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CN101496319A - 用于改善信号质量的方法和装置 - Google Patents

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CN101496319A CNA2007800280462A CN200780028046A CN101496319A CN 101496319 A CN101496319 A CN 101496319A CN A2007800280462 A CNA2007800280462 A CN A2007800280462A CN 200780028046 A CN200780028046 A CN 200780028046A CN 101496319 A CN101496319 A CN 101496319A
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Abstract

本发明涉及用于改善信号质量的方法和装置。通过连接在光放大器(OV)之后的带通滤波器(OFI)来尽可能地减少光噪声。为了这些带通滤波器在中心(OLT)中也能够最优地接收由多个用户设备(ONT1、ONT2、...、ONTN)发送的突发信号(BS1、BS2、...、BSN)，而将该带通滤波器调整到相应的所接收的载波频率(TF1－TFN)。但是出于时间原因，仅当载波频率(TF1、...)或者说所配属的滤波器设定值(FE1、...)已经被存储并且该带通滤波器被预先调整时，这才是可能的。

Description

用于改善信号质量的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的方法以及根据权利要求10和15的前序部分的适用于此的装置，所述方法和装置用于改善所接收的光突发信号的信号质量。
背景技术
在如无源光网络(PON)的点到多点网络的情况下，光突发信号(数据突发)以时分复用方法从用户设备(ONT)被发送到中心(OLT)。在此，尤其是在使用廉价的激光器时，载波频率从突发信号到突发信号可能稍有不同。在这些用户设备和中心的接收设备之间、或者在中心的接收设备内设置有至少一个光放大器，该至少一个光放大器添加光噪声(即，所谓的“放大自发发射(AmplifiedSpontanious Emission)”)。为了从解调器获得尽可能无干扰的数据信号，以窄带方式过滤光接收信号是必要的，以便尽可能减少光噪声。
在专利申请GB 2315939A中说明了一种光纤放大器，在其之后连接有用于减少噪声的跟踪滤波器。所述的放大器适于应用于点到点连接。但是在点到多点连接的情况下，前提条件是：多于用户设备的所有发送设备精确相同的载波频率。然而，这又以频率稳定的或者频率受调节的激光器为条件，但是这种激光器比普通激光器昂贵很多。
发明内容
因此本发明的任务在于在点到多点系统情况下给出一种用于改善信号质量的成本低廉的方法以及一种适用于执行该方法的装置。
该任务通过在权利要求1中给出的方法来解决。在权利要求10中给出一种适用于此的装置。权利要求15描述了该装置的变型方案。
根据本发明的方法采用可调谐的带通滤波器，该方法尤其具有这样的优点，即，为将用户设备的发送激光的频率调谐到光带通滤波器的通带范围，既不需要稳定用户设备的激光，也无需从中心至多个用户设备(ONT)的服务信道。重要的是预先调整带通滤波器，以使得该带通滤波器在最短时间内及时地匹配于突发信号的特性。
另一个优点是如此产生的，即，可以连接任意的用户设备，这是因为它们不需要用于调节频率的备用设备。
为了也优化解调以及随后的对二进制值的判决，控制装置可以调节光放大器或者连接在解调器之后的电放大器，以便在判决器级之前将突发信号的不同的幅度同等化。
通过并联连接两个(或多个)带通滤波器，可以避免过长的调整时间这一问题。在一个带通滤波器激活期间，另一带通滤波器可以被调整到后续突发的载波频率。
在另一个实施方式中可以采用具有多个并联连接的光带通滤波器的滤波器组，所述光带通滤波器的中心频率彼此不同。由控制装置为每一个所接收的突发信号选择最优的滤波器。
附图说明
下面将结合实施例进一步阐述本发明。
图1表示无源光网络的电路原理图；
图2表示突发信号的上行帧；
图3表示光接收器的电路原理图；
图4表示滤波器装置的变型方案；
图5表示中心(OLT)；以及
图6表示具有滤波器组的中心的变型方案。
具体实施方式
图1示出具有发送设备TX和接收设备RX的中心OLT的电路原理图，该中心OLT经由光纤OF和分路器SP与多个用户设备ONT1-ONTN连接。由用户设备在图2所示的上行脉冲帧FRU内以时分复用运行方式发送突发信号BS1-BSN，在此，被称为突发时分复用信号BMS。在最后的突发信号之后可能出现较长时间的间歇。
在用户设备中，突发信号的光载波频率由廉价的激光器生成，使得所述载波频率彼此间可能明显偏离。在中心OLT的接收设备RX中，到达的突发信号首先在图1中未示出的光放大器中被放大。然而，该光放大器或者另一(双向)放大器BOV(在图1中以虚线表示)也可以布置在分路器和中心之间。但是，通过每个光接收放大器添加被称为ASE(放大自发发射)的其它光噪声，所述光噪声使得现有的信噪比更加恶化。因此，通过连接在该放大器之后的光带通滤波器来降低这种效应。所述滤波器的带宽被选择得尽可能窄，因此中心频率或者通带范围必须被调谐到不同突发信号的载波频率。通过精确地调谐中心频率，同时一方面避免光突发信号的失真，并从而避免解调二进制信号的失真。尽管每个突发信号在突发开始处包括短的前导码(
Figure A20078002804600071
)PR。但是，在该前导码的短持续时间期间无法足够准确地测量频率以及调谐带通滤波器。根据本发明，这个问题通过以受控的方式预先调整(预先调谐)带通滤波器来解决。
图3表示接收设备RX的电路原理图。经由光纤OF接收的突发时分复用信号BMS被输送给光放大器OV，其将它放大并添加ASE。随后，将放大后的信号经由可调整的光带通滤波器OFI输送给解调设备DEE。该解调设备DEE包括解调器DEM，所述解调器DEM在调幅的情况下可以通过光电二极管来实现。在该解调器之后连接有电放大器EV和判决器级DEC的串联电路，所述判决器级DEC将被解调的且放大的信号转换为二进制信号DS，并且输出到数据输出端DA。
首先，需要对于每个突发信号测量载波频率或者说确定滤波器设定值。通过(这里布置在光放大器OV之后的)分路器SPM，从接收到的突发时分复用信号BMS中分出测量信号MS并输送给测量设备ME，该测量设备ME测量突发信号BS1-BSN的载波频率TF1-TFN，并将结果转发给控制设备CON(其可以是OLT系统控制装置的一部分)，所述控制设备CON将测量结果直接或者在转换为滤波器设定值后配属给突发信号，并存储。向突发信号的配属可以借助突发信号的前导码PR1至PRN来实现。由于中心在被称为“定向(Ranging)”的连接建立期间本来知道：该中心已经对哪个ONT定址，所以该中心可以将前导码作为检验函数来分析。如果将载波频率用作为滤波器设定值，那么还必须根据所存储的表格或者函数将所述载波频率转换为直接确定滤波器特性的电设定值。也可以存储这种电滤波器设定值来代替载波频率，并且随后直接用于预先调整带通滤波器。有利地，载波频率的测量或者说滤波器设定值的确定可以在接通阶段(定向)执行，这是因为这里存在充足的时间用于测量。于是，在运行期间还可以对所存储的滤波器设定值或者载波频率进行测量以及通常微小的校正。
代替通过测量频率，可以直接通过将带通滤波器调谐(abstimmen)到最佳信号质量(在最简单情况下调谐到最大接收电平)来确定滤波器设定值。这例如可以通过应用Look-In原理来实现。
在运行期间，中心OLT的控制装置CON从判决器级DEC的输出端接收位于每个突发信号BS1-BSN之前的前导码PR1-PRN(或者中心的系统控制装置本来知道配属于每个所接收的突发信号的接收时隙)，并且在突发结束之后尽早地针对后续突发信号根据所期望的载波频率来调整光带通滤波器OFI的中心频率。这可能已在在先的突发信号结束时实现。通过最优匹配的带宽，ASE最大程度地减少，并且精确调整的中心频率使得最优解调成为可能。
如果以不同的带宽发送信号，那么也可以通过预先调整来匹配带通滤波器的带宽。
为了在调幅(On-Off)时通过判决器级DEC来实现所解调的电突发信号的最优采样，可以保持其输入电平恒定或者调节其阈值。幅值调节可以通过下述方式来实现，即调节光突发信号的电平或者调节输送给判决器级的电信号的电平。可以通过拉曼(Raman)或者半导体放大器来快速地对光接收信号进行电平调节。所测得的电平值或者说用于放大的相应电平设定值也可以被存储在控制装置CON内，并且可以相应地预先调整光放大器。能够以相同方式来预先调整电放大器EV，使得判决器级DEC的输入信号的幅度值保持恒定。可替代地，可以从突发信号到突发信号不同地预先调整判决器级的阈值，以便始终最优地采样输入信号。
由于目前尚不能在高的PON数据速率下在非常短的必要时间内来重新设定光滤波器，因此可以通过以下方式解决这个时间问题，即通过在输入侧并联连接的两个带通滤波器OFI1和OFI2(如图4中所示)来代替光带通滤波器。在由第一光带通滤波器OFI1输出突发信号BS1时，第二带通滤波器OFI2已经被调谐到第二突发信号BS2的载波频率TF2，如此类推，使得超过突发信号BS1的总持续时间可供使用来用于调谐。该方法当然也可以扩展为多于两个的带通滤波器。
图5表示中心OLT的原理性结构，其具有根据本发明的接收设备RX。在下行方向上，由发送设备TX经由复用器MUX和双向光放大器BOV将下行时分复用信号DMS经由光纤OF发送至用户设备ONT1-ONTN。在相反方向上接收突发时分复用信号BMS，并且经由复用器MUX而输送给在图3中已知的接收设备RX。现在，其光接收放大器是双向光放大器BOV的一部分。
图6示出另一中心OLT2，其具有接收设备的变型RXV。所接收的突发时分复用信号BMS被分路器SP2分配到不同的信号支路上，以彼此不同的中心频率和重叠的通带范围而被接入光纤OF1至OFN中。与此等效的是波长解复用器，其中信道的通带范围同样是交叠的。所有光带通滤波器的输出端分别与解调设备相连接，在此为光电二极管PD1至PDN，它们以与通带范围和载波频率的协调有关的方式输出质量不同的电二进制信号。二进制信号的质量((伪)误码率、OSNR、眼图张开度(
Figure A20078002804600091
))在测量设备MQ中被测量(电平测量通常就足够了)，并被控制装置CON分析。将最优二进制信号分别以配属于突发信号的方式作为滤波器选择值AF1、...、AFN被存储。在运行情况下，为每个突发信号预先选择质量最好的二进制信号，并通过开关SW(复用器)选通至解调设备DEE，以便进一步处理，所述解调设备DEE在数据输出端DA处输出最优二进制信号。
附图标记列表
OLT：中心(光线路终端(Optical Line Terminal))
OF：光纤
OV：光放大器
SP：分路器
ONT1，...：用户设备(光网络终端)
SP1：分路器
OFI：可调整的光滤波器
OFI1、OFI2：可调整的第一、第二光滤波器
DEM：解调器/光/电转换器
EV：电放大器
DEC：判决器级
CON：控制装置
ME：测量设备
DMS：下行时分复用信号
BMS：(上行)突发时分复用信号
TF1：载波频率
DEE：解调单元
FRU：上行脉冲帧
FRA：帧开始
PR1、PR2：前导码
RX：接收设备
RA：帧开始标识
ME：测量设备
MS：测量信号
DS：二进制信号
DA：数据输出端
BS：突发信号
TX：发送设备
BOV：双向光放大器

Claims (19)

1.用于改进所接收的光突发信号(BS1、BS2、…、BSN)的信号质量的方法，所述光突发信号从多个用户设备(ONT1、ONT2、…、ONTN)以时分复用运行方式被传输到接收设备(RX)，所述接收设备具有光放大器(OV)，其特征在于，针对每个突发信号(BS1、BS2、…、BSN)，根据所存储的滤波器设定值(ETF1、…)预先调整连接在所述光放大器(RX)之后的光带通滤波器(OFI)的中心频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每个突发信号，根据所述突发信号(BS1、BS2、…、BSN)的数据速率来预先调整所述带通滤波器(OFI)的带宽。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述滤波器设定值(ETF1、…)通过调谐所述光带通滤波器(OFI)来确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在开始运行期间，针对每一个由用户设备(ONT1、…)发送的突发信号(BS1、…)最优地调谐所述带通滤波器(OFI)，确定相应的滤波器设定值(ETF1、…)并且以配属于所述突发信号(BS1、…)或者所述用户设备(ONT1、…)的方式来存储。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为滤波器设定值(ETF1、…)测量并存储载波频率(TF1、…)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在开始运行期间，由所述用户设备(ONT1、…、ONTN)发送的信号的载波频率(TF1、…、TFN)被测量并且以配属于所述突发信号(BS1、…、BSN)或者用户设备(ONT1、…、ONTN)的方式被存储。
7.根据权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于，在运行期间确定滤波器设定值(ETF1、…)或者测量所述突发信号(BS1、…)的载波频率(TFS1、…)，并且校正迄今所存储的滤波器设定值(ETF1、…)或者作为滤波器设定值迄今所存储的载波频率(TFS1、…)。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，接收所述光突发信号(BS1-BSN)的光放大器(OV、BOV)的增益根据所述突发信号(BS1-BSN)如此被预先调整，使得所放大的突发信号(BS1-BSN)的电平具有恒定的幅度。
9.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，电放大器(EV)的增益如此被预先调整，即判决器级(DEC)的输入电平始终是恒定的，或者相应地调整判决器级(DEC)的阈值，使得在所有突发信号(BS1-BSN)的情况下实现最优的采样。
10.用于改进所接收的光突发信号(BS1、BS2、…、BSN)的信号质量的装置，所述光突发信号从多个用户设备(ONT1、ONT2、…、ONTN)以时分复用运行方式被发送到接收设备(RX)，所述接收设备具有光放大器(OV)，其中在所述光放大器之后连接有可调整的光带通滤波器(OFI)，并且包括测量设备(ME)和控制装置(CON)用于最优地调整该带通滤波器(OFI)，其特征在于，所述控制装置(CON)被构造，用以针对每个突发信号(BS1、…)确定滤波器设定值(ETF1、…)，并且以配属于相应突发信号(BS1、…)或者相应用户设备(ONT1，…)的方式来存储，并且在运行情况下，根据所存储的滤波器设定值(ETF1、…)分别针对后续的突发信号(BS1、…)预先调整带通滤波器(OFI)的中心频率。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述带通滤波器(OFI)的中心频率和带宽是可调整的。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述控制装置(CON)被构造，用以在开始运行时确定所述滤波器设定值(ETF1、…)或者作为滤波器设定值测量所述突发信号(BS1、…)的载波频率(TFS1、…)，并且将所确定的值以配属于所述突发信号(BS1、…)或者用户线路(ON1、…)的方式存储。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，第二带通滤波器(OFI2)在功能上并联地连接至带通滤波器(OFI)，其中，所述带通滤波器(OFI1、OFI2)以交替的方式输出突发信号(BS1、BS3、…)，以便执行进一步处理。
14.根据权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，所述控制装置(CON)被构造，用以在运行期间确定所述滤波器设定值(ETF1、…)或者作为滤波器设定值测量所述突发信号(BS1、…)的载波频率(TF1、…)，并且校正所存储的值。
15.用于改进所接收的光突发信号(BS1、BS2、…、BSN)的信号质量的装置，所述光突发信号从多个用户设备(ONT1、ONT2、…、ONTN)以时分复用运行方式被发送到接收设备(RX)，所述接收设备具有光放大器(OV)，其特征在于，
在所述光放大器(OV)之后连接有多个功能上并联连接的带通滤波器(OF1、OF2、…、OFN)，这些带通滤波器具有不同的中心频率和重叠的通带范围，
在每个带通滤波器(OF1、OF2、…、OFN)之后分别连接有光/电转换器(PD1、PD2、…、PDN)，所述光/电转换器输出电二进制信号(DS1、…)，和
控制装置(CON)被构造，用以在突发信号(BSN)结束之后，根据所存储的滤波器选择值(AF1、…)或者所存储的载波频率(TF1、…)，通过选择器(SW)为后续的突发信号(BS1)选择具有最优中心频率的、针对后续突发信号(BS2)的带通滤波器(OFI)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，
向测量设备(MQ)输送电二进制信号(DS1、…)用于测量信号质量，和
构造所述控制设备(CON)，用以基于所测得的信号质量为每个突发信号(BS1、…)选择最优的二进制信号(DS1、…)，并且以配属于相应突发信号(BS1、…)的方式作为滤波器选择值(AF1、…)来存储。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述控制设备(CON)被构造，用以在运行期间测量所述突发信号(BS1、…)的载波频率(TF1、…)并且改变所存储的滤波器选择值(AF1、…)。
18.根据权利要求10至17之一所述的装置，其特征在于，所述控制设备(CON)被构造，用以如此预先调整所述光放大器(OV)的增益，使得所放大的突发信号(BS1-BSN)具有恒定的幅度。
19.根据权利要求10至17之一所述的装置，其特征在于，所述控制设备(CON)被构造，用以通过预先调整如此来改变连接在所述光/电转换器之后的电放大器(EV)的增益、或者连接在所述解调器(DEM)或者选择器(SW)之后的判决器级(DEC)的阈值，使得所述判决器级(DEC)最优地采样其输入信号。
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