DE602005000513T2 - Empfänger zur Verbesserung der Polarisationsmodendispersion mittels Polarisationsverwürfelung - Google Patents

Empfänger zur Verbesserung der Polarisationsmodendispersion mittels Polarisationsverwürfelung Download PDF

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Description

  • Fachgebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger für ein optisches Signal, welches einen durch Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen Zeitjitter und eine durch ein periodisches Polarisationsverwürfelungssignal verursachte zeitabhängige Verzerrung aufweist, wobei der Empfänger mindestens ein Schwellenwertgatter und ein Taktrückgewinnungsmodul umfasst, welches ein aus dem optischen Signal rückgewonnenes Taktsignal an das mindestens eine Schwellenwertgatter und an ein dazugehöriges Abtastverfahren liefert.
  • Die Polarisationsmodendispersion (PMD) ist eines der wesentlichen Hindernisse bei Hochgeschwindigkeitsübertragungen (Bitraten von 10 bis 40 Gb/s) über weite Entfernungen. Zur Verbesserung der Polarisationsmodendispersion ist eine verteilte Polarisationsverwürfelung in Verbindung mit Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC für "Forward Error Correction") in dem Dokument "Experimental Demonstration of Broadband PMD Mitigation through Distributed Fast Polarization Scrambling and FEC" von X. Lui u. a. vorgeschlagen worden, das auf einer Sitzung im Nachgang zur ECOC 2004 vorgestellt worden war.
  • Das Prinzip dieses vorgeschlagenen Verfahrens zur Verbesserung der Polarisationsmodendispersion wird in 3 dargestellt. Eine Lichtwellenleiter(LWL-)leitung 1 zur Übertragung optischer Signale mit einer hohen Bitrate ist zwischen einem optischen Sender 2 und einem optischen Empfänger 3 angeordnet. Eine Vielzahl schneller Polarisationsverwürfler 4 ist nacheinander entlang der LWL-Leitung 1 zwischen aufeinander folgenden LWL-Verbindungen 5 verteilt. Der Zweck der Polarisationsverwürfeler 4 besteht darin, ein Verwürfelungssignal bereitzustellen, das eine periodische Polarisationsänderung der optischen Signale durchführt, die über die LWL-Leitung übertragen werden, und dadurch die Dauer der Interferenz aneinander angrenzender Bitimpulse 7, die mit einem dem Kehrwert der Bitrate entsprechenden Zeitabstand TS (z. B. TB = 25 ps) übertragen werden, auf so eine kurze Zeit zu verkürzen, dass die dazugehörigen Bitfehler wirksam durch ein Fehlerkorrekturverfahren (Vorwärtsfehlerkorrektur, FEC) korrigiert werden können. Die Polarisationsverwürfeler 2 arbeiten mit Polarisationsmodulationsraten von einigen 10 MHz (z.B. fscr = 20 MHz). Ein Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer 8 ist im Anschluss an den Empfänger 3 angeordnet, um in dem optischen Signal zusätzlich zu Informationsbits vorhandene redundante Bits zu decodieren und Übertragungsfehler der Informationsbits unter Verwendung der redundanten Bits zu kompensieren.
  • Der optische Empfänger 3 tastet das optische Signal mit einer Abtastrate ab, die der Bitrate des optischen Signals entspricht. Wenn eine Polarisationsmodendispersion im LWL vorliegt, erzeugen die Polarisationsverwürfeler 4 einen Zeitjitter 6 der Bitimpulse 7 mit einer Periode Ts = 1/fscr, die dem Kehrwert der Verwürfelungsfrequenz fscr entspricht. Infolgedessen werden die Bitimpulse 7 entsprechend dem Zeitjitter 6 zeitlich verschoben, d.h. die Bitimpulse 7 kommen früher oder später an, als es der Fall wäre, wenn kein Jitter vorhanden wäre. Zusätzlich führt die periodische Änderung der tatsächlichen Verzerrung durch Pulsmodendispersion 9 innerhalb der Verwürfelungsperiode TS auch zu einer sich ändernden Augenöffnung und somit zu einer Schwankung der optimalen Position des Schwellenwertes Uth eines Schwellenwertgatters des Empfängers 3 für minimale Fehlerwahrscheinlichkeit. Als Folge davon wird die Fehlerwahrscheinlichkeit des Empfängers 3 erhöht.
  • Da die in Betracht gezogenen hohen Verwürfelungsraten fscr jenseits der Verfolgungsfähigkeit der Taktrückgewinnung des Empfängers 3 liegen, kann der Empfänger den Jitter 6 nicht kompensieren. Darüber hinaus wird die Veränderung des Schwellenwertes Uth nicht berücksichtigt. Mit zunehmender Wirksamkeit der Verbesserung der Polarisationsmodendispersion dieses Verfahrens in nächster Zukunft, z. B. wenn die verbesserte Vorwärtsfehlerkorrektur (UFEC für "Ultra Forward Error Correction") einbezogen wird, wird der Jitter zum begrenzenden Faktor werden.
  • In dem Dokument "Novel RZ Receivers with Enhanced Jitter and PMD tolerance" von L. Möller u. a., im Nachgang zur OFC 2002 eingereichte Dokumente, wird ein optischer RZ-Empfänger beschrieben, der zwei oder mehr Abtastpunkte pro Bitzeitschlitz verwendet. Die Entscheidungen, die den Abtastpunkten entsprechen, werden anschließend durch eine logische ODER-Operation kombiniert, um die Fehlerwahrscheinlichkeit des Empfängers zu verringern. Der vorgeschlagene optische Empfänger arbeitet jedoch nur mit RZ- (nicht NRZ-) Signalen. Da dann, wenn eine Polarisationsmodendispersion vorliegt, sogar RZ-Signale in breitere NRZ- ähnliche Signale "konvertiert" werden, ist es nicht unwahrscheinlich, dass der vorgeschlagene Empfänger im vorliegenden Fall angewendet werden kann.
  • In dem US-Patent 6.583.903 wird ein Verfahren und ein System zur Steuerung der Polarisationsmodendispersion offen gelegt, die bei der Übertragung eines optischen Signals von einem Sender an einen Empfänger über eine LWL-Verbindung auftritt. Der Empfänger misst die Qualität des empfangenen Signals und gibt Befehle an einen Polarisations-Controller in der Nähe des Senders aus, der die Polarisation des optischen Signals verändert, um die Qualität des empfangenen Signals zu verbessern. die Qualität des Signals wird gemessen, indem z. B. die Bitfehlerrate oder Schätzungen der Polarisationsmodendispersion, die das empfangene Signal beeinträchtigt, gemessen werden. Die Polarisationssteuerung vom Empfänger wird vorzugsweise mit dem Polarisations-Controller über denselben Lichtwellenleiter gekoppelt, der das modulierte optische Signal transportiert.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Empfängers, der den durch die Verwürfelung hervorgerufenen Jitter und insbesondere auch die durch die Verwürfelung hervorgerufene Schwankung des Schwellenwertes berücksichtigt, um dadurch eine Fehlerwahrscheinlichkeit des Empfängers zu verringern, sowie ein dazugehöriges Abtastverfahren.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Dieser Gegenstand wird durch einen Empfänger der oben erwähnten Art erreicht, der weiterhin einen Verwürfelungsfrequenzgenerator umfasst, der mit dem Taktrückgewinnungsmodul verbunden ist und der das periodische Polarisationsverwürfelungssignal aus dem optischen Signal extrahiert, wobei der Verwürfelungsfrequenzgenerator mit der Verwürfelungsfrequenz und der Phase des Polarisationsverwürfelungssignals synchronisiert ist; der ferner einen Jitterfunktionsgeneratorumfasst, der mit dem Verwürfelungsfrequenzgenerator verbunden ist und der frequenz- und phasenstarr mit dem periodischen Polarisationsverwürfelungssignal gekoppelt ist, das aus dem optischen Signal rückgewonnen wird, wobei der Jitterfunktionsgenerator ein Taktphasensteuersignal erzeugt, das den durch die Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter wiedergibt; und der mindestens einen Taktphasenmodulator umfasst, der die Phase des Taktsignals in Übereinstimmung mit dem Taktphasensteuersignal moduliert.
  • Die Information über die Verwürfelung des optischen Signals kann aus dem Taktrückgewinnungsmodul extrahiert und zur Synchronisierung des Verwürfelungsfrequenzgenerators mit der Verwürfelungsfrequenz und der Verwürfelungsphase genutzt werden. Der Verwürtelungsfrequenzgenerator erteilt die Befehle an den Jittertunktionsgenerator, der die zeitliche Entwicklung des Signaljitters innerhalb einer Verwürfelungsperiode enthält. Der Ausgang des Jitterfunktionsgenerators steuert den Taktphasenmodulator am Takteingang des Schwellenwertgatters, um die Entscheidungszeit an der optimalen Position des Bits zu halten.
  • Auf diese Weise wird der Takt des Schwellenwertgatters in Übereinstimmung mit dem Jitter phasenmoduliert, sodass sogar die von dem Jitter betroffenen Bits immer zum optimalen Entscheidungszeitpunkt am Schwellenwertgatter abgetastet werden. Die durch den Jitter verursachte Verschiebung in den Ankunftszeiten des Bitimpulses wird kompensiert, indem die Abtastzeiten des Schwellenwertgatters entsprechend verschoben werden. Daher kann ein höherer Jitter mit geringeren Einbußen toleriert werden, und die Verbesserung der Polarisationsmodendispersion mit diesem Verfahren ist wirksamer als diejenige von nach dem Stand der Technik bekannten Empfängern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt ein Schwellenwertfunktionsgenerator ein Schwellenwertsteuersignal, das den optimalen Schwellenwert für die zeitabhängige Verzerrung wiedergibt und das als Eingang an das mindestens eine Schwellenwertgatter geliefert wird, sodass der Schwellenwert des Schwellenwertgatters direkt durch das Schwellenwertsteuersignal gesteuert wird.
  • Somit steuert der Ausgang des Verwürfelungsfrequenzgenerators auch einen Schwellenwertfunktionsgenerator, der die zeitliche Entwicklung der optimalen Schwellenwertamplitude (Spannung) innerhalb einer Verwürfelungsperiode enthält.
  • Der Ausgang des Schwellenwertfunktionsgenerators ist mit dem Schwellenwerteingang des Schwellenwertgatters verbunden, um den Entscheidungsschwellenwert in der optimalen Position des Bits zu halten.
  • In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform ist eine Kompensationssteuerungsvorrichtung vorgesehen, die den Jitterfunktionsgenerator und den Schwellenwertfunktionsgenerator in einer Weise steuert, dass eine Fehlerzählung entschiedener Bits des Schwellenwertgatters minimiert wird. Auf diese Weise können das Taktphasensteuersignal und der Schwellenwert so angepasst werden, dass Fehler des Schwellenwertgatters vermieden werden.
  • In einer weiteren Variante ist ein Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer zur Ausführung der Fehlerzählung vorgesehen. Der Decodierer nutzt im optischen Signal enthaltene redundante Bits zur Erkennung und Korrektur von Fehlerbits.
  • In einer stark bevorzugten Variante verbindet ein Multiplexer eines aus einer Vielzahl von Schwellenwertgattern mit dem Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer, wobei das Schwellenwertgatter durch einen Schaltfunktionsgenerator ausgewählt wird, der mit der Kompensationssteuerungsvorrichtung und dem Verwürfelungsfrequenzgenerator verbunden ist.
  • In dieser Variante werden die (innerhalb einer Verwürfelungsperiode) zeitabhängige Entscheidungszeit und der Schwellenwert "quantisiert", indem zwei oder mehrere Schwellenwertgatter, die unterschiedliche Schwellenwerte und Abtastphasen aufweisen, parallel betrieben werden. Innerhalb einer Verwürfelungsperiode wird das optimale Gatter von dem Multiplexer ausgewählt, der von dem mit der Verwürfelung des Signals synchronisierten Verwürfelungsfrequenzgenerator gesteuert wird. Die Auswahl des (für die minimale Fehlerwahrscheinlichkeit) optimalen Schwellenwertgatters innerhalb einer Abtastperiode erfolgt im Schaltfunktionsgenerator, dessen Auswahlregel durch die Minimierung der Fehlerwahrscheinlichkeit optimiert wird. Ebenso können die individuellen Abtastphasen und/oder die individuellen Schwellenwerte durch die Kompensationssteuerungsvorrichtung optimiert werden, um die Fehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen der Jitterfunktionsgenerator und der Schwellenwertfunktionsgenerator eine Amplitudensteuerungsvorrichtung und eine Phasensteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Amplitude und der Phase des Taktphasensteuersignals beziehungsweise des Schwellenwertsteuersignals, sodass die Funktionsgeneratoren problemlos dem Zeitjitter beziehungsweise der zeitabhängigen Verzerrung folgen können.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Verwürfelungsfrequenzgenerator mit dem Taktrückgewinnungsmodul verbunden, welches das periodische Polarisationsverwürfelungssignal aus dem optischen Signal extrahiert. Auf diese Weise wird die Synchronisation des Verwürfelungsfrequenzgenerators mit der Verwürfelungsfrequenz und der Phase des Polarisationsverwürfelungssignals vereinfacht.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Fotodiode vorgesehen, die auf einen Polarisator folgt, welcher ein auf die Polarisationsverwürfelung bezogenes Signal aus dem optischen Signal extrahiert und dieses an den Verwürfelungsfrequenzgenerator liefert. Die Kombination eines Polarisators mit einer (langsamen) Fotodiode stellt ein einfaches Mittel zur direkten Messung der von dem periodischen Polarisationsverwürfelungssignal erzeugten Polarisationsmodulation dar.
  • In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Verwürfelungsfrequenzgenerator auf die Frequenz und Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals voreingestellt. Eine genaue Voreinstellung des Verwürfelungsfrequenzgenerators auf die Verwürfelungsfrequenz kann die Notwendigkeit beseitigen, das Polarisationsverwürfelungssignal aus dem optischen Signal zu extrahieren.
  • Die Erfindung wird auch in einem LWL-System mit einem Empfänger in der oben beschriebenen Form ausgeführt, welcher eine LWL-Leitung mit einer Vielzahl nacheinander angeordneter Polarisationsverwürfeler zur Polarisationsmodulation des optischen Signals umfasst. Die Polarisationsverwürfeler sind zur Verbesserung der Polarisationsmodendispersion entlang der LWL-Leitung verteilt.
  • Die Erfindung wird ferner ausgeführt in einem Verfahren zur Abtastung eines optischen Signals, welches einen durch eine Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter und eine durch ein periodisches Polarisationsverwürfelungssignal verursachte zeitabhängige Verzerrung aufweist, [und zwar einer Abtastung] zu einem optimalen Entscheidungszeitpunkt in mindestens einem Schwellenwertgatter eines Empfängers, umfassend die Schritte des: Lieferns eines aus dem optischen Signal rückgewonnenen Taktsignals an das mindestens eine Schwellenwertgatter; Extrahierens des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals aus dem optischen Signal nach der Taktrückgewinnung aus dem optischen Signal; Wiedergebens der Verwürfelungsfrequenz und der Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals; Erzeugens eines Taktphasensteuersignals, welches den durch die Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter aus der reproduzierten Verwürfelungsfrequenz und der Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals wiedergibt; und Modulierens der Phase des Taktsignals des mindestens einen Schwellenwertgatters in Übereinstimmung mit dem Taktphasensteuersignal.
  • Weitere Vorteile können der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung entnommen werden. Die oben und weiter unten erwähnten Merkmale können im Einklang mit der Erfindung entweder einzeln oder gemeinsam in jeder Kombination genutzt werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als erschöpfende Aufzählung zu verstehen, sondern sie dienen vielmehr als Beispiele für die Beschreibung der Erfindung.
  • Zeichnung
  • Die Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt.
  • 1 stellt eine erste Ausführungsform eines Empfängers gemäß der Erfindung mit einem Schwellenwertgatter dar;
  • 2 stellt eine zweite Ausführungsform eines Empfängers gemäß der Erfindung mit einer Vielzahl von Schwellenwertgattern dar;
  • 3 stellt ein LWL-System mit einem Empfänger nach dem bisherigen Stand der Technik dar.
  • 1 stellt einen Empfänger 10 dar, der ein Schwellenwertgatter 11 umfasst, das mit einer am Eingang des Empfängers 10 angeordneten Fotodiode 12 verbunden ist. Der Empfänger 10 ist dafür vorgesehen, ein optisches Signal zu empfangen, das durch die in 3 dargestellte LWL-Leitung 1 übertragen wird. Das optische Signal weist einen periodischen Zeitjitter 6 und eine zeitabhängige Verzerrung 9 auf, die durch eine von den Polarisationsverwürflern 4 von 3 erzeugte periodische Verwürfelung verursacht werden. Das Schwellenwertgatter 11 dient dazu, in dem optischen Signal enthaltene Bitimpulse in einen nur aus zwei Binärwerten (0 oder 1) bestehenden Bitstrom umzuwandeln. Um zu entscheiden, ob ein Bitimpuls als 0 oder 1 gezählt werden sollte, wird ein Entscheidungsschwellenwertsignal Uth als ein Eingangswert an das Schwellenwertgatter 11 geliefert. Die Signalamplituden der Bitimpulse oberhalb des Schwellenwertes Uth werden als 1 identifiziert, Signalamplituden unter dem Schwellenwert werden als 0 identifiziert.
  • Ein Taktrückgewinnungsmodul 13 ist auch mit dem Eingang 12 des Empfängers 10 verbunden und liefert ein Taktsignal C an das Schwellenwertgatter 11 (Frequenz 40 GHz, entsprechend der Bitrate), welches aus dem optischen Signal rückgewonnen wird. Das Taktsignal C bestimmt die Entscheidungszeit (Abtastzeit) des Schwellenwertgatters 11. Die in 3 dargestellte Entscheidungszeit t0 ist optimal, wenn die Abtastung an den Maximalwerten der ankommenden Bitimpulse ausgeführt wird. Wenn keine Polarisationsmodendispersion vorliegt, kommen die Maximalwerte der Bitimpulse von 3 in der Mitte ihrer Bitzeitschlitze am Schwellenwertgatter 11 an, sodass die optimale Entscheidungszeit immer erreicht wird. Wenn ein durch Polarisationsmodendispersion hervorgerufener Zeitjitter 6 vorhanden ist, schwankt die optimale Entscheidungszeit t0 mit der Schwingungsfrequenz des Polarisationsverwürfelungssignals.
  • Diese Schwankung kann kompensiert werden, indem das Taktsignal C in einem Taktphasenmodulator 14 in Übereinstimmung mit einem Taktphasensteuersignal ΔΦb verschoben wird, das den Zeitjitter 6 wiedergibt, sodass die optimale Entscheidungszeit t0 immer erreicht werden kann. Zu diesem Zweck wird die Zeitfunktion des Zeitjitters 6, die aus dem Verwürfelungssignal abgeleitet wurde, in Frequenz, Phase und Amplitude so genau wie möglich in einem Jitterfunktionsgenerator 17 wiedergegeben, der das Taktphasensteuersignal ΔΦb erzeugt.
  • In entsprechender Weise wird eine Schwankung des optimalen Entscheidungsschwellenwertes des Schwellenwertgatters 11 aufgrund der durch das Polarisationsverwürfelungssignal verursachten zeitabhängigen Verzerrung 9 (vgl. 3) kompensiert, indem der Schwellenwert mit Hilfe eines Schwellenwertsteuersignals Uth verschoben wird, der in einem Schwellenwertfunktionsgenerator 21 erzeugt wird und der die zeitabhängige Verzerrung 9 so genau wie möglich wiedergibt. Der Schwellenwert des Schwellenwertgatters 11 wird um das Schwellenwertsteuersignal Uth so verschoben, dass der optimale Entscheidungsschwellenwert immer erreicht werden kann.
  • Der Jitterfunktionsgenerator 17 und der Schwellenwertfunktionsgenerator 21 sind mit einem Verwürfelungsfrequenzgenerator (Oszillator, Zähler usw.) verbunden, der frequenz- und phasenstarr an das periodische Polarisationsverwürfelungssignal (Frequenz 20 MHz) gekoppelt ist, das aus dem optischen Signal in einem Phasenkomparator des Taktrückgewinnungsmoduls 13 rückgewonnen wird.
  • Als Alternative kann die Rückgewinnung des Polarisationsverwürfelungssignals durch direkte Messung der Polarisationsmodulation ausgeführt werden, zum Beispiel durch Verwendung eines Polarisators und einer Fotodiode als Messvorrichtung. Es ist auch möglich, den Verwürfelungsfrequenzgenerator 16 auf die Frequenz und die Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals voreinzustellen.
  • Die Amplitude und die Phase des Taktphasensteuersignals ΔΦb sowie des Schwellenwertsteuersignals Uth werden in einer (nicht dargestellten) Amplitudensteuerungsvorrichtung und einer Phasensteuerungsvorrichtung gesteuert, die Teil des Jitterfunktionsgenerators 17 beziehungsweise des Schwellenwertfunktionsgenerators 21 sind. Die Funktionsgeneratoren 17, 21 sind mit einer Kompensationssteuerungsvorrichtung 19 zur Steuerung der Jitter- und Schwellenwertkompensation verbunden. Die Kompensationssteuerungsvorrichtung 19 dient dazu, die Amplitude und Phase des Taktphasensteuersignals ΔΦb und des Schwellenwertsteuersignals Uth in einer Weise einzustellen, dass eine Bitfehlerzählung, die in einem mit der Kompensationssteuerungsvorrichtung 19 verbundenen Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer 20 gemessen wird, minimiert wird.
  • 2 stellt einen Empfänger 10' dar, der gegenüber dem Empfänger 10 von 1 dahingehend abgewandelt ist, dass eine Vielzahl paralleler Schwellenwertgatter 11a bis 11n verwendet wird und ihre Entscheidungszeit und ihr Schwellenwert "quantisiert" sind, d.h., dass sie unterschiedliche (feste) Schwellenwerte und Abtastphasen (innerhalb einer Verwürfelungsperiode) besitzen. Jedes der Schwellenwertgatter 11a bis 11n empfängt sein eigenes individuelles Schwellenwertsteuersignal Uth1 bis Uth1 das in einem gemeinsamen Schwellenwertgenerator 17' erzeugt wird, der Teil einer Kompensationssteuerungsvorrichtung 19' ist. Jedes der Schwellenwertgatter 11a bis 11n ist auch mit seinem eigenen Taktphasenmodulator 14a bis 14n verbunden, an den ein individuelles Taktphasensteuersignal ΔΦ1 bis ΔΦN angelegt wird, welches in einem gemeinsamen Jittertunktionsgenerator 21' erzeugt wird, der ebenfalls Teil der Kompensationssteuerungsvorrichtung 19' ist.
  • Innerhalb einer Verwürfelungsperiode wird das optimale Schwellenwertgatter von einem Multiplexer 23 ausgewählt, der seine Befehle von dem mit der Verwürfelung des optischen Signals synchronisierten Verwürfelungsfrequenzgenerator 16 erhält. Die Auswahl des (für eine minimale Fehlerwahrscheinlichkeit) optimalen Schwellenwertgatters innerhalb einer Abtastperiode erfolgt in einem Schaltfunktionsgenerator 22, der mit der Kompensationssteuerungsvorrichtung 19' verbunden ist, deren Auswahlregel durch Minimieren der Fehlerwahrscheinlichkeit optimiert wird. Ebenso können die individuellen Taktphasensteuersignale ΔΦ1 bis ΔΦN und/oder die individuellen Schwellenwertsteuersignale Utth1 bis Uthn von der Kompensationssteuerungsvorrichtung 19' optimiert werden, um die Fehlerwahrscheinlichkeit zu minimieren.
  • Die Empfänger der 1 und 2 werden vorteilhafterweise in Verbindung mit einer Anordnung der Art von 3 eingesetzt, sodass ein LWL-System bereitgestellt wird, welches in der Lage ist, den Zeitjitter 6 ebenso wie die durch die Polarisationsverwürfeler verursachte zeitabhängige Verzerrung 9 zu kompensieren. Auf diese Weise kann die Entscheidungsqualität des (der) Schwellenwertgatter(s) 11 optimiertwerden, und die Wirksamkeit der Verbesserung der Polarisations modendispersion durch Verwürfelung kann erhöht werden. Darüber hinaus ermöglichen die Empfänger 10; 10' eine Erweiterung durch verbesserte Vorwärtsfehlerkorrektur (UFEC) mit einer höheren Wirksamkeit bei der Verbesserung der Polarisationsmodendispersion.
  • Innerhalb der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) des Empfängers braucht nur eine Elektronik mit niedriger/mittlerer Geschwindigkeit implementiert zu werden; als Alternative ist ein digitaler Signalprozessor (DSP) mit mittlerer Geschwindigkeit als Modul der Empfänger 10; 10' möglich und kann immer dann genutzt werden, wenn eine kostengünstige Verbesserung der Polarisationsmodendispersion durch Polarisationsverwürfelung von Interesse ist.

Claims (11)

  1. Empfänger (10; 10') für ein optisches Signal, welches einen durch Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen Zeitjitter (6) und eine durch ein periodisches Polarisationsverwürfelungssignal verursachte zeitabhängige Verzerrung (9) aufweist, umfassend mindestens ein Schwellenwertgatter (11; 11a, ..., 11n) und ein Taktrückgewinnungsmodul (13), welches ein aus einem optischen Signal rückgewonnenes Taktsignal (C) an das mindestens eine Schwellenwertgatter (11; 11a, ..., 11n) liefert, gekennzeichnet durch einen Verwürfelungsfrequenzgenerator (16), der mit dem Taktrückgewinnungsmodul (13) verbunden ist und der das periodische Polarisationsverwürfelungssignal aus dem optischen Signal extrahiert, wobei der Verwürtelungsfrequenzgenerator (16) mit der Verwürfelungsfrequenz und der Phase des Polarisationsverwürfelungssignals synchronisiert ist; einen Jitterfunktionsgenerator (17; 17'), der mit dem Verwürfelungsfrequenzgenerator (16) verbunden ist und der frequenz- und phasenstarr mit dem periodischen Polarisationsverwürfelungssignal gekoppelt ist, das aus dem optischen Signal rückgewonnen wird, wobei der Jitterfunktionsgenerator (17; 17') ein Taktphasensteuersignal (ΔΦb; ΔΦ1, ..., ΔΦN) erzeugt, das den durch die Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter (6) wiedergibt; und mindestens einen Taktphasenmodulator (14; 14a, ..., 14n), der die Phase des Taktsignals (C) in Übereinstimmung mit dem Taktphasensteuersignal (ΔΦb; ΔΦ1, ..., ΔΦN) moduliert.
  2. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Schwellenwertfunktionsgenerator (21; 21'), der ein Schwellenwertsteuersignal (Uth; Uth1, ..., UthN) erzeugt, s den optimalen Schwellenwert für die zeitabhängige Verzerrung (9) wiedergibt und das als Eingang an das mindestens eine Schwellenwertgatter (11; 11a, ..., 11n) geliefert wird.
  3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kompensationssteuerungsvorrichtung (19; 19') vorgesehen ist, die den Jitterfunktionsgenerator (17; 17') und den Schwellenwertfunktionsgenerator (21; 21') in einer Weise steuert, dass eine Fehlerzählung entschiedener Bits des Schwellenwertgatters (11) minimiert wird.
  4. Empfänger nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer (20) zur Ausführung der Fehlerzählung.
  5. Empfänger nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Multiplexer (23), der eines aus einer Vielzahl von Schwellenwertgattern (11a, ..., 11n) mit dem Vorwärtsfehlerkorrektur-Decodierer (20) verbindet, wobei das Schwellenwertgatter (11a) durch einen Schaltfunktionsgenerator (22) ausgewählt wird, der mit der Kompensationssteuerungsvorrichtung (19') und dem Verwürfelungsfrequenzgenerator (16) verbunden ist.
  6. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Jitterfunktionsgenerator (17; 17') und der Schwellenwertfunktionsgenerator (21; 21') eine Amplitudensteuerungsvorrichtung und eine Phasensteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Amplitude und der Phase des Taktphasensteuersignals (ΔΦb; ΔΦ1, ..., ΔΦN) beziehungsweise des Schwellenwertsteuersignals (Uth; Uth1, ..., UthN) umfassen.
  7. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwürfelungsfrequenzgenerator (16) mit dem Taktrückgewinnungsmodul (13) verbunden ist, welches das periodische Polarisationsverwürfelungssignal aus dem optischen Signal extrahiert.
  8. Empfänger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Fotodiode, die auf einen Polarisator folgt, welcher ein auf die Polarisationsverwürfelung bezogenes Signal aus dem optischen Signal extrahiert und es an den Verwürfelungsfrequenzgenerator (16) liefert.
  9. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwürfelungsfrequenzgenerator (16) auf die Frequenz und Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals voreingestellt ist.
  10. Lichtwellenleiter-System mit einem Empfänger nach Anspruch 1, umfassend eine LWL-Leitung (1) mit einer Vielzahl nacheinander angeordneter Polarisationsverwürfeler (4) zur Polarisationsmodulation des optischen Signals.
  11. Verfahren zur Abtastung eines optischen Signals, welches einen durch eine Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter (6) und eine durch ein periodisches Polarisationsverwürfelungssignal verursachte zeitabhängige Verzerrung (9) aufweist, zu einem optimalen Entscheidungszeitpunkt (t0) in mindestens einem Schwellenwertgatter (11; 11a, ..., 11n) eines Empfängers (10; 10'), gekennzeichnet durch die Schritte des: Lieferns eines aus dem optischen Signal rückgewonnenen Taktsignals (C) an das mindestens eine Schwellenwertgatter (11; 11a, ..., 11n); Extrahierens des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals aus dem optischen Signal nach der Taktrückgewinnung aus dem optischen Signal; Wiedergebens der Verwürfelungsfrequenz und der Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals; Erzeugens eines Taktphasensteuersignals (ΔΦb; ΔΦ1, ..., ΔΦN), welches den durch die Polarisationsmodendispersion hervorgerufenen periodischen Zeitjitter (6) aus der reproduzierten Verwürfelungsfrequenz und der Phase des periodischen Polarisationsverwürfelungssignals wiedergibt; und Modulierens der Phase des Taktsignals (C) des mindestens einen Schwellenwertgatters (11; 11a, ..., 11n) in Übereinstimmung mit dem Taktphasensteuersignal (ΔΦb; ΔΦ1, ..., ΔΦN).
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