专利名称：具有采用扩频方法的信道信息监控装置的通信网络及方法
技术领域：
本发明一般涉及一种通信网络，具体涉及一种具有信道信息监控装置的波分多路复用(WDM)网络及其方法。
通常，波分多路复用(WDM)网络指的是对具有彼此不同波长的光信号和数据信号进行多路复用，并通过其中采用了多种光学器件和光放大器的预定传输线来传送上述两种信号的光通信网络。WDM网络通常包括一种用于在传输线上的某个任意位置对每条信道的信息进行监控，由此而能够对光放大器进行控制的信道信息监控装置。根据信道状态(即，功率、噪声率等)的不同或为了对系统性能进行鉴别，该种WDM网络通常还包括一个光滤波器和多个光学开关。
图1所示为根据现有技术用于WDM网络中的一种信道信息监控装置。如图1所示，该种信道信息监控装置包括多个调幅器10-1～10-N，用于对各信道上的传输数据的幅值进行调制；光多路复用器20，用于对从调幅器10-1～10-N中输出的光信号进行多路复用；光放大器30，用于对从光多路复用器20中输出的光信号进行放大；分接头耦合器40，用于对从光放大器30中输出的光信号的一部分进行检测；光检测器50，用于将经分接头耦合器40检测后的光信号转换为电信号；以及监控电路60，用于从由光检测器50所输出的电信号中检测出信道信息。
调幅器10-1～10-N包括加法器11，用于将数据率为2.5Gb/s的数据和单音信号f1～fN组合在一起；以及激光器12，用于输出与加法器11的输出信号相对应的光信号。图注5表示传输线。
图2所示为图1中所示根据现有技术的监控电路60的详细方框图。如图2所示，监控电路60包括多个带通滤波器(BPF)100-1～100-N，用于分别对多条信道上来自光检测器50的电信号输出进行滤波；多个峰值检测器101-1～101-N，用于检测由带通滤波器100-1～100-N所输出的信道信号的峰值；以及一个A/D转换器102，用于将上述多个峰值检测器101-1～101-N的输出信号转换为数字数据。
调幅器10-1～10-N每一个的加法器11将各不相同的单频信号f1～fN和2.5Gb/s数据率的数据复制到一起，而激光器12则输出与加法器11的输出信号相对应的光信号。因此，调幅器10-1将输出如图3A所示具有波长11的光信号，而调幅器10-2则将输出如图3B所示具有波长12的光信号。同样地，调幅器10-N将输出具有波长1N的光信号。
因此，传输数据通过调幅器10-1～10-N被调幅为N条信道上的光信号，并通过传输线5进行输出。在此情况下，可根据音频f1～fN的不同来区分所述N条信道。
光多路复用器20对从多个调幅器10-1～10-N中输出的光信号进行多路复用，并输出一个将N条信道上的信号合在一起的单一光信号。光放大器30将该单一光信号放大，并通过传输线5将放大信号传送给可以是另一方光传输系统的一个与传输线5相连的接收机。
如果需要从光放大器30所输出的光信号中获知每条信道的相关信息(例如，每种波长上的光强度)，则可以利用分接头耦合器40在不影响信号传输的情况下从中抽取出一部分的光信号，即预定数量的光信号。同时继续通过传输线5来传输剩余的光信号。
由分接头耦合器40所抽取出的光信号由光检测器50转换为电信号，而转换所得的电信号将具有低频f1～fN的单音信号以及高频(2.5Gb/s)的数据信号。可以利用极慢光检测器50而只将低频f1～fN单音信号转换为电信号并利用监控电路60对其进行处理，由此便可以获得每条信道上的相关信息。
如图2所示，监控电路60所配置的多个带通滤波器100-1～100-N分别检测光检测器50所输出的电信号中的音频分量，而多个峰值检测器101-1～101-N则用于检测从多个带通滤波器100-1～100-N中所输出的音频分量的大小。
随后，所检测出的音频分量大小由A/D转换器102转换为数字信号，由此则可以确定每条信道的电平(例如，每条信道的存在与否，以及该信道的大小等)和状态(例如，功率，噪声率等)。
在现有技术的信道信息监控装置中，为了区分各条信道，需要将不同的音频信号和数据信号复制在一起并将其加载到激光器上。然而，此种方法存在一个问题在于，当WDM信道的数目增大时，其很难再为新增信道分配通常所分配的用于区分各条信道的音频。
例如，如果第一信道载带的音频为1KHz，而第二信道载带的音频为2KHz，则由于第一信道中因为光放大器或其它电路的非线性所产生的第二谐波与第二信道的音频相同，所以第二信道音频的大小将变得不准确。
有鉴于此，在大多数情况中，所要分配给每条信道的音频值是按照谐波不会重叠的方式来进行分配的。即为第一信道分配1KHz，为第二信道分配3KHz，为第三信道分配5KHz，为第四信道分配7KHz，为第五信道分配11KHz，如此类推。
然而，这种方法的问题在于，如果WDM信道的数目增大了，则最后一条信道的音频将会变得很高。因此，在希望获知各条信道上的信息的接收方，由于音频太高会出现接收灵敏度之间的差异，从而需要再次进行调节。
另外，对于现有技术的WDM网络信道信息监控装置，当例如可能由于信道数增加或因为利用模拟电路来实现音频方法而造成某些问题时，其很难根据需要改变所分配给每条信道的音频值。
此外，为了防止当WDM信道数目增大时所出现的谐波重叠的现象，将需要增大音频的带宽，从而将不可避免地导致整个带宽中合格信道数目有限的问题。例如，如果为第一信道分配1KHz，为第二信道分配3KHz，则整个带宽为2KHz，因此将只有2条合格信道。同时，如果为第四信道分配7KHz，而为第五信道分配11KHz，则整个带宽为4KHz，也只能有两条合格信道。
本发明的一个目的是至少解决上述问题和/或缺陷，以及至少提供下文中所述的优点。
本发明的另一个目的是提供一种信道信息监控装置。
本发明的另一个目的是准确地监控信道信息。
本发明的另一个目的是消除信号接收灵敏度方面的差异。
本发明的再一个目的是使其能够修改信道鉴别信号。
本发明的再一个目的是在有限带宽中容纳尽可能多的信道。
本发明还有一个目的是提供一种采用扩展频谱方法的信道信息监控装置。
本发明可以利用如下的一种通信系统，以整体或部分的方式来实现，其中该系统包括至少一个代码调制器，每个代码调制器用于通过插入各自的预定代码来对各自信道的数据进行调制，并将调制所得数据作为光信号进行传输；多路复用器，将由上述至少一个代码调制器的每一个所调制的各光信号组合在一起并传输；检测器，用于将所传输光信号的一部分转换为电信号；以及监控器，用于将从该检测器中输出的电信号解调为扩展频谱信号。
本发明也可以利用如下的一种用于监控通信网络的信道信息的方法，以整体或部分的方式来实现，其中该方法包括如下步骤根据预定的代码将多条信道的数据调幅为调制光信号，将调制光信号多路复用为多路复用光信号，将该多路复用光信号的一部分转换为电信号，并根据用于检测多条信道中的一条上的信息的该预定代码对该电信号进行解调。
本发明还可以利用如下的一种用于监控通信网络中的多条通信信道的监控装置，以整体或部分方式来实现，其中该装置包括多个对应于多个通信信道的CDMA信号检测器，每个CDMA信号检测器用于分别接收一个包含有PN编码信号的模拟信号，并从该模拟信号中检测出各个扩展频谱信号；以及模数转换器，用于将每个CDMA信号检测器的各自扩展频谱信号转换为用于对多条通信信道进行监控的数字信号。
本发明另外的优点、目的和特性将部分地由接下来的说明所阐明，而其余部分，对于本领域的技术人员来说，在审阅完接下来的说明之后将变得显而易见，或可通过实践本发明来领会。根据所附权利要求中所特别指出的方式可以实现及获得本发明的目的和优点。
接下来将参照其中相似图注表示相似部件的附图对本发明进行详细地说明，其中
图1所示为根据现有技术的WDM网络信道信息监控装置的示意图；图2所示为图1中所示根据现有技术的监控电路的详细方框图；图3A和3B所示为根据现有技术的利用单音信号f1和f2进行调制的光信号的波形图；图4所示为根据本发明的一种优选实施例的采用扩展频谱方法的信道信息监控装置的简要方框图。
图5A和5B所示为根据本发明的一种优选实施例的利用代码调制器进行调幅的光波的波形图以及图6所示为图4中所示根据本发明的一种优选实施例的CDMA监控电路的详细电路图。
图4所示为根据本发明的一种优选实施例的采用CDMA方法的信道信息监控装置的简要方框图。如图4所示，该种信道信息监控装置采用扩展频谱(CDMA)方法，并包括多个代码调制器20-1～20-N，而不再是现有技术中所示的多个调幅器10-1～10-N，同时利用CDMA监控电路70来对被调幅为，例如扩展频谱方法或者优选地CDMA方法中所用的伪随机噪声(PN)代码的光信号进行解调，并检测每条信道上的信息。
多个代码调制器20-1～20-N包括加法器21，用于将优选地具有2.5Gb/s数据率的数据和PN代码组合在一起；以及激光器22，用于输出对应于加法器21的输出的光信号。
CDMA监控电路70，如图6所示，包括多个CDMA信号检测器200-1～200-N，用于从由光检测器50所输出的电信号中检测出扩展频谱或CDMA信号；以及A/D转换器102，用于将多个CDMA信号检测器200-1～200-N的输出信号转换为数字数据。
每个CDMA信号检测器200-1～200-N分别包括控制器201，用于调节输入信号的时间同步以及用于鉴别解调信号；PN代码发生器202，用于根据控制器201的控制产生用于每条信道的专用PN代码；以及PN伪随机序列译码器203，在控制器201的控制下进行操作，并利用所输出的PN代码从该电信号中解调出扩展频谱(例如CDMA)信号。
与现有技术不同的是，其不再是通过为每条信道分配音频，而是通过分别为每条信道分配各自的专用PN代码(PN1，…，PNn)来区分每条信道。同时在分配给各条信道的PN代码之间不存在互相关性，就象CDMA蜂窝电话所用方式一样。例如，如果为代码调制器20-1分配PN代码PN1，为代码调制器20-2分配PN代码PN2，并利用加法器21将所分配的每个PN代码与高频数据复制(即，调幅)在一起，随后将其提供给激光器22。因此，激光器22将输出与加法器21的输出信号相对应的光信号。
因此，代码调制器20-1输出由PN代码PN1所调幅的，例如，如图5A所示的光信号。另外，代码调制器20-2则输出由PN代码PN2所调幅的如图5B所示的光信号。如图5A和5B所示，每个代码调制器20-1～20-N均利用各自不同的PN代码来对数据进行调幅，并通过传输线5输出N条信道的光信号。在此情况下，这N条信道将由各自的PN代码(PN1，…，PNn)来进行区分。
此后，N条信道的光信号由光多路复用器20多路复用为一个单一的信号，并由光放大器30放大为预定的电平，随后将其传送给所要传送的目的地。
位于传输线5预定位置上的分接头耦合器40抽取出所传输光信号的一部分，并将其输出给光检测器50。由分接头耦合器40所抽取出的光信号由光检测器50转换为电信号。在此情况下，由于转换所得的电信号可能同时具有PN代码和数据，因此这里所采用的是低速光检测器50以只将低频PN代码转换为电信号。
随后，CDMA监控电路70利用CDMA方法对该电信号进行解调，以检测出每条信道上的信息。如图6所示，根据本发明本优选实施例的信道信息监控装置包括PN代码发生器202，其用于为N个CDMA信号检测器200-1～200-N产生与提供给对应于N条信道的N个代码调制器20-1～20-N的PN代码(PN1，…，PNn)相同的PN代码。PN伪随机序列译码器203利用PN代码发生器202所产生的PN代码将该电信号解调为CDMA信号。
因此，监控电路70中所配置的多个CDMA信号检测器200-1～200-N从光检测器50所输出的电信号中检测出CDMA信号，而A/D转换器102则将多个CDMA信号检测器200-1～200-N所检测出的该CDMA信号转换为数字信号，由此可以确定每条信道的电平(例如每条信道的存在与否，或该信道的大小等)和状态(例如，功率和噪声率等)。
另外，根据本发明本优选实施例的信道信息监控装置，由于数据是利用CDMA方法来进行调幅的，所以在监控电路一侧接收灵敏度方面不会出现差异。由此使其可以从光信号中更为准确地对信道信息进行监控。
另外，由于CDMA方法是一种数字方法，所以当由于信道数目增大而需要改变所分配给每条信道的PN代码时，例如通过改变程序可以很容易地修改PN代码。
此外，该种CDMA方法也不象现有技术中的音频方法那样，存在与谐波有关的问题。因此，在相同的带宽内可以有更多的合格信道。因此，如果为第一信道分配1KHz，为第二信道分配3KHz，则在该带宽中可以有多于两条的合格信道，因为CDMA方法不存在象现有技术那样，由于谐波问题使其在相同的条件下，整个带宽中只能有两条合格的信道。
术语“扩展频谱”包含有比术语“CDMA”更多的含义。不过，由于CDMA正在成为扩展频谱通信技术的优选实施方式，所以这里选用的是“CDMA”。然而，出于说明本发明实施例的目的，这里仅将CDMA看作是扩展频谱技术的一种实例。
上述说明仅仅是示意性的，而不应被视为是对本发明的限制。同时，可以上述原理很容易地应用于其它类型的装置。因此，本发明的上述说明仅是例示性的，而并不对权利要求的范围构成限制。对于本领域的技术人员来说，很明显可以有多种形式的修正和变型。在权利要求中，装置-加-功能条款意欲涵盖本文所说明的用于实现所述功能的各种结构，不仅是结构上等价，也包括其它的等价结构。
权利要求
1.一种通信系统，包括至少一个代码调制器，每个代码调制器用于通过插入各自的预定代码来对各条信道进行数据调制，并将调制所得的数据作为光信号来进行传输；多路复用器，将由所述至少一个代码调制器每一个所调制的各光信号组合在一起并作为所传输光信号来进行传输；检测器，用于将所传输光信号的一部分转换为电信号；监控器，用于将由该检测器所输出的电信号解调为扩展频谱信号。
2.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于该预定代码是扩展频谱代码。
3.如权利要求2所述的通信系统，其特征在于该扩展频谱代码是具有交叉或伪交叉代码的PN代码。
4.如权利要求2所述的通信系统，其特征在于每个代码调制器包括加法器，用于将该扩展频谱代码与传输数据组合在一起；和激光器，用于输出对应于来自加法器的输出信号的光信号。
5.如权利要求4所述的通信系统，其特征在于每个代码调制器接收唯一的扩展频谱代码。
6.如权利要求4所述的通信系统，其特征在于每个代码调制器另外包括用于产生各自扩展频谱代码的PN代码发生器。
7.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于该监控器包括信号检测器，用于从电信号中检测出作为检测信号的扩展频谱信号；A/D转换器，用于将由信号检测器所检测出的扩展频谱信号转换为数字信号。
8.如权利要求7所述的通信系统，其特征在于各个信号检测器被分别提供给各条信道。
9.如权利要求7所述的通信系统，其特征在于信号检测器包括控制器，用于对输入信号进行控制操作；PN代码发生器，用于根据该控制器的控制操作产生专用PN代码；以及PN伪随机序列译码器，用于根据PN代码发生器所输出的专用PN代码从电信号中解调出扩展频谱信号。
10.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于，对于每条信道，其专用PN代码与各自的预定代码相同。
11.如权利要求9所述的通信系统，其特征在于控制操作包括调节时间同步以及区分输入信号。
12.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于该种通信系统被用在一种波分多路复用网络中。
13.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于该检测器是一种光检测器。
14.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于该监控器是一种扩展频谱监控电路。
15.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于另外包括光放大器，用于将来自多路复用器的光信号放大为预定电平；和耦合器，用于抽取出放大所得光信号的一部分并将其作为所传输光信号的一部分进行输出，同时将放大所得光信号的另一部分继续输出给接收机。
16.如权利要求1所述的通信系统，其特征在于每个代码调制器通过调幅来插入各自的预定代码。
17.一种用于监控通信网络的信道信息的方法，包括如下步骤根据各自的预定代码将多条信道的数据调幅为调制光信号；将调制光信号多路复用为多路复用光信号；将该多路复用光信号的一部分转换为电信号；以及根据用于检测信道信息的该预定代码对该电信号进行解调。
18.如权利要求17所述的方法，其中该各自的预定代码为扩展频谱代码。
19.如权利要求18所述的方法，其中该扩展频谱代码是具有交叉或伪交叉代码的PN代码。
20.如权利要求18所述的方法，其中调制步骤是由至少一个代码调制器来进行的，其中每个代码调制器包括加法器，用于将各自PN代码和传输数据加在一起；和激光器，用于输出对应于加法器的输出信号的光信号。
21.一种用于对通信网络中的多条通信信道进行监控的监控装置，包括多个对应于多条通信信道的CDMA信号检测器，其中每个CDMA信号检测器用于接收一个包含有PN编码信号的模拟信号，并从该模拟信号中检测出各自的扩展频谱信号；和模数转换器，用于将来自每个CDMA信号检测器的各自扩展频谱信号转换为用于对多条通信信道进行监控的数字数据。
22.如权利要求21所述的监控装置，其特征在于每个CDMA信号检测器包括伪随机序列译码器，用于接收该模拟信号；控制器，用于对该模拟信号和用于相应通信信道的专用PN代码进行时间同步；和PN代码发生器，用于产生多条通信信道中对应信道的专用PN代码，其中伪随机序列译码器根据该PN代码发生器所产生的该专用PN代码将该模拟信号解调为各自的扩展频谱信号。
全文摘要
一种通信系统,包括:至少一个代码调制器,用于逐信道地插入PN代码并对数据进行调制;光信号传输单元,用于对由该代码调制器调幅后的光信号进行多路复用;光检测器,用于将所传输光信号的一部分转换为电信号;和CDMA监控电路,用于将从该光检测器所输出的电信号解调为扩展频谱信号。由于数据是利用扩展频谱方法来进行调幅的,所以监控电路一侧在接收灵敏度方面不会出现差异,由此使其能够从光信号中更为准确地监控信道信息。
文档编号H04J14/02GK1267979SQ0010318
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月20日 优先权日1999年3月19日
发明者罗其云 申请人:Lg情报通信株式会社