與比特率無關的光接收機及其接收方法
2023-08-11 00:22:36 2
專利名稱：與比特率無關的光接收機及其接收方法
本申請要求於1999年8月5日向韓國工業產權局遞交的指定序號為99-32170的一件申請「Bit-Rate Independent OpticalReceiver and Method Thereof」的優先權，其內容被作為本申請的參考資料。
本發明涉及到將輸入的光信號轉換成電信號的用於數據恢復的一種光接收機，及其在光傳輸系統中的一種方法。
光傳輸系統中可以採用各種各樣的協議，例如有用於FDDI(光纖分布數據接口)，ESCON(Enterprise System CONneectivity)，光纖信道，千兆比特乙太網以及ATM(異步傳輸模式)的協議。這些協議採用各種各樣的位速率，包括125Mbps，155Mbps，200Mbps，622Mbps，1062Mbps，1.25Gbps和2.5Gbps。
光傳輸系統在這些協議和比特率當中選擇一種適當的協議/比特率。由於光信號的比特率在這種光傳輸系統中是預定的，中繼或是終端的光接收機就按照選定的協議用這種比特率工作。
圖1是一種普通的光接收機的示意性框圖。參見圖1，普通的光接收機是由一個光電(O/E)轉換器10，用來放大從O/E10輸出的電信號的一個放大器(AMP)20，用來按照輸入的光信號的比特率產生一個參考時鐘信號的時鐘發生器40，以及用來恢復從AMP20接收到的放大信號中獲得的時鐘信號和數據的一個時鐘和數據恢復(CDR)電路30構成的。
光信號按照對應的光傳輸系統中使用的單一協議用預定的比特率輸入到O/E10。這樣，光接收機就是以單一的比特率接收光信號。CDR30按照來自時鐘發生器40的比特率接收一個預定的單頻時鐘信號，並且根據這一單頻參考時鐘信號通過再整形，再生和再定時從輸入信號中恢復數據和時鐘信號。
近來，光通信系統已經從TDM(時分復用)發展到了WDM(波分復用)。WDM方案是復用不同波長的許多信道，並且在單一的光纖上傳播復用的光信號。與此相應，對在一股光纖上復用不同信道中具有不同的協議和比特率的光信號的研究工作也在進行。由於對光傳輸系統的需求不斷增大，特別是大都市中的數據業務在增大，在都市中使用的WDM系統應該具有足夠的靈活性，能夠採納主要用來處理數據業務的各種格式諸如FDDI，ESCON，光纖信道，千兆比特乙太網和ATM，以及那些從話音傳輸發展起來的SDH/SONET(同步數字系列/同步光學網絡)。
本發明提出了一種適合不同比特率光信號的所謂無協議系統。僅僅通過波形整形也就是再整形和再生而恢復光信號，不需要恢復時鐘信號。在光信號通過節點時產生的噪聲和定時抖動會降低傳輸質量。特別是在光纖網絡中使用了各種協議/比特率的情況下，由於傳輸質量下降，被限定用於再整形和再生功能的接收機或者轉發器的傳輸距離是有限的。
因此，本發明的目的之一是提供一種用來採納不同比特率的光信號的與比特率無關的光接收機及其接收方法。
本發明的另一個目的是提供一種與比特率無關的光接收機，用來從按照不同比特率接收的光信號恢復數據和時鐘信號，以及這種恢復方法。
本發明的再一個目的是提供一種與比特率無關的光接收機及其方法，它可以提高傳輸質量，增加傳輸距離。
上述和其他的目的是用一種和比特率無關的光接收機實現的。在這種和比特率無關的光接收機中，用光電轉換器將輸入的光信號轉換成電信號，用比特率識別單元對從光電轉換器接收到的電信號和相對於輸入信號延遲了預定時間的一個信號進行異或選通運算，並且由異或選通運算的信號檢測出一個比特率，一個參考時鐘發生器按照檢測到的比特率產生一個參考時鐘信號，並且用一個時鐘和數據恢復電路按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復出時鐘信號和數據。
通過以下參照附圖的具體說明就能夠理解本發明的上述和其他目的，特徵和優點，在附圖中圖1是一種普通的光接收機的示意性框圖；圖2是按照本發明一個實施例的光接收機的框圖；圖3是圖2中所示的比特率識別單元的一個框圖4A和4B是從各個功能框輸出的示意性波形，用來解釋圖3中所示的比特率識別單元的工作方式；以及圖5表示光信號的比特率相對於圖3中的濾波器的D.C電平輸出之間的關係曲線。
以下要參照附圖來描述本發明的一個最佳實施例。在以下的說明中沒有詳細描述廣泛公知的功能和結構，因為它們對本發明來說屬於不必要的細節。
按照本發明的光接收機用不同的比特率從遠程光傳輸系統中接收光信號，並且檢測接收到的光信號的比特率。它還用具有相同比特率的時鐘信號按照從接收的光信號中提取的輸入數據通過再定時恢復出接收的信號。
圖2是按照本發明一個實施例的光接收機的框圖。這種光接收機是一種沒有協議並且與比特率無關的接收機，可以用按照任何比特率接收的光信號工作。參見圖2，這種光接收機包括用來將按照任何比特率接收的光信號轉換成電信號的O/E 10，用於放大從O/E 10輸出的電信號的AMP20，用來根據接收信號識別比特率的一個比特率識別單元50，用來按照識別的比特率產生一個參考時鐘信號的參考時鐘發生器60，以及一個CDR70，它利用參考時鐘發生器60產生的參考時鐘信號根據從AMP20接收到的放大的信號恢復出時鐘信號和數據。
光信號按照一定的比特率和一定的協議被提供給O/E 10的輸入。O/E 10將輸入的光信號轉換成電信號，而它的比特率是由比特率識別單元50來識別的。與普通的情況相比，參考時鐘發生器60包括多個振蕩器，用來產生不同頻率的時鐘信號。參考時鐘發生器60有選擇地操作其內部振蕩器，按照檢測到的比特率產生一個參考時鐘信號。CDR70是一個不同於普通CDR的可編程電路，用來按照從參考時鐘發生器60接收到的參考時鐘信號對輸入信號進行再整形，再生和再定時。
比特率識別單元50根據比輸入信號延遲了預定時間的信號和通過對輸入信號和延遲信號進行異或選通運算，然後再對異或選通運算的信號進行低通濾波而產生的電壓電平來識別輸入信號的比特率。參見用來描述比特率識別單元50細節的名稱為「Method and Apparatusfor identification of transmission rate」的韓國申請第1999-1264號。以下要參照附圖具體說明這種比特率識別單元50的結構和操作方式。
圖3是圖2中所示的比特率識別單元的一個框圖，而圖4A和4B則表示從各個功能框輸出的信號，用來解釋圖3中所示的比特率識別單元的工作方式。參見圖3，4A和4B，比特率識別單元50包括一個識別信號發生器40a，用來將輸入信號延遲一個長時間周期，逐個周期比較原始信號和延遲的信號，並且產生一個檢測信號，以及一個比特率推導單元40b，用來根據從低通濾波的識別信號獲得的電壓電平確定接收信號的比特率。
識別信號發生器40a包括一個緩衝器41，用來將一個輸入信號複製成等於這一輸入信號的兩個信號，一個延遲42，用於將其中一個緩衝輸出延遲預定的時間，一個算子43用於對延遲信號和原始輸入信號執行異或選通(EXOR gating)運算，並且產生一個比特率識別信號。
在如此構成的比特率識別信號發生器40a中，由延遲42產生比輸入信號(a)延遲了預定時間D的一個信號(b)，輸入信號(a)的脈衝周期是2T。而D例如可以是T/2。算子43通過對輸入信號(a)和延遲信號(b)執行異或選通運算而產生一個檢測信號(c)。檢測信號(c)具有多個脈衝，高電平周期出現的間隔就是D。
另一方面，圖4B表示的輸入信號(a』)的比特率與圖4A中表示的輸入信號(a)不同。在圖4B中，輸入信號(a』)的比特率是圖4A所示的輸入信號(a)的四分之一，因此，輸入信號(a』)的脈衝周期T』是T的四倍。延遲42從輸入信號(a』)延遲D=T/2也就是T』/8，產生一個信號(b』)。算子43通過對輸入信號(a』)和延遲信號(b』)執行異或選通運算而產生一個檢測信號(c』)。檢測信號(c』)具有多個脈衝，高電平周期出現的間隔就是D。
在圖4A和4B之間進行比較，如果用按照相同時間周期接收的輸入信號來產生檢測信號，檢測信號(c)的脈衝數要比檢測信號(c』)多幾倍。也就是說，由於輸入信號的比特率不同，檢測信號的脈衝數量是不同的，並且脈衝數量之間的差與比特率之間的差成正比。
這樣就能通過核查在預定時間內產生的檢測信號的脈衝數檢測到比特率。然而卻難以構成能夠直接通過對檢測信號的脈衝計數而檢測出輸入信號比特率的電路，因為現有的光傳輸系統採用了以Gbp為單位的最高比特率。
為了克服這一限制，用比特率推導單元40b對檢測信號進行低通濾波，並且根據所得的電壓電平來檢測比特率。
參見圖3，比特率推導單元40b包括一個濾波器44，用於對從識別信號發生器40a的算子43接收到的檢測信號進行低通濾波，一個模-數轉換器(ADC)45，用來把從濾波器44接收到的模擬信號轉換成數位訊號，並且用一個確定器46確定ADC45的輸出的比特率。
圖5表示光信號的比特率和圖3所示的濾波器44的輸出電平之間的關係曲線。在圖5中相對於100Mbps到2.5Gbps的範圍的比特率表示了在低通濾波器44中經過低通濾波的檢測信號的電壓電平。如圖5中所示，由於電壓電平隨著比特率線性地增大，根據電壓電平就能確定比特率。
由於使用了比特率識別單元50，參考時鐘發生器60和CDR70，本發明的光接收機可以按照從光傳輸系統接收的比特率根據一個光信號檢測出比特率。
如上所述，本發明的與比特率無關的光接收機在恢復輸入信號時是根據按照一定比特率接收的光信號來檢測這一比特率。這樣就能採納不同比特率的光信號，並且根據輸入的光信號恢復出數據和時鐘信號，這樣就能提高傳輸系統的質量和傳輸距離。
另外，這種光接收機在工作中可以自動適應一種比特率。特別是在WDM傳輸系統中將這種光接收機和其他按照不同比特率工作的設備一起使用時，即使是需要改變分配給設備的波長或是系統結構，仍然不需要改變光接收機中的頻道卡。
儘管本發明是參照其具體的最佳實施例來描述的，本領域的技術人員都可以看出在不脫離附帶的權利要求書所限定的本發明的原理和範圍的條件下還可以對其形式和細節作出各種各樣的變更。
權利要求
1．一種和比特率無關的光接收機包括一個光電轉換器，用來將輸入的光信號轉換成電信號；比特率識別單元，用於對從光電轉換器接收到的電信號和相對於輸入信號延遲了預定時間的一個信號進行異或選通運算，並且由異或選通運算的信號檢測出一個比特率；一個參考時鐘發生器，按照檢測到的比特率產生一個參考時鐘信號；以及一個時鐘和數據恢復電路，按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復出時鐘信號和數據。
2．按照權利要求1的和比特率無關的光接收機，其特徵是比特率識別單元包括一個用來延遲輸入信號的識別信號發生器，逐個周期地將延遲的信號與原始輸入信號相比較，並且產生一個檢測信號，以及一個比特率推導單元，用來對檢測信號進行低通濾波，並且根據所獲的電壓電平來確定比特率。
3．按照權利要求1的和比特率無關的光接收機，其特徵是參考時鐘發生器包括多個振蕩器，用來產生不同頻率的時鐘信號，並且有選擇地操作這些振蕩器，產生與比特率識別單元檢測到的比特率相同的參考時鐘信號。
4．一種和比特率無關的光接收機，其特徵是包括一個光電轉換器，用來將輸入的光信號轉換成電信號；具有一個識別信號發生器的比特率識別單元，用於延遲輸入信號，逐個周期地將延遲的信號與原始輸入信號相比較，並且產生一個檢測信號，以及一個比特率推導單元，用來對檢測信號進行低通濾波，並且根據所獲的電壓電平來確定比特率；具有多個振蕩器的參考時鐘發生器，用來產生不同頻率的時鐘信號，有選擇地操作這些振蕩器，產生與比特率識別單元檢測到的比特率相同的參考時鐘信號；以及一個時鐘和數據恢復電路，按照參考時鐘信號根據輸入信號恢復出時鐘信號和數據。
5．按照權利要求4的和比特率無關的光接收機，其特徵是比特率識別單元的識別信號發生器包括一個緩衝器，用來將一個輸入信號分離成等於這一輸入信號的兩個信號，一個延遲，用於將其中一個緩衝輸出延遲預定的時間，以及一個算子，用於對從上述延遲接收到的延遲信號和原始輸入信號執行異或選通運算，並且輸出一個比特率檢測信號。
6．按照權利要求4的和比特率無關的光接收機，其特徵是比特率識別單元的比特率推導單元包括一個濾波器，用於對從上述算子接收到的檢測信號進行低通濾波，以及一個模-數轉換器，用來把從濾波器接收到的模擬信號轉換成數位訊號，以及一個確定器，用來根據從模-數信號接收的數位訊號確定一個比特率。
7．一種和比特率無關的光信號接收方法包括以下步驟對一個輸入信號和相對於輸入信號延遲了預定時間的一個信號進行異或選通運算，並且根據異或選通運算後的信號確定輸入信號的比特率；按照確定的比特率產生一個參考時鐘信號；以及利用參考時鐘信號從輸入信號中恢復出時鐘信號和數據。
全文摘要
一種和比特率無關的光接收機及其接收方法。在這種和比特率無關的光接收機中,用光電轉換器將輸入的光信號轉換成電信號,用比特率識別單元對從光電轉換器接收到的電信號和相對於輸入信號延遲了預定時間的一個信號進行異或選通運算,並且由E異或選通運算的信號檢測出一個比特率,一個參考時鐘發生器按照檢測到的比特率產生一個參考時鐘信號,並且用一個時鐘和數據恢復電路按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復出時鐘信號和數據。
文檔編號H04L25/48GK1283903SQ0011994
公開日2001年2月14日 申請日期2000年6月30日 優先權日1999年8月5日
發明者梁光鎮, 高俊豪, 樸吉龍, 郭鳳信 申請人:三星電子株式會社