[发明专利]用于将数字信号转换为光脉冲的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将数字信号转换为光脉冲并传输该数字信号以便由光导、具体地由光纤来高速传输数据的方法。

背景技术

在电信领域中，以比特形式存储并发送的数字数据被转换为光脉冲，然后由诸如光纤的光导来发送。每当必须在长距离、诸如在大陆之间传输信号时尤其要使用这些光导或光纤。

为了使得极高的数据流、尤其是100Gbit/s量级的数据流成为可能，已知使用光信号的相位来用于调制，以便通过脉冲而对大量信息进行转换。通称为相位调制转换或者“相移键控”PSK的这一方法使用具有多个相位状态的光脉冲以便对所传输的光信号进行编码。

数目有限的相位状态在0至2π之间变化，并且常规上由单位圆上的标记来表示。这一表示被称为星座图。图1和图2中具体地描绘了已经使用的星座图。

图1描绘二进制相位调制的星座图。二进制相移键控(BPSK)的相位状态沿分隔约π的2(2¹)个方向而取向。在这一情况下，一个方向对比特0进行编码，并且另一个方向对比特1进行编码。一个脉冲对应于一个比特。

图2描绘四进制相移键控的星座图。在四进制相移键控的情况下，使用分隔约π/2的4(2²)种不同的相位状态。一个脉冲对应于两个比特，其中4种状态对应于4个值00、01、10、11。

因此，可以理解，给定每单位时间发送的相同的脉冲量，即用相同的符号率，到四进制编码的转换使得针对给定单位时间测量的比特率(bit/s)能够是由二进制编码支持的比特率的两倍。

然而，在长距离通信的背景下，尤其当脉冲在光导内行进数百甚至数千公里时，出现色散、扩散以及更一般性地非线性效应。

为了防止它们损害接收端的信号质量，有必要在定期的间隔执行光电信号再生——其耗费资源并且有时对于硬件而言是不可能的，或者增大星座图的相位状态之间的分隔。

由于四进制编码的星座的相位状态之间的较小的角距离，所以到四进制编码的转换对非线性中断较敏感。

到二进制编码的转换对非线性中断较不敏感，但是仅允许按照给定符号率的较少的比特率。

发明内容

本发明的目的在于提出组合前述方法二者的概念的编码，以便在长距离上实现高速通信。

为此，本发明的目的在于提供一种用于以预期将在光导内传输的光脉冲的形式转换高速数字信号的方法，其中该信号被转换为一系列光脉冲，这一系列光脉冲处于彼此两两分隔大于π/2的角度的三个可能相位状态(π/6、5π/6、-π/2)中。

以这种方式，我们获得相比正交相移键控对长距离上的中断较不敏感而相比二进制相移键控实现更大的比特率的编码。

此外，该方法可以包括来自以下特征当中的、单独或组合采用的一个或多个特征。

相位状态(π/6、5π/6、-π/2)彼此两两分隔约2π/3的角度。

数字信号具有约40Gb/s或约100Gigabit/s的比特率。

信号分布到包括三个比特的子集中，并且其中两个光脉冲用来对子集的值进行编码。

转换子集的步骤包括以下步骤：

-将光信号分隔为三个中间束，将三个中间束彼此相移约2π/3的角度，

-选择中间束中的一个来创建对子集的值进行编码的光脉冲。

转换子集的步骤包括以下步骤：

-将光信号分隔为三个中间束，包括一个中间基准束和两个次级中间束，次级中间束的幅度比中间基准束约大倍。

-将次级中间束与中间基准束相移约+5π/6和-5π/6，

-选择次级中间束中的一个并且与中间基准束进行组合，或者不选择次级中间束来与中间基准束进行组合，以便创建对子集的值进行编码的光脉冲。

转换子集的步骤包括以下步骤：

-将主光信号分隔为两个中间束，将中间束彼此相移约π/3，

-将发射零点定位在最大幅度的约1/3处，以便针对中间束定义高状态和低状态，

-对处于中间束的高状态或低状态的中间束进行组合，以便创建对子集的值进行编码的光脉冲。

中间束被引向Mach-Zehnder干涉仪，Mach-Zehnder干涉仪具有位于最小传输功率的约0.33倍的半波电压处的Mach-Zehnder干涉仪的零操作点以及分别与高状态和低状态相关联、分别位于零操作点的约+0.66倍的半波电压和约-0.66倍的半波电压处的高操作电压和低操作电压。