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Dokumentenidentifikation DE69732562T2 13.04.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000849897
Titel Adaptive Vorverzerrungsschaltung für optische externe Modulation
Anmelder Scientific-Atlanta, Inc., Lawrenceville, Ga., US
Erfinder Pidgeon, Rezin E., Atlanta, Georgia 30328, US
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81545 München
DE-Aktenzeichen 69732562
Vertragsstaaten DE, DK, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.11.1997
EP-Aktenzeichen 971206198
EP-Offenlegungsdatum 24.06.1998
EP date of grant 23.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse H04B 10/155(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Linearisierung von nichtlinearen optischen Übertragungssystemen durch die Erzeugung eines Kompensationssignals und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kompensieren von Nichtlinearitäten eines optischen Übertragungssystems, das mindestens eine optische Quelle, einen elektrooptischen Modulator, einen Vorverzerrer und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Faseroptische CATV-Systeme zur Übertragung von analogen Videosignalen können Intensitätsmodulation anwenden, bei der die optische Intensität des optischen Signals direkt mit der Modulation eines Hochfrequenz-(HF)-Trägers variiert. Beispielsweise kann ein Basisbandvideosignal zur Frequenzmodulation oder Amplitudenmodulation eines HF-Trägers verwendet werden, der wiederum verwendet wird, um die Intensität eines optischen Signals zu modulieren.

Für die analoge Modulation ist ein hoher Grad an Linearität erforderlich. Viele faseroptische CATV-Sender wenden ein Direktmodulationsverfahren an, bei dem ein Laser mit verteilter Rückkopplung (DFB) direkt durch das HF-Signal moduliert wird. Eine zweite Technologie ist die externe Modulation, bei der ein optisches Ausgangssignal aus einer optischen Quelle, zum Beispiel einem Laser, durch einen elektrooptischen Modulator in Reaktion auf das analoge HF-Signal (oder ein digitales Signal) moduliert wird. Der Laser und der elektrooptische Modulator umfassen zusammen den optischen Sender.

Bei externer Modulation ist es jedoch erforderlich, einige Mittel zum Linearisieren der elektrooptischen Eigenschaften des optischen Senders bereitzustellen, um die Verzerrungsanforderungen für CATV-Anwendungen zu erfüllen. Bei vielen elektrooptischen Modulatoren ist die optische Intensität eine Raised-Cosine-Funktion des elektrischen Eingangssignals. Um ein lineares Ausgangssignal des elektrooptischen Modulators zu gewährleisten, wurden Vorwärtskopplungs-, optische Linearisierungs- und Vorverzerrungsverfahren entwickelt. Vorwärtskopplungsverfahren sind jene, bei denen die Verzerrung des optischen Ausgangssignals mit einem zweiten Laser oder elektrooptischen Modulator korrigiert wird, um Verzerrungsaufhebungssignale zu erzeugen, die vor der Übertragung zum optischen Ausgangssignal addiert werden. Vorverzerrungsverfahren sind solche, bei denen das HF-Signal vor der Modulation des optischen Ausgangssignals vorverzerrt wird, so dass die Vorverzerrungen die durch den elektrooptischen Modulator erzeugten Verzerrungen aufheben, was zu einem linearen optischen Ausgangssignal führt.

Vorverzerrung ist die wünschenswertere Technologie, weil sie nicht die zusätzlichen Kosten und die zusätzliche Komplexität eines zweiten Lasers oder elektrooptischen Modulators zur Verzerrungsaufhebung aufweist. Bei Verwendung von Vorverzerrungsschaltungen mit offener Schleife ist es jedoch schwierig, aufgrund der Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsveränderungen und Veränderungen anderer Parameter den erforderlichen hohen Grad der Verzerrungsaufhebung zu erreichen. Daher ist ein adaptives Rückkopplungsregelsystem wünschenswert, um die Vorverzerrung mit den sich ändernden Systemparametern einzustellen.

Eine Art adaptiver Rückkopplungsregelung, wie im U.S.-Patent Nr. 5,161,044 beschrieben, umfasst das Addieren eines oder mehrerer Pilotkleinsignale, die die Frequenzen F1 und F2 haben können, zum HF-Breitbandeingangssignal. Wie in 1 des Standes der Technik dargestellt (gemäß 8 des '044-Patents), werden ein optischer Photodetektor 905 und die synchronen Detektoren 907 und 908 mit den Verzerrungsfrequenzen (F2 ± F1 und 2F2 – F1) am Ausgang des elektrooptischen Modulators 902 positioniert, um die Intermodulationsverzerrung aus den zwei Kleinsignalträgern zu erfassen. Die Intermodulationsverzerrung umfasst die Überlagerungsprodukte zweiter und dritter Ordnung der zwei Kleinsignalträger. Die Pilotsignale und ihre Oberschwingungs- und Intermodulationsprodukte müssen aus dem Band von CATV-Signalen, wie etwa dem Frequenzband unter 50 MHz, fallen.

Die Verzerrung durch Störprodukte zweiter Ordnung (CSO) in jedem Kanal ist die Gesamtleistung der separaten Summen- und Differenzfrequenzüberlagerungen der anderen Kanäle, die in diesen Kanal fallen. Ein Videokanal mit 150 MHz und ein anderer Videokanal mit 204 MHz zum Beispiel können ein Verzerrungsprodukt zweiter Ordnung mit 54 MHz, der Differenzfrequenz, und mit 354 MHz, der Summenfrequenz, erzeugen. Die Gesamtheit aller Überlagerungen zweiter Ordnung, die in einen bestimmten Kanal fallen, ist das CSO dieses Kanals. Eine Dreifachüberlagerung ist ein Intermodulationsprodukt dritter Ordnung von zwei oder drei Grundträgern, die sich vereinigen, wie etwa (F1 ± F2 ± F3), (2F1 ± F2) usw. Das CTB ist die Gesamtheit aller Überlagerungen, die in einen bestimmten Kanal für einen bestimmten Frequenzbereich fallen.

Ein Nachteil des Systems von 1 besteht darin, dass die Intermodulationsverzerrung der zwei Kleinsignalträger einen relativ niedrigen Leistungspegel hat, der in die Nähe oder unter den minimal erfassbaren Pegel des Photodetektors und Photodetektorverstärkers fallen kann, wodurch diese Verzerrung schwer zu erkennen ist. Folglich sind eine sehr geringe Bandbreite und eine lange Integrationszeit erforderlich, um die Empfindlichkeit zu erzielen, die erforderlich ist, um die Niederpegelverzerrungskomponenten zu erkennen. Die Verzerrungskleinsignale können zwar unter Anwendung von Synchrondemodulationsverfahren aus dem Rauschen extrahiert werden, trotzdem können HF-Schmalbandverstärker mit hohem Dynamikbereich erforderlich sein, um eine geringe Versetzung in der HF-zu-DC-Umformung des Synchrondemodulators bereitzustellen.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Verzerrung des Fernsehbandes selbst eigentlich nicht gemessen wird, weil die Oberschwingungs- und Intermodulationsprodukte aus Pilotträgern außerhalb des CATV-Frequenzbandes kommen müssen. Die Verzerrung des Fernsehbandes wird auf der Grundlage der Verzerrung der Pilotkleinsignalträger nur geschätzt. Folglich können die Korrekturen, die durch die Vorverzerrungsschaltung von 1 vorgenommen werden, für die Fernsehbandsignale nicht genau sein, obwohl sie für die Außerband-Pilotträger genau sind.

Verwiesen sei auf WO9628936, das die vorcharakterisierenden Merkmale der vorliegenden Erfindung offenbart.

Kurze Darstellung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur adaptiven Vorverzerrungsregelung beschrieben, in denen die durch Fernsehbandsignale erzeugte Verzerrung gemessen wird. Außerdem ist das durch die Fernsehsignale erzeugte Verzerrungssignal ein Signal mit relativ hohem Pegel, aus dem die erforderlichen Vorverzerrungsregelsignale einfacher verarbeitet werden können. Darüber hinaus erkennt die adaptive Vorverzerrungsregelschaltung sowohl die Amplitude als auch die Polarität der Verzerrung innerhalb des optischen Ausgangssignals, wodurch die Regelschaltung in die Lage versetzt wird, zu bestimmen, wie viel die Vorverzerrungsschaltung einzustellen ist und in welcher Polarität sie einzustellen ist.

Ein faseroptisches CATV-Übertragungssystem gemäß der bevorzugten Ausführungsform umfasst eine optische Quelle zur Bereitstellung eines optischen Signals; einen Vorverzerrer zum Erzeugen eines Verzerrungsaufhebungssignals in Reaktion auf ein Hochfrequenzeingangssignal; einen elektrooptischen Modulator zum Empfangen des optischen Signals und der Vorverzerrer-HF- und DC-Ausgangssignale und zum Modulieren des optischen Signals in Reaktion auf das Signal; und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung zum Bereitstellen eines Vorverzerrungsaufhebungsregelsignals und einer Modulationsvorspannungsregelung für den Vorverzerrer. Die adaptive Vorverzerrungsregelschaltung umfasst einen Empfänger zum Empfangen des modulierten optischen Signals, das durch den Modulator ausgegeben wird; ein Bandpassfilter zum Filtern des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten; einen Verzerrungsgenerator zum Empfangen des zu übertragenden HF-Signals und zum Erzeugen einer zweiten Verzerrungskomponente in Reaktion auf das HF-Eingangssignal; einen Mischer zum synchronen Demodulieren eines Produktes der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein Korrektursignal zu erhalten; und einen Integrator zum Empfangen des Korrektursignals und zum Erzeugen des Vorverzerrungsregelsignals und Vorspannungsregelsignals in Reaktion darauf. Die Amplitude des Verzerrungsaufhebungssignals, das durch den Vorverzerrer produziert wird, wird in Reaktion auf das Vorverzerrungsregelsignal eingestellt, wodurch die Verzerrung ungeradzahliger Ordnung des übertragenen optischen Signals verringert wird. Die Modulatorvorspannung zum elektrooptischen Modulator wird in Reaktion auf die Modulationsvorspannungsregelung aus der adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung eingestellt, um die Verzerrung geradzahliger Ordnung des übertragenen Signals zu verringern.

Ein Verfahren der bevorzugten Ausführungsform zur adaptiven Regelung der Vorverzerrung in einem faseroptischen Sender mit einem externen Modulator und einem Vorverzerrer umfasst die Schritte des Erzeugens eines Vorverzerrungssignals in Reaktion auf ein zu übertragendes Hochfrequenzeingangssignal; des Modulierens eines optischen Signals unter Verwendung des Vorverzerrungssignals; des Übertragens des modulierten optischen Signals; des Empfangens des modulierten optischen Signals; des Filterns des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten; des Erzeugens einer zweiten Verzerrungskomponente unter Verwendung des Hochfrequenzeingangssignals; des synchronen Demodulierens eines Produkts der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein Fehlerkorrektursignal zu erhalten; des Integrierens des Fehlerkorrektursignals, um ein Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen; und des Integrierens des Fehlerkorrektursignals, um das Vorverzerrersignal zu regeln, wodurch die Verzerrung des modulierten optischen Signals verringert wird.

Auf verschiedene zusätzliche Vorteile und Neuheitsmerkmale, welche die Erfindung charakterisieren, wird weiter in den nachfolgenden Ansprüchen hingewiesen. Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile sollte jedoch auf die beigefügten Zeichnungen und die Beschreibung bezug genommen werden, welche die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichen und beschreiben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 stellt ein Blockdiagramm eines bekannten optischen Senders bereit.

2 stellt ein Blockdiagramm eines optischen Senders bereit, der eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.

3A, 3B und 3C stellen Diagramme von Modulatoren zur Verwendung in dem optischen Sender von 2 bereit.

4 stellt ein Funktionsblockdiagramm des Betriebs einer adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung bereit.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Mit Bezug auf 2 umfasst ein Sender zur Verwendung in einem faseroptischen Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung eine optische Quelle 101, einen Vorverzerrer 102, einen externen Modulator 103 und eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung 104. Kommunikationssystem, wie hierin verwendet, bezieht sich allgemein auf ein System zum Übertragen von Informationen von einem Punkt zu einem anderen. Die Informationen können Analogvideo, Analogaudio, Digitalvideo, Digitalaudio, Textdienste wie etwa Nachrichtenartikel, Sportergebnisse, Börsennotierungen und Wetterberichte, elektronische Nachrichten, elektronische Programmhinweise, Datenbankinformationen, Software einschließlich Spielprogramme und Wide Area Network-Daten umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt.

Die optische Quelle 101 kann zum Beispiel ein Hochleistungslaser mit verteilter Rückkopplung (DFB) und schmaler Linienbreite oder ein dioden-gepumpter Festkörperlaser sein, die im Handel von vielen in- und ausländischen Herstellern bezogen werden können. Die optische Quelle 101 erzeugt einen optischen Träger 105, der nachfolgend durch den elektrooptischen Modulator 103 in Übereinstimmung mit einem Hochfrequenz-(HF)-Signal 107, zum Beispiel einem HF-Fernsehbandsignal, intensitätsmoduliert wird. Der Modulator 103 moduliert hauptsächlich den optischen Träger 105 in Reaktion auf sowohl das Eingangs-HF-Fernsehbandsignal als auch das Vorverzerrungssignal, das durch einen nachfolgend ausführlich beschriebenen Vorverzerrer 102 bereitgestellt wird. Folglich moduliert der Modulator 103 den optischen Träger 105 in Übereinstimmung mit einem vorverzerrten HF-Signal.

Der elektrooptische Modulator 103 weist eine Raised-Cosine-Reaktion auf, so dass sich die Intensität des Ausgangssignals aus dem Modulator 103 wie der Sinus der HF-Eingangsamplitude ändert. Obwohl andere Modulatoren verwendet werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, ist es trotzdem vorzuziehen, dass sich die Intensität des Ausgangssignals des elektrooptischen Modulators 103 linear mit der HF-Eingangssignalamplitude ändert.

Der Modulator 103 kann ein einstufiger Mach-Zehnder(MZ)-Interferometermodulator (MZI) sein, der entweder mit einem einzelnen oder mit einem doppelten komplementären Ausgang versehen ist.

Ein MZI-Aufbau mit einem Ausgang weist eine Y-Verzweigung oder einen 1 × 2-Richtkoppler am Eingang mit einem Y-Verzweigung-Interferometer am Ausgang auf, wie in 3A gezeigt wird. Der MZI mit einem Ausgang umfasst einen polarisationserhaltenden (PM) Fasereingang 301, einen HF-Anschluss 302, einen Vorspannungsanschluss 303, und einen Standardmonomode-Faserausgang 304.

Ein MZ-Aufbau mit komplementärem Ausgang weist eine Y-Verzweigung oder einen Richtkoppler am Eingang und einen 2 × 2-Richtkoppler am Ausgang auf, wie in 3B gezeigt wird. Solche Modulatoren weisen ein nichtlineares Raised-Cosine-Eingang-Ausgang-Übertragungsmerkmal mit sehr hohem Extinktionsverhältnis (Ein-zu-Aus-Übertragungsverhältnis) auf. Der MZI mit doppeltem Ausgang weist einen PM-Fasereingang 310, einen HF-Anschluss 311, einen Vorspannungsanschluss 312, einen Photodetektor 313 und zwei SM-Faserausgänge 314 und 315 auf.

Da dem Y-gespeisten Gegentaktmodulator mit doppeltem Ausgang ein zusätzlicher Ausgang zur Verteilung von AM-VSB-Mehrkanalsignalen zur Verfügung steht, wird er gegenüber dem MZI mit einem Eingang bevorzugt. Ein polarisiertes Licht aus einer Einfrequenzlaserquelle, wie etwa aus einer Halbleiterlaserquelle mit verteilter Rückkopplung (DFB), wird in den Eingangsanschluss des Modulators eingekoppelt. Das optische Feld kann, während es durch die zwei LiNbO3-Wellenleiterarme passiert, phasenmoduliert werden, wenn ein HF-Signal durch den HF-Anschluss mit einer eingestellten DC-Vorspannung angelegt wird (angelegt durch den DC-Anschluss). Das optische Feld an jedem Wellenleiterarm ist 180° phasenversetzt, bevor es durch den 2 × 2-Koppler oder durch den Y-Verzweigung-Kombinator vereinigt wird. Zur maximalen optischen Energieübertragung durch die Modulatorarme wird der Polarisationszustand des ankommenden optischen Feldes auf die Polarisationsachse (langsam oder schnell) oder den Modulator ausgerichtet. Zur analogen Mehrkanal-CATV-Signalübertragung wird die Vorrichtung spannungsmäßig am Quadraturpunkt, wo die Linearität maximiert wird, eingestellt. Wenn elektrooptische Modulatoren am Quadraturpunkt betrieben werden, werden die Verzerrungskomponenten zweiter Ordnung aufgehoben und nur Verzerrungskomponenten ungeradzahliger Ordnung sind vorhanden.

Die inhärente Nichtlinearität dritter Ordnung des MZI kann durch Parallel- oder Reihenanordnung von zwei MZI in Kaskade (auch bekannt als optisch linearisierter MZI), wie in 3C gezeigt, aufgehoben werden. Der optisch linearisierte MZI von 3C umfasst einen PM-Fasereingang 320, einen ersten HF-Anschluss 321, einen ersten DC-Vorspannungsanschluss 322, einen zweiten HF-Anschluss 323, einen zweiten DC-Vorspannungsanschluss 324 und zwei SM-Faserausgänge 325 und 326.

Unter Bezugnahme auf 2 werden der Vorverzerrer und HF-Verstärker 102 bereitgestellt, um die Nichtlinearitäten des elektrooptischen Modulators zu kompensieren. Der Vorverzerrer 102 empfängt ein HF-Eingangssignal, welches das zu überfragende Fernseh- oder andere Signal darstellt. In Reaktion auf das HF-Eingangssignal stellt der Vorverzerrer 102 ein Signal für den elektrooptischen Modulator 103 mit sowohl dem HF-Eingangssignal (311 in 3B, zum Beispiel) als auch einer DC-Vorspannung (312 in 3B zum Beispiel) bereit. In Reaktion darauf verändern die Wellenleiter die Amplitude des optischen Trägersignals, das durch die optische Quelle 101 bereitgestellt wird. Wenn die Ausgangssignale aus jedem Wellenleiter summiert werden, ist das resultierende Signal ein so intensitätsmoduliertes Signal, das die Intensitätsänderungen dem HF-Eingangssignal entsprechen.

Eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung 104 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen optischen Empfänger 110 zum Empfangen eines optischen Ausgangssignals aus dem Modulator 103; Schaltungen zur Erzeugung von Verzerrungen zweiter und dritter Ordnung 111 und 112, um jeweils Verzerrungssignale zweiter Ordnung und dritter Ordnung zu erzeugen; Bandpassfilter 113, 114, 115 und 116; Mischschaltungen 117 und 118; Tiefpassfilter 119 und 120 und Integratoren 121 und 122.

Funktionell hat die Regelschaltung 104 zwei Teile. Der erste Teil ist eine Korrekturkomponente zweiter Ordnung, die den Arbeitspunkt des Modulators so regelt, dass das Ausgangssignal des Modulators 103 spannungsmäßig am "Quadraturpunkt" eingestellt wird (null Grad der sinusförmigen Übertragungsfunktion), an dem es keine Verzerrung zweiter Ordnung gibt. Daher stellt die Korrekturkomponente zweiter Ordnung ein DC-Eingangssignal für den Vorverzerrer 102 bereit, der wiederum die DC-Vorspannung des Modulators 103 entsprechend einstellt. Die Korrekturkomponente zweiter Ordnung der Regelschaltung 104 umfasst den optischen Empfänger 110, das Bandpassfilter 115, den Mischer 117, das Bandpassfilter 113, den Generator für Verzerrungen zweiter Ordnung 111, das Tiefpassfilter 119 und den Integrator 121.

Der zweite Teil der Regelschaltung 104 ist eine Korrekturkomponente dritter Ordnung, die die Parameter des Vorverzerrers 102 einstellt, um die Aufhebung der Verzerrung dritter Ordnung, die durch die nichtlineare Übertragungsfunktion des Modulators 103 erzeugt wird, zu erreichen. Die Korrekturkomponente dritter Ordnung umfasst den optischen Empfänger 110, das Bandpassfilter 116, den Mischer 118, das Bandpassfilter 114, den CTB-Verzerrungsgenerator 112, das Tiefpassfilter 120 und den Integrator 122.

Mehrere verschiedene Arten von Generatoren für Verzerrungen zweiter Ordnung und dritter Ordnung werden in US 5481389 (US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 07/958,976, eingereicht am 9. Oktober 1992) offenbart, dessen Inhalt hiermit im Rahmen dieser Anmeldung vollumfänglich als geoffenbart gilt. Jede der in dieser Anmeldung offenbarten Verzerrungserzeugungsschaltungen kann in der adaptiven Vorverzerrungsregelschaltung 104 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere Verzerrungsgeneratoren, die in der Lage sind, genaue Intermodulationsverzerrung zweiter Ordnung und dritter Ordnung zu erzeugen, können ebenfalls verwendet werden, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Die Arbeitsweise der Regelschaltung 104 ist wie folgt. Das über die optische Leitung zu übertragende HF-Eingangssignal wird für den Generator für Verzerrungen zweiter Ordnung 111 und den Generator für Verzerrungen dritter Ordnung 112 bereitgestellt. Der Generator für Verzerrungen zweiter Ordnung 111 erzeugt eine Verzerrung durch Störprodukte zweiter Ordnung (CSO) infolge der Intermodulation der Träger des HF-Eingangssignals. Diese CSO-Verzerrung wird an das Bandpassfilter 113 ausgegeben, dessen Mittenfrequenz auf einer der CSO-Frequenzen unter dem Band des HF-Eingangssignals (unter 50 MHz für NTSC-CATV-Übertragungen) liegt, um die Überlastung der folgenden Schaltungen durch die TV-Träger zu verhindern. Für den NTSC-CATV-Frequenzplan werden die Träger in Abständen von 6 MHz angeordnet, und die CSO-Verzerrungskomponenten fallen auf 6 MHz-Oberschwingungen von 6 MHz aufwärts durch das TV-Band. Eine angemessene Frequenz für das Bandpassfilter 113 wäre eine der 6 MHz-Oberschwingungen von 6 bis 50 MHz.

Ebenso erzeugt der Generator dritter Ordnung 112 Verzerrungskomponenten von Störprodukten dritter Ordnung (CTB) aus dem HF-Eingangssignal. Diese CTB-Komponente wird an das Bandpassfilter 114 ausgegeben, dessen Mittenfrequenz ebenfalls unter dem Band des HF-Eingangssignals liegt. Für den NTSC-CATV-Frequenzplan werden die Träger um 1,25 MHz von 6 MHz-Oberschwingungen versetzt. Das Übergewicht von CTB-Komponenten ergibt sich aus Trägerkombinationen der Form F1 + F2 – F3. Diese CTB-Komponenten fallen auf Trägerfrequenzen und auf Frequenzen von 1,25 MHz, 7,25 MHz, 13,25 MHz usw. Eine angemessene Frequenz für das Bandpassfilter 114 wäre eine der CTB-Frequenzen unter 50 MHz.

Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 113 passiert zum Mischer 117. Das Ausgangssignal aus dem Bandpassfilter 114 passiert zum Mischer 118.

Der optische Empfänger 110 wird an den Ausgang des Modulators 103 gekoppelt. Diese Vorrichtung wandelt das optische Signal, das durch den Modulator 103 ausgegeben wird, mittels einer Photodiode und eines Verstärkers in ein elektrisches Signal um. Das resultierende elektrische Signal wird an die Bandpassfilter 115 und 116 angelegt. Die Mittenfrequenz für Filter 115 ist dieselbe wie für Filter 113, und die Mittenfrequenz für Filter 116 ist dieselbe wie für Filter 114. Die Ausgangssignale der Filter 115 und 116 werden jeweils für die Mischschaltungen 117 und 118 bereitgestellt.

Zum Erkennen von Verzerrung zweiter Ordnung in dem modulierten optischen Signal multipliziert die Mischschaltung 117 die Komponente zweiter Ordnung, die durch den Generator für Verzerrungen zweiter Ordnung 111 erzeugt wurde, mit dem Signal zweiter Ordnung aus dem Bandpassfilter 115. Dieser Multiplikationsprozess demoduliert synchron die unerwünschte CSO-Verzerrung, die durch die Intermodulation der HF-Träger erzeugt wird, und führt zu einem ersten Basisbandkorrektursignal. Wie allgemein bekannt ist, führt dieser synchrone Demodulationsprozess dazu, dass die Systemrauschbandbreite gleich der Basisbandrauschbandbreite ist.

Das erste Fehlerkorrektursignal wird dann aus dem Mischer 117 an ein Tiefpassfilter 119 ausgegeben, das eine Frequenzbegrenzung im niedrigen Audio-Frequenzbereich aufweisen kann. Das resultierende Fehlersignal wird an einen Integrator 121 angelegt. Der Ausgang des Integrators 121 wird durch 102 mit dem DC-Anschluss des Modulators 103 verbunden. Auf diese Weise wird der Arbeitspunkt des Modulators so eingestellt, dass Temperaturänderungen und Drift im Modulator kompensiert werden, um den Betrieb kontinuierlich fest am Quadraturpunkt aufrechtzuerhalten, und die Verzerrung zweiter Ordnung wird in dem optischen Ausgangssignal des Modulators 103 unterdrückt.

Zum Minimieren der Verzerrung dritter Ordnung aus dem modulierten optischen Signal multipliziert die Mischschaltung 118 die Komponente dritter Ordnung, die durch den Generator für Verzerrungen dritter Ordnung 112 erzeugt wird, mit der Komponente dritter Ordnung (CTB) aus dem Ausgangssignal des Modulators 103 und demoduliert synchron das Produkt der zwei Wellenformen, um ein zweites Korrektursignal zu erhalten. Das zweite Korrektursignal wird dann an ein Tiefpassfilter 120 ausgegeben, das eine Frequenzbegrenzung im niedrigen Audio-Frequenzbereich aufweisen kann. Der Integrator 122 erzeugt ein entsprechendes Vorverzerrungsaufhebungsregelsignal, das für den Vorverzerrer 102 bereitgestellt wird. Das Signal umfasst sowohl Polaritäts- als auch Amplitudeneinstellungen, die es dem Vorverzerrer 102 ermöglichen, das HF-Signal so einzustellen, dass es die Verzerrung dritter Ordnung in dem modulierten optischen Ausgangssignal kompensiert. Folglich kann die Verzerrung dritter Ordnung aus dem optischen Ausgangssignal eliminiert werden, ohne Verzerrungen höherer Ordnung in dem optischen Ausgangssignal zu verursachen.

Der Betrieb der Verzerrungsgeneratoren 111 und 112 wird in der US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 07/958.976, die am 9. Oktober 1992 eingereicht wurde und deren Inhalt hiermit im Rahmen dieser Anmeldung vollumfänglich als geoffenbart gilt, ausführlicher beschrieben.

Ein Verfahren der adaptiven Vorverzerrungsregelung gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf 2 und 4 beschrieben. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

401Erzeugen eines Vorverzerrungssignals in Reaktion auf ein zu übertragendes HF-Eingangssignal; 402Modulieren eines optischen Signals unter Verwendung des Vorverzerrungssignals; 403Übertragen des modulierten optischen Signals; 404Empfangen des modulierten optischen Signals; 405Filtern des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten; 406Erzeugen einer zweiten Verzerrungskomponente unter Verwendung des HF-Eingangssignals; 407Synchrones Demodulieren eines Produkts der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein Fehlerkorrektursignal zu erhalten; 408Integrieren des Fehlersignals, um ein Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen; und 409Integrieren des Fehlersignals, um ein Regelsignal zu erzeugen, um das Vorverzerrersignal zu regeln, wodurch die Verzerrung des modulierten optischen Signals verringert wird.

In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können die Verzerrungssignale zum Beispiel Verzerrungen zweiter Ordnung, Verzerrungen dritter Ordnung, Verzerrungen fünfter Ordnung usw. sein.

Obwohl die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte für Fachleute ohne weiteres offensichtlich sein, dass Änderungen und Modifikationen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Es ist beabsichtigt, das die beigefügten Ansprüche solche Änderungen und Modifikationen mit einschließen.


Anspruch[de]
  1. Eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung (104) zur Verwendung in einem faseroptischen CATV-Sender mit externer Modulation, die umfasst:

    einen optischen Empfänger (110) zum Empfangen eines optischen Ausgangssignals aus dem Sender;

    ein Bandpassfilter (115; 116) zum Filtern des empfangenen optischen Ausgangssignals, um eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten;

    einen Verzerrungsgenerator (111; 112) zum Erzeugen einer zweiten Verzerrungskomponente in Reaktion auf ein zu übertragendes Hochfrequenzsignal;

    gekennzeichnet durch:

    eine Mischschaltung (117; 118) zum synchronen Demodulieren der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein Korrektursignal zu erhalten; und

    einen Integrator (121; 122) zum Integrieren des Korrektursignals, wodurch ein Vorverzerrungsregelsignal erzeugt wird, das durch den externen Modulator des optischen Senders zu verwenden ist, um die Verzerrung in dem optischen Ausgangssignal des Senders zu verringern.
  2. Ein faseroptischer CATV-Sender mit externer Modulation, der umfasst:

    eine optische Quelle (101) zum Bereitstellen eines optischen Signals;

    einen Vorverzerrer (102) zum Erzeugen eines Verzerrungsaufhebungssignals in Reaktion auf ein Hochfrequenzeingangssignal (107);

    einen elektrooptischen Modulator (103) zum Empfangen des optischen Signals und des Verzerrungsaufhebungssignals und zum Modulieren des optischen Signals in Reaktion auf das Verzerrungsaufhebungssignal; und

    eine adaptive Vorverzerrungsregelschaltung (104) wie in Anspruch 1 definiert und so konfiguriert, dass sie ein Vorverzerrungsaufhebungsregelsignal und ein Modulationsvorspannungsregelsignal bereitstellt, wobei:

    der Empfänger (110) so konfiguriert ist, dass er das durch den Modulator ausgegebene modulierte optische Signal empfängt;

    das Filter (115; 116) so konfiguriert ist, dass es die Intermodulationsverzerrung aus dem modulierten optischen Signal filtert, um die erste Verzerrungskomponente zu erhalten;

    der Verzerrungsgenerator (111; 112) so konfiguriert ist, dass er ein Hochfrequenzeingangssignal aus dem Vorverzerrer empfängt und die zweite Verzerrungskomponente in Reaktion auf das Hochfrequenzeingangssignal erzeugt;

    der Mischer (117; 118) so konfiguriert ist, dass er ein Produkt der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente synchron demoduliert, um das Korrektursignal zu erhalten;

    die Schaltung weiterhin ein Tiefpassfilter (119; 120) aufweist; und

    das Tiefpassfilter (119; 120) und der Integrator (121; 122) das Vorverzerrungsaufhebungsregelsignal und das Modulationsvorspannungsregelsignal in Reaktion auf die Restintermodulationsverzerrung im Ausgangssignal des elektrooptischen Modulators erzeugen;

    wobei der Vorverzerrer das Verzerrungsaufhebungssignal in Reaktion auf das Vorverzerrungsaufhebungsregelsignal modifiziert und wobei eine Vorspannung des elektrooptischen Modulators in Reaktion auf das Modulationsvorspannungsregelsignal eingestellt wird, wodurch die Verzerrung des modifizierten optischen Signals verringert wird.
  3. Ein Verfahren der adaptiven Vorverzerrungsregelung für optische externe Modulation, das folgende Schritte umfasst:

    Erzeugen eines Vorverzerrungssignals in Reaktion auf ein zu übertragendes Hochfrequenzeingangssignal;

    Modulieren eines optischen Signals unter Verwendung des Vorverzerrungssignals;

    Übertragen des modulierten optischen Signals;

    Empfangen des modulierten optischen Signals;

    Filtern des modulierten optischen Signals, um eine erste Verzerrungskomponente zu erhalten;

    Erzeugen einer zweiten Verzerrungskomponente unter Verwendung des Hochfrequenzeingangssignals;

    gekennzeichnet durch:

    Synchrones Demodulieren eines Produkts der ersten und der zweiten Verzerrungskomponente, um ein Fehlerkorrektursignal zu erhalten;

    Integrieren des Fehlerkorrektursignals, um ein Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen; und

    Integrieren des Fehlerkorrektursignals, um das Vorverzerrersignal zu regeln, wodurch die Verzerrung des modulierten optischen Signals verringert wird.
  4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fehlerkorrektursignal ein Korrektursignal zweiter Ordnung und ein Korrektursignal dritter Ordnung aufweist.
  5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrektursignal zweiter Ordnung integriert wird, um das Modulatorvorspannungsregelsignal zu erzeugen und das Korrektursignal dritter Ordnung integriert wird, um das Vorverzerrersignal zu regeln.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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