insbesondere die Übertragung
von optischen Signalen in einem Breitband-Kommunikationssystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Kommunikationssysteme,
wie etwa ein Kabelfernsehsystem, umfassen einen Kopfstellen-Abschnitt zum
Empfangen von Satellitensignalen und zum Demodulieren der Signale
auf das Basisband. Das Basisbandsignal wird dann in ein optisches
Signal zur Übertragung
vom Kopfstellen-Abschnitt über
Glasfaserkabel umgewandelt. In dem Kabelsystem werden optische Sender
zum Aufprägen
von Hochfrequenz(HF)-Signal-Informationen auf einen optischen Strahl
verwendet, wobei das optische Signal dann aufgespaltet und auf verschiedene
Glasfasern in dem Sender zum Senden zu entfernten optischen Empfängern gegeben
wird. Die optischen Empfänger
sind zum Empfangen der optischen Signale und zum Umwandeln der optischen
Signale zurück
in HF-Signale vorgesehen, die dann entlang Zweigen des Systems über Koaxialkabel
anstatt Glasfaserkabel übertragen
werden. Entlang dem Koaxialkabel befinden sich Abzweigungen zum
Abzweigen eines Teils des Signals für Teilnehmer des Systems.
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Ein
Hauptziel von Kommunikationssystemen ist es, ein Signal höchster Qualität für jeden
Teilnehmer im Netz bereitzustellen. Man muss daher unbedingt die
Parameter kennen, die die Netzplanung und -implementierung beeinflussen.
Von diesen Parametern sind die Amplituden der Träger der optischen Signale,
d. h. der Trägerpegel,
und das Rauschen wichtig. Bekanntlich tritt das Rauschen in herkömmlichen
elektrischen Systemen genauso wie in optischen Systemen auf, bei
denen das Rauschen weiter in thermisches Rauschen, Schrotrauschen
und Rauschen relativer Intensität
(RIN; relative intensity noise) untereilt wird, wobei letzteres nur
in optischen Übertragungssystemen
vorkommt. Das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR)
ist ein zweckmäßiges Maß für die Einflüsse des
Rauschens auf Signale. Ein Ziel der meisten Netze zum Bereitstellen
von Qualitätsdiensten
ist es, das Verhältnis
des Trägersignalpegels
zum Rauschen so groß wie
möglich
zu halten. Das Aufrechterhalten eines großen CNR wird wichtiger, wenn
Netze größer werden
und Zweiweg-Dienste implementieren.
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Die
Anwendung einfacher Methoden, wie etwa Verringern der Faserlänge zwischen
optischen Knoten, kann zwar CNR-Probleme lindern, aber solche Methoden
verringern auch die Anzahl von Nutzern, die von dem Netz versorgt
werden, sie verringern die physikalische Reichweite des Netzes,
mindern den Wert des Netzes für
seine Nutzer und erhöhen
schließlich
die Kosten sowohl für
die Teilnehmer als auch für
die Serviceprovider. Daher sollte eine Lösung des Problems der Verschlechterung
des CNR in großen
Systemnetzen eine bessere Möglichkeit
zur Gewährleistung
einer zuverlässigen
und fehlerfreien Übertragung
von optischen Signalen in einem Kabelfernsehsystem unter Beibehaltung
oder Erhöhung
der gesamten vorhandenen Funktionalität bieten.
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Verwiesen
sei auf US-A-5940196, die die vorkennzeichnenden Merkmale der vorliegenden
Erfindung beschreibt. Verwiesen sei auch auf US-A-5278688.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Die
Erfindung ist in den Ansprüchen
definiert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Breitband-Kommunikationssystems, wie etwa
eines Kabelfernsehsystems.
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2 ist
ein Blockdiagramm einer optischen Verbindung, die einen Sender aufweist
und das Rauschen relativer Intensität (RIN) erfindungsgemäß unterdrückt.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer optischen Verbindung, die einen optischen
Sender und einen Erbium-dotierten Glasfaserverstärker (erbium-doped fiber amplifier;
EDFA) aufweist und das RIN erfindungsgemäß unterdrückt.
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4 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer optischen
Verbindung, die einen optischen Sender und einen EDFA aufweist und
das RIN erfindungsgemäß unterdrückt.
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5 ist
ein Blockdiagramm einer analogen Kabelfernsehsystem-Verbindung,
die das RIN erfindungsgemäß unterdrückt und
anschließend
das Träger-Rausch-Verhältnis verbessert.
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6 ist
ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Kommunikationssystems,
wie etwa eines Kabelfernsehsystems, das unter Verwendung von mehreren
optischen Empfängern
das RIN erfindungsgemäß unterdrückt.
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7 zeigt
ein Diagramm der Verringerung des RIN in Abhängigkeit von der Anzahl von
Lasern, die in einem erfindungsgemäßen Sender verwendet werden.
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Detaillierte
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
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1 zeigt
ein Kommunikationssystem 100, wie etwa ein Kabelfernsehsystem,
mit Vorwärts-
und Rückwärtswegen,
d. h. mit der Fähigkeit,
in Vorwärtsrichtung
vorwärts
und in Rückwärtsrichtung
rückwärts zu kommunizieren.
Das Kabelfernsehsystem 100 weist eine Kopfstelle 105 zum
Empfangen von Satellitensignalen auf, die auf das Basisband oder
eine Zwischenfrequenz (ZF) demoduliert sind. Das Basisbandsignal
wird dann in Kabelfernsehsignale umgewandelt, die im gesamten System 100 zu
Teilnehmer-Endgeräten 130,
wie etwa Set-Top-Decodern, Fernsehgeräten oder Computern, gesendet
werden, die sich in den Wohnungen oder Büros von Systemteilnehmern befinden.
Die Kopfstelle 105 kann beispielsweise das Basisbandsignal
in ein optisches Signal umwandeln, das über ein Glasfaserkabel 110 übertragen
wird, und in diesem Fall wandelt ein entfernter optischer Knoten 115 das
optische Signal in ein elektrisches Hochfrequenz(HF)-Signal zur
Weiterübertragung über das
System 100 über
ein Koaxialkabel 120 um. Abzweigungen 125, die
entlang dem Kabel 120 an verschiedenen Stellen in dem Verteilungssystem
angeordnet sind, trennen Teile des HF-Signals zum Senden an die
Teilnehmer-Endgeräte 130 ab,
die mit Teilnehmer-Abgriffen verbunden sind, die an den Abzweigungen 125 vorgesehen
sind.
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Wie
erwähnt,
hat das System 100 auch eine Rücksendefunktion, sodass Signale,
wie etwa Daten-, Video- oder Sprachsignale, die von den Teilnehmer-Endgeräten 130 erzeugt
werden, wieder für
die Kopfstelle 105 zur Verarbeitung bereitgestellt werden
können.
Die Rückwärtssignale
gehen über
die Abzweigungen 125 und alle Knoten 115 und andere
Kabelfernseh-Einrichtungen, z. B. Rückwärtsverstärker, zur Kopfstelle 105. Bei
der in 1 gezeigten Konfiguration werden von den Teilnehmer-Endgeräten 130 erzeugte
HF-Signale zum Knoten 115 gesendet, der die HF-Signale
in optische Signale zum Senden über
das Glasfaserkabel 110 zur Kopfstelle 105 umwandelt.
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Normalerweise
enthält
die Kopfstelle 105 optische Sender zum Senden von optischen
Signalen über das
Glasfaserkabel 110 zum optischen Knoten 120. Die
Sender enthalten eine Lichtquelle, z. B. einen Laser, der einen
Lichtstrahl aussendet. Wie kurz im „Hintergrund der Erfindung" erwähnt wurde,
ist es ein bekanntes Problem, dass ein optischer Empfänger im
optischen Teil des Systems ein Signal von dem Sender mit einem Rauschanteil,
der höher
als gewünscht
ist, empfangen kann, was das Träger-Rausch-Verhältnis (CNR)
beeinträchtigt,
indem es verringert wird. Vom Sender stammende Schwankungen der
Intensität
der optischen Quelle können
als Rausch-Art angesehen werden, die durch das Quadrat des Verhältnisses
des mittleren Intensitätsquadrats
des Rauschens zu dem mittleren Intensitätsquadrat des optischen Strahls
gekennzeichnet ist. Diese Art des Rauschens, die als Rauschen relativer
Intensität
(RIN) bezeichnet wird, ist eindeutig dem ausgesendeten Signal zuzuschreiben
und trägt
zu dem am Empfänger
auftretenden Gesamtsystemrauschen und zur Verschlechterung des CNR
der Übertragung
bei. Das steht im Gegensatz zu anderen Rauschquellen, wie etwa Schrotrauschen,
das bei der optischen Erfassung selbst entsteht, oder zum thermischen
und HF-Rauschen, die Folgen einer nicht-absoluter-Nullpunkt-Temperatur
und nicht-idealen HV-Verstärkung im
Empfänger
sind.
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Die
allgemeine Beziehung zwischen dem RIN und dem Gesamt-CNR des optischen Übertragungssystems
wird durch die folgende Beziehung beschrieben:
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Hierbei
sind:
- CNR
- – Das am Empfänger gemessene
Träger-Rausch-Verhältnis in
einer 1-Hertz-Bandbreite,
das keine Einheit hat.
- m
- – Modulationsindex, ein Maß für die Fähigkeit
des optischen Senders, Licht zu amplitudenmodulieren (keine Einheit).
- R
- – Ansprechempfindlichkeit des
optischen Empfängers,
in empfangenen Ampere (elektrisch) oder Watt (optisch).
- POPT
- – Empfangene (optische) Leistung,
gemessen in Watt.
- RIN
- – Rauschen relativer Intensität, gemessen
in Watt je Watt/Hertz.
- q
- – Menge der Ladung am Elektron,
ermittelt mit 1,6022 × 10–19 Coulomb.
- ith 2
- – Quadrat des mittleres Stromrauschquadrats,
d. h. thermisches Rauschen, des Empfängers, in Ampere2.
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Um
also das CNR zu maximieren, kann man, wie aus dem Vorstehenden klar
zu erkennen ist, entweder POPT, die dem
Empfänger
zugeführte
optische Leistung, erhöhen,
wodurch Linearitätsprobleme
entstehen, die im Empfänger
zu lösen
sind; m, den optischen Modulationsindex, erhöhen, wodurch Linearitätsprobleme entstehen,
die im Sender zu lösen
sind; ith 2, das
mittlere Stromrauschquadrat des Empfängers, verringern, was stark
zu Lasten aller mit einem einzigen Sender verbundenen Empfänger geht;
oder RIN, die Restamplitudenschwankungen eines mangelhaften Laserlichtstrahls,
verringern. Bis heute ist es schwierig, Modifikationen am RIN-Wert
zu erreichen, was komplizierte Feedback-Schemen erfordert, die schwer
einzustellen und außerdem Frequenz-
und Phasen-empfindlich sind.
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In 2 ist
ein erfindungsgemäßer Sender 200 dargestellt.
Der Sender 200 verbessert die optische Übertragung und erhöht das CNR
durch Unterdrücken
des RIN am Empfänger.
Es ist unbedingt zu beachten, dass keine Modifikationen oder zusätzlichen
Einrichtungen am optischen Empfänger
nach dem Empfänger
erforderlich sind, um die Unterdrückung des am Empfänger gemessenen
RIN zu erreichen. Insbesondere ist die Unterdrückung, genau genommen, ein
Ergebnis der hier beschriebenen Sender-Verbesserungen. Alle herkömmlichen
optischen Empfänger,
wie etwa die optischen Empfänger,
die in einem optischen Kabelfernsehsystem verwendet werden, insbesondere
Empfänger,
die bereits in einem bestehenden Dienst im Einsatz sind, können das
Signal empfangen und von den RIN-Verbesserungen
in dem übertragenen
Signal profitieren.
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Ein
Sender 200, wie etwa ein optischer Sender, weist zwei Quellen 205, 210 auf,
die jeweils Signale mit gleichem Informationsgehalt aussenden. Bei
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind die beiden Quellen 205, 210 getrennt
und unverbunden. Daher ist auch das von den beiden Quellen 205, 210 emittierte
Rauschen getrennt und unverbunden. Effektiv senden die beiden Quellen 205, 210 Signale
auf unterschiedlichen Wellenlängen
aus. Ein Kombinator 215, wie etwa ein Wellenlängenmultiplexer
(wavelength division multiplexer; WDM), vereinigt die beiden Wellenlängen effektiv
zur Übertragung über ein
gemeinsames Übertragungsmedium,
wie etwa eine Glasfaser, und überträgt das zusammengesetzte
Signal über
das Kommunikationssystem vorwärts.
Es ist wohlverstanden, dass 2 nicht
speziell für
ein optisches oder HF-System, sondern vielmehr allgemein für das Prinzip
des Addierens mehrerer Quellen gilt, um das Rauschen relativer Intensität (RIN)
zu verringern, wodurch das CNR in einem Kommunikationssystem verringert
wird.
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Beispielsweise
wird ein Signal von einer ersten Quelle mit einem RIN von –156 Dezibel/Hertz
(dB/Hz) bei einer bestimmten Eingangsleistung, z. B. 1 Milliwatt
(mW), zu einem identischen Signal von einer zweiten Quelle addiert,
die ebenfalls einen RIN von –156
dB hat. Die Leistung in beiden Strahlen wird beispielsweise mit
LWL-Dämpfungsgliedern
so eingestellt, das eine Gesamtleistung von 1 mW aufrechterhalten
wird. Insbesondere wird jede Quelle auf 1/2 mW gedämpft, sodass
die addierte Leistung gleich 1 mW ist. Erfindungsgemäß beträgt das RIN
des zusammengesetzten Strahls –159
dB/Hz, was effektiv 3 dB niedriger als das RIN jeder Quelle für sich ist.
Es ist ebenfalls wohlverstanden, dass 2, die die
beiden Quellen 205, 210 zum Aussenden von Signalen
zeigt, erfindungsgemäß so geändert werden
kann, dass sie einen Sender 200 mit mehr als zwei Quellen,
also beispielsweise drei, vier oder zehn Quellen, darstellt. Beachtenswert
ist, dass durch Hinzufügen
von weiteren Quellen das RIN des zusammengesetzten Signals weiter
verringert wird. Wie erwähnt,
enthalten alle Quellen die gleichen Informationen, wenn ihre Leistungen
eingestellt sind, und sie haben unterschiedliche Wellenlängen. Die
Signale von allen Quellen werden dann mittels des Kombinators 215 kombiniert.
Insbesondere ergibt sich durch Einführen einer dritten Quelle und
Einstellen aller Leistungen derart, dass jedes Signal 1/3 mW überträgt, ein
RIN von –160,8
dB/Hz für
das zusammengesetzte Signal. Im Allgemeinen wird nach den in der
vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahren das RIN eines aus
einer beliebigen Anzahl von Quellen bestehenden Senders, die alle
das gleich RIN haben, verbessert und wird später erörtert.
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3 zeigt
einen optischen Sender 300 nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Es sind zwei Lichtquellen 305, 310 dargestellt,
die jeweils im Wesentlichen gleiche optische Signale aussenden und
deren Wellenlängen
verschieden sind. Ein Kombinator 315, wie etwa ein WDM,
koppelt die beiden Signale in eine einzelne Faser ein, und das zusammengesetzte
Signal wird für
den Eingang eines optischen Verstärkers 320, wie etwa
eines Erbium-dotierten Glasfaserverstärkers (EDFA), bereitgestellt.
Das zusammengesetzte optische Signal wird dann von dem EDFA verstärkt. Die
optischen Signale werden auf die gleiche Weise, wie vorstehend unter
Bezugnahme auf 2 beschrieben, d. h. die gleichen
RIN-Werte, Einstellung der Leistungen und unterschiedliche Wellenlängen, abgeleitet,
sodass das zusammengesetzte Signal zu einer RIN-Verringerung von
3 dB führt.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Um das zusammengesetzte RIN auf einen
Wert von 3 dB unter dem eines herkömmlichen Senders zu verringern,
bei dem eine einzige Quelle das Eingangssignal eines einzigen EDFA
steuert, zeigt 4 einen Sender mit zwei Quellen 405, 410, die
jeweils für
ein Eingangssignal eines einzigen EDFA 415, 420 verwendet
werden. Anschließend
werden die verstärkten
Ausgangssignale in einem Kombinator 425, wie etwa einem
dichten Wellenlängenmultiplexer (dense
wavelength division multiplexer; DWDM), kombiniert. Optische Filter
als eingebettete Teilkomponenten des DWDM selbst, die an die einzelnen
Quellen, die jeden EDFA steuern, spektral angepasst sind, wirken
so, dass sie das Signal-spontane Schwebungsrauschen unterdrücken, das
auftreten kann, d. h. ein Rauschen infolge einer verstärkten spontanen
Emission (amplified spontaneous emission; ASE), das unter die Wellenlänge des
Ausgangssignals der zweiten Quelle absinkt. Somit erfüllt die
Verwendung eines DWDM 425 in der vorliegenden Erfindung
zwei Funktionen, und zwar die eines Kombinators und die eines optischen
Spektralfilters.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die in einem Kommunikationssystem 500,
wie etwa einem Kabelfernsehsystem, verwendet wird. Ein HF-Splitter 505 trennt
ein HF-Eingangssignal in zwei Signale gleicher Amplitude oder, genauer
gesagt, er stellt ein redundantes HF-Signal bereit. Zwei parallele
optische Sender 510, 515 empfangen jeweils eines
der gleichen HF-Signale, modulieren jeweils das entsprechende Signal
und senden dann jeweils ein optisches Signal, das so moduliert wird,
dass es dem Eingangssignal folgt, an einen Eingang eines EDFA 520, 525.
Die verstärkten
optischen Signale werden dann mittels eines optischen Kombinators 530,
z. B. eines WDM, kombiniert und über
ein Glasfaserkabel an einen Empfänger 535 weiter
vorn gesendet. Auch hier ist wieder unbedingt zu beachten, dass
der Empfänger 535 zweckmäßigerweise
ein herkömmlicher
optischer Empfänger
ist. Außerdem
werden empfangsseitig keine zusätzlichen Multiplexer
oder Kombinatoren benötigt,
um die Vorteile eines geringeren RIN als bei Piehler et al., US-Patent
Nr. 5.940.196, zu erzielen. Es ist ebenfalls wohlverstanden, dass
die Sender 510, 515 Sender, wie etwa herkömmliche
optische Sender, die parallel angeordnet sind, sein können, um
den Vorteil einer 3-dB-Verringerung des RIN zu erhalten, oder sie
können
auch Sender sein, die zwei Lichtquellen enthalten, wobei das System 500 dann
den Vorteil einer Verringerung des RIN, die gleich der bei vier
Lasern ist, bietet, was eine 6-dB-Verringerung des RIN ergibt, wie
in Tabelle 1 weiter unten angegeben ist.
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Die
Grundsätze
von Piehler et al. beinhalten ein Verfahren, bei dem empfangene
HF-Signale, nicht
optische Signale, im HF-Bereich, nicht im optischen Bereich, kombiniert
werden. Fachleute dürften
erkennen, dass der Grundsatz, nach dem die Beschreibung von Piehler
et al. funktioniert, um das CNR zu verbessern, d. h. die kohärente Addition
von HF-Signalen, deutlich von dem der vorliegenden Erfindung abweicht.
Durch die kohärente
Addition von zwei HF-Signalen,
die jeweils die gleiche Frequenz, Phase und Amplitude haben, wird
die Spannung des Signals verdoppelt, wodurch seine Leistung vervierfacht
wird. Das Verfahren von Piehler et al. stützt sich stark auf die Inkohärenz der
beiden Rauschquellen. Wenn beide Quellen von Piehler et al. von
dem gleichen Sender oder Modulator stammen, haben beide Signale
die dem RIN zuzuschreibende Rauschkomponente gemeinsam, und sie
wird ebenfalls kohärent
addiert, was zu einer wesentlich geringeren Verbesserung des CNR
als 3 dB führt.
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Im
Gegensatz dazu besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin,
dass die Übertragung
des Signals vollständig
innerhalb des optischen Bereichs erfolgt und eine inkohärente optische
Kombination mehrerer Quellen unterschiedlicher Wellenlängen durch
WDMs in der Sendevorrichtung anstelle einer kohärenten HF-Kombination am Empfänger wie
beim Stand der Technik verwendet. Es ist zu beachten, dass die vorliegende
Erfindung nicht das Vorhandensein eines Phasenschiebers im optischen
Empfänger
erfordert, wie es von Nazarathy et al., US-Patent Nr. 5.253.309,
beschrieben wird. Außerdem
wird die Verringerung des RIN erfindungsgemäß am Sender unter Verwendung
von herkömmlichen
optischen Geräten
sowohl im Sender als auch im Empfänger erreicht; daher wird als
vorteilhafte Folge durch das empfangsseitige Fehlen von zusätzlichen
Geräten,
die die CNR-Verbesserungspläne
des Standes der Technik verlangen, kein zusätzliches Rauschen, wie etwa
Schrot- und thermisches Rauschen, eingetragen.
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Nun
zurück
zu 5. Hier ist eine Phasenverzögerung 540 dargestellt,
die zum Korrigieren einer Zeitdifferenz zwischen den optischen Signalen
vorgesehen ist. Die Phasenverzögerung 540 wird
in bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wegen der Länge, Übertragungseigenschaften oder
Qualität der
zwischen dem Sender und dem Empfänger
verwendeten Faser 545 möglicherweise
nicht benötigt.
Eine Phasenverzögerung 540,
die erfindungsgemäß beispielsweise
im Sender oder nach dem HF-Splitter 505 angeordnet
ist, kann erforderlich sein, um die Zeitdifferenz zwischen einem
Signal und einem anderen Signal zu kompensieren, da sich das Licht
durch die Faser mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten je nach
seiner Wellenlänge
und der Zusammensetzung der Glasfaser ausbreitet. Um die Notwendigkeit
einer Phasenkorrektur im optischen Empfänger zu vermeiden, die empfangsseitig
zusätzliche
Geräte
erfordern könnte,
wird die Phasenverzögerung 540 in
Abhängigkeit
von der Strecke, die die Wellenlängen
durchlaufen müssen,
unter Verwendung von Software, Hardware oder einer Kombination aus
beiden realisiert.
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6 zeigt
ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform eines Kabelfernsehsystems 600,
das erfindungsgemäße optische
Sender 605, 610 und mehrere Empfänger 615, 620 verwendet.
Es ist wohlverstanden, dass die in 6 gezeigte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit einer festen oder veränderlichen
Phasenverzögerung 505 (5)
am optischen Sender beseitigt und eine eigenständige Phasenkorrektur an mehreren
optischen Empfängern,
wie etwa an Empfängern 615, 620,
ermöglicht,
die in verschiedenen Abständen
vom Sender angeordnet sind.
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Ein
HF-Splitter 625 oder eine Redundanzschaltung empfängt ein
HF-Eingangssignal und stellt die im Wesentlichen gleichen Signale
für jeden
Eingang der parallelen optischen Sender 605, 610 bereit.
Die Sender 605, 610 modulieren jeweils das entsprechende
empfangene Signal und senden dann jeweils das optische Signal, das
so moduliert ist, dass es dem Eingangssignal folgt, zu einem Eingang
eines Verstärkers 630, 635, wie
etwa eines EDFA. Die verstärkten
optischen Signale werden dann mittels eines optischen Kombinators 640,
beispielsweise eines WDM, kombiniert, und dann wird das zusammengesetzte
Signal über
ein Kommunikationsmedium 645, wie etwa ein Glasfaserkabel, überfragen.
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Ein
optischer Splitter 650, der entlang dem Kommunikationsmedium 645 aufgestellt
ist, leitet einen Teil des zusammengesetzten Signals zu einem optischen
Verzögerungskompensator 655 und
zum ersten optischen Empfänger 615 im
System 600 um. Der übrige
Teil des zusammengesetzten Signals geht weiter durch das Kommunikationsmedium 645,
wo er mittels eines Verstärkers 660,
wie etwa eines EDFA, verstärkt
wird. Entlang dem Kommunikationsmedium 645 kann ein zweiter
Splitter 665 aufgestellt werden, der einen Teil des zusammengesetzten
Signals weiter umleitet, wodurch das übrige zusammengesetzte Signal
weiter durch das Kommunikationsmedium und zu beispielsweise weiteren
Verstärkern
und optischen Empfängern
in dem System gehen kann. Der umgeleitete Teil des zusammengesetzten
Signals wird für
einen zweiten optischen Verzögerungskompensator 670 bereitgestellt,
der dann für
den zweiten optischen Empfänger 620 bereitgestellt wird.
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Die
optischen Verzögerungskompensatoren 655, 670 sind
beispielsweise erforderlich, wenn eine zu große Verzögerung zwischen den beiden
modulierten HF-Signalen durch sich ändernde Laufzeiten in dem im Netz
verwendeten Kommunikationsmedium 645 besteht. Der optische
Verzögerungskompensator
kann beispielsweise eine Ganzfaser-Vorrichtung sein, wie etwa ein
Bragg-Gitter, das in die Faser einer doppelbrechenden „massiven" optischen Vorrichtung
eingeprägt
ist, die mit dem Glasfaserkabel 245 (Anm. d. Übers.: muss wohl „645" heißen) verbunden
ist. Zweckmäßigerweise
ist der optische Empfänger 615, 620 ein
herkömmlicher optischer
Empfänger
ohne zusätzliche
Multiplexer oder Kombinatoren, die empfangsseitig notwendig sind,
um die Vorteile eines geringeren RIN im Vergleich zu Piehler et
al. zu erzielen. Außerdem
ist es wohlverstanden, dass diese Ausführungsform, die in 6 dargestellt
ist, keine HF-Verzögerungselemente
verwendet, wodurch die Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowohl eine RIN-Verringerung als auch
eine Laufzeitkorrektur allein im optischen Bereich erzielt.
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Außerdem kann
die in 6 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung so erweitert werden, dass sie durch entsprechende Gestaltung
der optischen Verzögerungskompensatoren 655, 670 mehr als
zwei Sender und zwei Wellenlängen
aufweist. Fachleute dürften
erkennen, dass die Gestaltung eines optischen Kompensators, wie
etwa 655, 670, dessen einzige Funktion darin besteht,
bestimmte Wellenlängen differentiell
zu verzögern,
sodass alle Wellenlängen
gleichzeitig an dem optischen Empfänger 615, 620 ankommen
können,
leichter ist und einfacher zu implementieren ist als die eines Mehrwellenlängen-Dispersionskompensationselements.
Außerdem
sollen die Grundsätze
der vorliegenden Erfindung nicht die Verwendung in einem einzelnen
Verteilungsnetz, das in 6 gezeigt ist, beschränken, sondern
sie gelten gleichermaßen
für andere
Signalverteilungsanordnungen, wie etwa ein Sternknotennetz, mehrere
Trennungen und Abzweigungen oder mehrere Empfänger an einer einzigen Abzweigung.
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Allgemein
in Bezug auf die Verringerung des RIN und gemäß der vorliegenden Erfindung
wird RIN als Quadrat der an einem optischen Detektor gemessenen
gesamten optischen Rauschleistung, dividiert durch das Quadrat der
gesamten optischen Strahlleistung je Bandbreiteneinheit, definiert.
Nach der Ableitung und im Allgemeinen ist das RIN eines optischen
Signals, das aus einer Vielzahl von N unabhängigen und unverbundenen Quellen,
die ein identisches RIN und eine identische Leistung haben, ohne
spektrale Überlappung von
Rausch-Seitenbändern
besteht, das RIN eines einzelnen Trägers minus 10 log(N). Wenn
beispielsweise zwei Quellen verwendet werden, würde das RIN um 10 log(2) gegenüber dem
RIN eines Senders, der nur eine Quelle verwendet, verbessert werden.
Es ist ebenfalls wohlverstanden, dass das RIN auch verringert werden kann,
wenn die Quellen nicht identisch sind, aber unverbunden ohne spektrale Überlappung
von Rausch-Seitenbändern
sind.
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7 zeigt
ein Diagramm der RIN-Verringerung in Abhängigkeit von der Anzahl der
in einem Sender verwendeten Laser. Das Diagramm beruht auf drei
unterschiedlichen Messungen: einer errechneten Messung 705,
einer ersten Messung 710 und einer zweiten Messung 715,
wobei die erste und die zweite Messung Versuchsergebnisse sind.
Wie zu erkennen ist, entsteht bei Verwendung nur eines Lasers ein
RIN-Wert von –137,5
dB/Hz. Wenn ein zweiter Laser mit dem ersten Laser kombiniert wird,
wie es in den vorstehenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, wird eine Gesamtverringerung
von 3 dB bei einem RIN-Wert von –140,5 dB/Hz erreicht. Beim
nächsten
Wert, der sich auf drei Laser bezieht, sinkt der RIN-Wert auf –142,2 dB,
was eine Gesamtverringerung von 4,7 dB bedeutet. Verglichen mit
den 3 dB, die bei Verwendung nur eines Lasers ermittelt wurden,
erhöht
zwar jede weitere Quelle die RIN-Verringerung inkrementell, aber
in einem geringeren Umfang. Insbesondere ist es unter Bezugnahme
auf 7 wohlverstanden, dass die Differenz zwischen
einem Laser und zwei Lasern die größte Abnahme des RIN-Werts ist,
aber dass der RIN-Wert weiter sinkt, wenn zusätzliche Laser verwendet werden,
um ein zusammengesetztes Signal zu erzeugen, was in der folgenden
Tabelle gezeigt ist und auf den errechneten Messungen 705 beruht.
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Für Fachleute
ist es wohlverstanden, dass die Rauschparameter CNR und RIN jetzt
völlig
klar sind und in Sender-Anwendungen, z. B. optischen Sendern, verwendet
werden können.
Zweckmäßigerweise
kann erfindungsgemäß ein Betreiber
einen aus mehreren Signalquellen bestehenden Sender einsetzen, wobei
er aktuell eingesetzte oder herkömmliche
Empfänger
behalten kann, und er kann das Träger-Rausch-Verhältnis durch
Unterdrücken
des RIN um mindestens 3 dB, was von der Anzahl der verwendeten Signalquellen
abhängt,
verbessern.
