专利名称：有左和右边带滤波的复用信号的频率分配方案和传输系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用光学装置发送数字数据领域。更具体地说，本发明涉及通过长距离光链路以高比特率进行传输的过程。
更详细地说，本发明涉及利用波分复用过程和极化分割复用过程复用一组光信道(分别具有特定载波频率)的频率分配方案。
此传输方案采用通过光纤链路与光接收机相连的光发送机。该发送机通常将来自激光振荡器的光载波功率调制为要发送的信息的函数。大多数情况采用的NRZ或RZ调制过程要求载波功率在两个电平之间变化即对应于光波消失时的低电平和对应于最大光功率时的高电平。在时钟速率确定的时间触发电平的变化，并且这样就定义了对待发送的二进制数据分配的连续时间信元。按照惯例，低电平和高电平分别表示二进制值“0”和“1”。
通常，由在光链路内传播调制波后接收机能无差错检测这两个功率电平的能力来限制最大传输距离。提高传输距离的一般方法是提高高电平的平均光功率与低电平的平均光功率之间的比值；此比值定义作为调制特性之一的“消光比”。对于给定传输距离和给定消光比，光纤内产生的色散会限制信息比特率。根据所传播的光波波长不同，这种色散来自有效光纤折射率，并且此色散的后果是，当发送脉冲沿光纤传播时，其宽度会扩大。利用光纤的色散系数D来表征此现象，利用等式D＝-(2πc/λ2)d2β/dω2将色散系数D定义为传播常数β的函数，其中λ和ω分别是光波的波长和角频率。
色散不仅会限制传输率，而且它还是产生失真的主要因素。将数据速率提高到更高水平，我们所说的是Tbit/s，光纤的效应会提高对接收信号的影响。一个解决方案是，使用DWDM(密集波分复用)系统来提高比特率。以这样的方式选择波长信道，即可以在接收机端选择单个信道的信息，并可以利用容许比特率/误码率进行分析。同样，信道频谱也对比特率具有限制作用。
在“5.12T bit/s Transmission over 3×100km of Teralight fiber”Bigo，S.等，paperPD2，pp40-41，ECOC2000内对被称为VSB(残余边带调制)的调制方案进行了解释。
NRZ频谱的两条边带通常含有冗余信息。因此，为了提高频谱利用率，需要滤出其中之一，这就是所谓VSB技术。然而，难以在发送机实现VSB，因为光纤非线性会迅速重新产生被抑制边带。因此，建议在接收机端进行VSB滤波。利用类似VSB的调制与滤波方案，可以将带宽利用率提高到0.6bit/s/Hz之上，而传统系统的带宽利用率为0.4bit/s/Hz。
此外，传输过程还受到相邻信道之间的串扰作用的限制。
每个这种信道均是通过使光进入调制器产生的。得到的光谱包括载波和与载波相隔开的两条光边带。下面将下波长边带称为“左边带”，而将上波长边带称为“右边带”。当发送到传输系统内时，此光谱进入具有滤波传输函数的一系列光学组件，它们是位于发送机、接收机或者系统内的波分复用器、波分分用器、特定滤波器等。
根据本发明，将全部调制信道分配为两个待利用正交极化过程极化复用的频率交错子集。在每个子集中，从一个信道到另一个信道的信道间隔交错地为A和B，并且A＜B.
此外，对于各信道，选择总体滤波响应(即沿系统的所有滤波传输函数的乘积)峰值，以降低载波频率，从而对各子集的信道交替进行左滤波和右滤波。无线电工程师们众所周知，这与残余边带滤波技术(VSB)类似。
图2示出非等距信道分布。间隔A将头两个信道CH1和CH2分开。接着，由间隔B将CH2与下一个信道CH3分开。然后，发送信道对，各信道对之间的间隔相比信道对内的间隔大。滤波函数F对信道CH1的左边带和信道CH2右边带进行滤波。此外，还对CH3的左边带和CH4的右边带进行滤波。可以以优化方式使用带宽。
图3示出根据本发明的一个实施例。发送机功能块由具有调制器2的激光器1实现。如果最初没有进行线性极化，则激光器和调制器首先与极化器相连，然后与波长复用器3相连。该复用器与传输线4相连。利用一个极化分用器11实现接收机功能，极化分用器11之后是与传输线4和滤波器6相连的波长分用器5。另一种配置是采用其后具有几个极化分用器11的波长复用器5，极化分用器11之后是滤波器6。滤波器连接到接收机7。
激光器1发送第一波长信道。调制器2对此信道进行调制。第一信道CH1被线性极化。与第一信道正交，极化第二信道CH2，以此类推。该信号与复用器3内的其它信道一起被复用。通过传输线4将复用信号发送到极化分用器11。将两个正交极化分离并发送到波长分用器5。在此，在不同的波长信道中分用DWDM信号。利用左边带滤波过程对第一波长信道CH1进行滤波，然后还利用左边带滤波过程对被正交极化的第二信道进行滤波等等。对接下来的两个信道进行右边带滤波。
通过186km距离的6.4Tbit/s(160×40Gbit/s)传输实验演示了正交极化的两组等间隔奇信道和偶信道交错并在接收机端由跟踪极化器分用的该解决方案的性能。
图4示出相邻信道的正交极化原理。我们考虑一个速率为40Gbit/s，波长为1588nm的信道CH1(即信号)。对信号CH1进行VSB滤波(左边带)，并优化色散图。在此，添加新信道CH2(即试验信道)进行复用，并使它相对于信道CH1(以及不同信息)正交极化，其具有在1588.34nm±1nm间的可调谐波长。利用接收机之前的极化器分用试验信道和信号信道。对于此初步实验，采用100km夸距的光纤。
图5示出CH1的BER性能，作为调谐试验信道波长CH2的函数，并利用δnm使其与信号波长的载波失谐。当信号波长满足试验波长时，该性能为5.10-11。相对于在对于试验信道和信号信道从相同激光器获得极化分割多路复用的配置，此性能已经得到明显改善，正如降低的相于性所解释的那样。但是明显地，当信道试验波长从载波偏移向未滤波信号边带时，BER降低到5·10-13。另一方面，使信道试验波长偏移向滤波器中央频率自然会增加试验信道与信号信道之间的串扰(正如利用随时间强烈变化的BER，即PDM串扰的特征标记所述)，当δ＝-0.1nm时，得到的性能最差。换句话说，当正交信道CH2的载波与信号滤波器的中央频率一致时，引入PDM会产生最严重有害影响。
即使图5记录的性能与完全加载的系统的性能不同，但是由此实验可以得出两个结论1)证实基于各波长极化的复用/分用极化过程比传统极化分割复用更具有潜力。2)当与非对称VSB滤波过程组合使用时，可以进一步改善该方法。
为了实现高于0.8bit/s/Hz的频谱利用率，采用图6所示的波长分配方案，在图6中，灰色区域表示待滤波的边带。此方案的基本思想是确保与正被滤波的信道正交极化的信道的载波尽可能离开滤波器中央频率。
两种方案具有类似性能(90°旋转后得出的)。相同极化的信道被以A GHz和B GHz交替间隔开，不失一般性地假定A＜B。如果信道方案具有(A，B)，则沿另一极化方向的信道方案应该满足相同的(A，B)要求，但是相对于另一极化向着高波长或向着低波长偏移，偏移量为A/2+δ滤波器±20％δ滤波器是最优VSB滤波过程的频移(从滤波器中央频率到载波)。在δ滤波器不相同情况下，在实现左边带滤波和右边带滤波时，应该采用平均δ滤波器。
权利要求
1.通过WDM传输线传输的具有相邻信道左边带滤波和右边带滤波的光信道的频率分配方案●使信道具有交替信道间隔A和B，其中A＜B；●使两组信道正交极化。
2.根据权利要求1所述的频率分配方案，其中将两组正交极化的信道互相频移，频移量为A/2+δ滤波器±20％
3.具有发送机功能块、发送滤波器以及接收机功能块的传输系统●发送机功能块包括具有调制器(2)的极化光源(1)和波长复用器(3)●接收机功能块至少包括极化分用器(11)、波长分用器(5)、滤波器以及电接收机。
全文摘要
本发明披露了一种通过WDM传输线传输的、具有相邻信道左边带滤波和右边带滤波的光信道频率分配方案，该方案具有交替信道间隔A和B，其中A＜B，并且两组信道正交极化。
文档编号H04J14/06GK1405996SQ0210504
公开日2003年3月26日 申请日期2002年2月11日 优先权日2001年2月16日
发明者赛巴斯蒂恩·比果, 延·弗莱格纳克, 威尔弗莱德·艾德勒 申请人:阿尔卡塔尔公司