DE19963802A1 - Verfahren zur Phasensynchronisierung optischer RZ-Datensignale - Google Patents

Abstract

Zur Phasensynchronisierung von zwei zu einem Zeitmultiplexsignal (MS1) zusammengefaßten RZ-Datensignalen (RZS1, RZS2) wird die Leistung der halben Grundwelle des Multiplexsignal (MS1) gemessen und der Phasenunterschied so geregelt, daß deren Leistung ein Minimun annimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Phasensynchronisie­ rung synchroner optischer RZ-Datensignale.

Die Verwendung von RZ-Impulsen (return to zero) in optischen Weitverkehrssystemen ermöglicht gegenüber NRZ-Impulsen (not return to zero) eine Erhöhung der Bitrate oder eine beträcht­ liche Erhöhung (ungefähr Verdopplung) der regeneratorfreien Reichweite.

RZ-Sendeeinrichtungen werden häufig dadurch realisiert, daß das Licht einer Pulsquelle mittels eines elektrooptischen Mo­ dulators durchgeschaltet oder gesperrt wird. Da die Puls­ breite im Verhältnis zur Dauer eines unmodulierten Bits gering ist, können mehrere Datensignale zu einem Zeitmulti­ plexsignal zusammengefaßt werden. Bei sehr hohen Datenraten und mehreren RZ-Datensignalen müssen Laufzeitunterschiede und Laufzeitschwankungen, die beispielsweise durch Temparaturän­ derungen verursacht sind, kontinuierlich ausgeglichen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zur Phasensynchronisierung verschiedener RZ-Datensignale anzuge­ ben.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gegeben.

Besonders vorteilhaft ist die einfache Gewinnung eines zuver­ lässigen Regelkriteriums und die einfache Realisierbarkeit des Verfahrens. Bereits die Verwendung eines Kriteriums reicht zuverlässig für eine Regelung aus. Durch die Verwen­ dung eines weiteren Regelkriteriums kann die Regelgenauigkeit erhöht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann für 2, 4, 8 usw. RZ- Datensignale angewendet werden. Für Kanalzahlen, die keine Zweierpotenzen darstellen, können andere Spektralfrequenzen als Regelsignale gewonnen werden.

Die Erfindung wird anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 zwei Zeitmultiplexsignale ohne und mit einer Phasenabweichung,

Fig. 2 die Anwendung des Verfahrens für zwei Zeitmultiplexsignale,

Fig. 3 die gewonnenen Regelsignale,

Fig. 4 eine Anordnung zur Phasensynchronisierung von vier Zeitmultiplexsignalen und

Fig. 5 eine Variante dieser Anordnung.

Das Zeitdiagramm in Fig. 1 zeigt ein erstes RZ-Datensignal DS1 und ein zweites RZ-Datensignal DS2, dessen beispielsweise logische Einsen darstellende Impulse exakt um 180° gegenüber den Impulsen des ersten RZ-Datensignals verschoben sind. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Information nur aus logischen Einsen besteht; für beliebige Datenfolgen gel­ ten entsprechende Betrachtungen.

Beide optimal synchronisierte RZ-Datensignale DS1 und DS2 werden zu einem Multiplexsignal MS1 mit der doppelten Im­ pulse- bzw. Datenrate zusammengefaßt, dessen Impulsabstände gleich sind.

Weicht jedoch die Phasenverschiebung des zweiten Datensignals DS2x von von der Ideallage ab, so erhält man beispielsweise die Impulsfolge MSx des Multiplexsignals. Die Spektralanteile beider Impulsfolgen MS0 und MSx unterscheiden sich erheblich und werden daher als Regelsignale verwendet.

Fig. 2 zeigt eine prinzipielle Anordnung zur Phasenregelung. Ein Pulsgenerator PG erzeugt eine optische Impulsfolge IM, die einem ersten Modulator MOD1 und einem zweiten Modulator MOD2 zugeführt werden. Dort werden die Impulse von Datensi­ gnalen DS1 und DS2 moduliert - hier durchgeschaltet oder unterdrückt, um die optische RZ-Datensignale RZS1 und RZS2 zu erzeugen. Das erste RZ-Datensignal RZS1 wird über ein erstes Dämpfungsglied einem optischen Multiplexer MX1 zugeführt, während das zweite RZ-Datensignal RZS2 über ein Dämpfungs­ glied VOA2, ein festes Verzögerungsglied DEL und ein varia­ bles Verzögerungsglied VDEL dem Multiplexer MX1 zugeführt wird. Abhängig vom Einstellbereich des einstellbaren Verzöge­ rungsglieds kann ggf. auf das Verzögerungsglied DEL verzich­ tet werden.

Einstellbare Verzögerungsglieder können als integrierte opti­ sche Bauelemente oder als Freistrahloptik realisiert werden.

Das aus beiden RZ-Datensignalen gebildete Multiplexsignal MS wird gegebenenfalls mit weiteren Multiplexsignalen zusammen­ gefaßt und übertragen. Außerdem wird es wird das Multiplex­ signal (z. B. über einen Koppler) einer Regeleinrichtung RE zugeführt. Dort wird es durch einen optoelektrischen Wandler OEW in ein elektrisches Signal umgesetzt und einem ersten Filter FI1 zugeführt, das auf die Datenrate eines RZ-Daten­ signals RZS1, RZS2 abgestimmt ist. Es kann zusätzlich einem zweites Filter FI2 zugeführt werden, das auf die Datenrate des Multiplexsignals MS abgestimmt ist.

Nach der Filterung wird die Leistung der Ausgangssignale in Leistungsmessern LM1, LM2 gemessen, um entsprechende Regel­ signale RS1 bzw. RS2 zu erhalten. Diese werden einem Regler R zugeführt, der ein Einstellsignal ERS erzeugt, das das Lauf­ zeitglied VDEL2 optimal so einstellt, das die Impulsfolgen beider Datensignale gegeneinander um 180° phasenverschoben sind.

In Fig. 3 sind die Hauptwerte der Regelsignale RS1 und RS2 als Funktion der Phasendifferenz ϕ/Π zwischen zwei RZ-Daten­ signalen dargestellt. Ähnliche Verläufe wiederholen sich periodisch. Es reicht aus, daß durch das einstellbare Lauf­ zeitglied der Phasenunterschied so eingestellt wird, daß das erste Regelsignal RS1 sein Minimum erreicht. Zusätzlich kann dann das zweite Regelsignal RS2 auf ein Maximum eingestellt werden. Auch ist eine Überlagerung beider Regelsignale mög­ lich, wobei ein Regelsignal ein umgekehrtes Vorzeichen auf­ weist und die Amplitude des zweiten Regelsignals RS2 soweit reduziert wird, daß sich kein lokales Minimum ergibt.

Das Regelverfahren kann darin bestehen, daß durch eine digi­ tale Steuerung versuchsweise durch Änderung des Einstell­ signals ERS das optische Verzögerungsglied VDEL verstellt wird und die Änderung des Regelsignals RS1 ausgewertet wird, worauf weitere Verstellungen erfolgen, bis das Leistungsmini­ mum des Regelsignals RS1 erreicht ist. Ein anderes Verfahren kann darin bestehen, daß die Phase fortlaufend durch Wobbeln des Einstellsignals variiert wird und das Einstellsignal ERS durch Korrelation des Regelsignals RS1 mit dem Wobbelsignal nach dem Lock-In-Prinzip gewonnen wird.

Wenn die Amplituden beider RZ-Datensignale RZS1 und RZS2 ungleich sind, ergeben sich ebenfalls Abweichungen vom Mini­ mum des Regelsignals RS1 bzw. Maximum des Regelsignals RS2. Das Verfahren kann deshalb in entsprechender Weise auch zum Einstellen der Amplituden verwendet werden. Dies erfolgt in Fig. 2 mit Hilfe eines Amplituden-Regelsignals ARS, dem die selben Kriterien RS1 und RS2 zugrundeliegen. Bei mehr als zwei Datensignalen sollte jedoch ein fester Vergleichswert für alle RZ-Datensignale verwendet werden.

In Fig. 4 ist eine Anordnung zur Erzeugung eines vier Daten­ signale DS1 bis DS4 enthaltenden Multiplexsignals MS3 in mit den entsprechenden Modulatoren MOD1-MOD4 und Einstellglie­ dern VOA1-VOA4, VDEL1, VDEL4, VDELM in vereinfachter Form dargestellt.

Jeweils zwei RZ-Datensignale RZS1 und RZS2 bzw. RZS3 und RZS4 werden zu einem Multiplexsignal MS1 bzw. MS2 zusammengefaßt. Die Regeleinrichtungen RE1 und RE2 bewirken jeweils das Zusammenfassen zweier RZ-Datensignale zu Zeitmultiplexsigna­ len MS1 und MS2. Diese werden über einen weiteren Multiplexer MX3 zu einem Multiplexsignal MS3 höherer Ordnung zusammenge­ faßt, wobei eine weitere Regeleinrichtung RE3 über das Verzö­ gerungsglied VDELM für eine ideale Phasenlage beider Multi­ plexsignale MS1 und MS2 zueinander sorgt.

In Fig. 5 ist eine Variante dargestellt, bei der in jedem Datenzweig bis auf den ersten ein steuerbares Verzögerungs­ glied VDEL2 bis VDEL4 eingefügt ist und die dritte Regelein­ richtung RE3 über die zweite Regeleinrichtung RE2 die Verzö­ gerungsglieder VDEL3 und VDEL4 mit beeinflußt, so daß wie­ derum sämtliche RZ-Datensignale mit exakten Phasenlagen zusammengefügt werden. Hier liefern mehrere synchronisierte Pulsgeneratoren die Impulsfolgen.

Zu ergänzen ist noch, daß die Regelkriterien ebenso zum Ein­ stellen von elektrischen Verzögerungsgliedern oder zum Syn­ chronisieren von Pulsgeneratoren verwendet werden können, die in entsprechender Weise eine Phasenregelung ermöglichen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Phasensynchronisierung synchroner optischer RZ-Datensignale (RZS1, RZS2, . . .), wobei jeweils zwei RZ-Daten­ signale (DS1, DS2) zu einem Multiplexsignal (MS1, . . .) bei gleichen Impulsabständen zusammengefaßt werden, bei dem die spektrale Leistung des Multiplexsignals (MS1, . . .) bei einer der Datenrate der RZ-Datensignale (RZS1, RZS2) entsprechenden Frequenz gemessen wird und die Phasenverschie­ bung zwischen den RZ-Datensignalen (RZS1, RZS2) so geregelt wird, daß die gemessene Leistung ein Minimum erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche die Messung der spektralen Leistung bei einer Frequenz erfolgt, die der Datenrate des Multiplexsignals (MS1) entspricht, und daß die Phasenverschiebung zwischen den RZ-Datensignalen (RZS1, RZS2) so geregelt wird, daß die Lei­ stung bei dieser Frequenz ein lokales Maximum erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils zwei optische RZ-Datensignale (RZ1, RZ2) zu einem Multiplexsignal (MS1) zusammengefaßt werden, wobei mindestens jeweils eines von beiden über ein einstellbares Verzögerungs­ glied (VDEL) geführt wird,
daß das Multiplexsignal (MS1) in ein elektrisches Signal umgesetzt einem ersten Filter (FI1) zugeführt wird, dessen Durchlaßbereich der Datenrate eines RZ-Datensignals (RZS1, RZS2) entspricht, daß durch Messung der Leistung ein erstes Regelsignal (RS1) gewonnen wird und daß durch Einstel­ len des Verzögerungsgliedes (VDEL) die Phasenverschiebung zwischen den RZ-Datensignalen (RZS1, RZS2) so geregelt wird,
daß die Leistung des erstes Regelsignals (RS1) ein Minimum erreicht.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Multiplexsignal (MS1, . . .) einem zweiten Filter (FI2) zugeführt wird, dessen Durchlaßbereich der Datenrate des Mul­ tiplexsignals (MS1, MS2) entspricht, daß durch Leistungsmes­ sung ein zweites Regelsignal (RS2) gewonnen wird
und daß die Phasenverschiebung zwischen den RZ-Datensignalen (RZS1, RZS2) so geregelt wird, daß die Leistung des zweiten Regelsignals (RS2) bei einem zumindest annähernden Minimum des ersten Regelsignals (RS1) ein lokales Maximum erreicht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Überlagerung der beiden Regelsignale (RS1, RS2) ein einziges Regelsignal gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei RZ-Datensignale (RZS1, RZ2, RZ3, RZ4) zu einem Multiplexsignal (MS1, MS2) und jeweils zwei Multiplex­ signale (MS1, MS2) zu einem Multiplexsignal (MS3) höherer Ordnung zusammengefaßt werden, und daß für jeweils zwei RZ- Datensignale oder zwei Multiplexsignale (MS1, MS2) eine Re­ geleinrichtung (RE1, RE2, RE3) vorgesehen ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplituden der einzelnen RZ-Datensignale (RZS1, RZS2) so geregelt werden, daß die Leistung bei der Frequenz, die der Datenrate eines RZ-Datensignals (RZS1, RZS2) entspricht, ein Minimum erreicht und gegebenenfalls zusätzlich so gere­ gelt wird, daß die Leistung bei der Frequenz, die der Daten­ rate des Multiplexsignals (MS1)entspricht, ein lokales Maxi­ mum erreicht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung mit Hilfe von Wobbelsignalen nach dem Lock- In-Prinzip erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd die Phasenlage oder die Amplituden abgegli­ chen werden oder eine Optimierung durch unterschiedliche Lock-In-Regelschleifen durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenzen der RZ-Datensignale (RZS1,. .RZS4) zur Vermeidung von störenden Interferenzen variiert werden.