CN101145851B - 优化调整接收机判决电平的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化调整接收机判决电平的装置和方法。所述装置包括接收机，所述接收机包括微处理器、电平调整单元和跨阻放大器，其特征在于，所述装置还包括信号监测单元，其中：信号监测单元，用于监测所述接收机中的信号强度，并将监测结果上报给所述微处理器；微处理器，用于根据所述监测结果确定最小调整步长值，并向所述电平调整单元下发最小调整步长值。所述方法监测接收机中的信号强度，并根据所监测的结果调节最小调整步长值。

Description

优化调整接收机判决电平的装置和方法

技术领域

本发明涉及光通信系统的接收机，尤其涉及一种优化调整接收机判决电平的装置和方法。

背景技术

目前，接收机的判决电平优化调整已成为密集波分复用系统提高系统性能的一项重要技术，它可有效降低系统的误码率，提高系统的噪声容限。参见附图1，在传统的电通信系统或者背靠背的光通信系统中，信号1和信号0上的噪声基本差不多，所以判决电平可处于平均值，即50％处。但在传输后的光通信系统中，由于光放大器产生的噪声，光纤色散，以及光纤非线性效应等等因素，导致信号1的噪声大于信号0的噪声，由此需要向下调整判决电平，使之靠近信号0。

对信号1和信号0等概率的光通信传输系统来说，当信号1和信号0的误码率相等时，系统可实现最小误码率。在前向纠错系统中，当判决电平高于优化判决电平时，纠正1的个数多于纠正0的个数；反之，当判决电平低于优化判决电平时，纠正0的个数多于纠正1的个数。通常利用前向纠错提供的信息作为判决电平调整的判据。

判决电平调整方案根据参数调整的位置可分为两种：一种是位于带自动增益调整的限幅放大器之后，时钟数据恢复之前，由于有自动增益控制功能，在接收机的输入光功率范围内，输出恒定电平的信号，这种方法直接调整判决电平；另外一种是位于跨阻放大器的差分输出端，处于限幅放大器之前，这种方法间接调整判决电平，参见附图2，输入光信号依次经过光电探测器、跨阻放大器、限幅放大器、时钟数据恢复/解复用器、前向纠错等单元，其中前向纠错、判决电平调整控制和跨阻放大器之间构成闭环控制，用以调整判决电平。因为跨阻放大器的差分输出和后续数据恢复中的判决电平相关，所以，调整跨阻放大器的差分输出，相当于调整后续的数据恢复前的判决电平。由于跨阻放大器的差分输出电平不固定，通过调整差分输出电平的差值即可完成后续的判决电平调整，这种方案的优点是后续的限幅放大无需采用复杂的自动增益调整功能。

跨阻放大器的输出基本上与输入光功率成线性关系，当输入光功率较小时，跨阻放大器的差分输出的平均电压较低；当输入光功率较大时，平均电压较高。附图3是某跨阻放大器芯片的判决电平调整特性，可见：当输入信号较弱时，跨阻放大器输出电平的较小调整将导致判决电平(交叉点)的较大变化；反之亦然。目前判决电平的调整通常不考虑输入光功率对判决电平调整步长的影响，仅仅通过调整一个附加电压(调整步长固定)，线性折算为差分输出的平均电压的差值。这样有可能造成下面这种不利情况：适应于较高光功率的调整步长对较低光功率而言太大，可能无法调整到合适值，而适应较低光功率的调整步长对较高光功率而言太小，调整次数较多，效率低。

在现有技术中，利用纠错单元的0比特纠错数值和1比特纠错数值的差值与判决电平存在单调对应关系来调整判决电平，但并未涉及判决电平调整位置不同引起的措施区别。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种调节接收机判决电平最小调整步长的装置和方法，可以根据输入光功率大小自适应调整判决电平的最小调整步长。

为了解决上述问题，本发明提供了一种调节接收机判决电平最小调整步长的装置，包括接收机，所述接收机包括微处理器、电平调整单元和跨阻放大器，所述装置还包括信号监测单元，其中：

信号监测单元，用于监测所述接收机中的信号强度，并将监测结果上报给所述微处理器；

微处理器，用于根据所述监测结果确定最小调整步长值，并向所述电平调整单元下发最小调整步长值。

本发明所述的调节接收机判决电平最小调整步长的装置，其中，

所述信号监测单元监测所述接收机中的信号强度包括：所述信号监测单元监测所述跨阻放大器差分输出的平均电压Vp和Vn；

所述微处理器根据所述监测结果确定最小调整步长值包括：所述微处理器设定比例常数K，确定最小调整步长值为K×(Vp+Vn)。

本发明所述的调节接收机判决电平最小调整步长的装置，其中，

所述信号监测单元监测所述接收机中的信号强度包括：所述信号监测单元监测接收机的输入光功率；

所述微处理器根据所述监测结果确定最小调整步长值包括：设定输入光功率区间与最小调整步长的对应关系，根据所述输入光功率和所述对应关系，判断所述输入光功率处于的输入光功率区间而确定最小调整步长。

本发明提供了一种调节接收机判决电平最小调整步长的方法，监测接收机中的信号强度，并根据所监测的结果调节最小调整步长值。

本发明所述的调节接收机判决电平最小调整步长的方法，其中，

所述监测接收机中的信号强度包括：监测跨阻放大器差分输出的平均电压Vp和Vn；

所述根据所监测的结果调节接收机判决电平最小调整步长值包括：设定比例常数K，确定最小调整步长值为K×(Vp+Vn)。

本发明所述的调节接收机判决电平最小调整步长的方法，其中，

所述监测接收机中的信号强度包括：监测接收机的输入光功率；

所述根据所监测的结果调节接收机判决电平最小调整步长值包括：设定输入光功率区间与最小调整步长的对应关系，根据所述输入光功率和所述对应关系，判断所述输入光功率处于的输入光功率区间而确定最小调整步长。

本发明所述装置和方法，提出了一种改进的接收机判决电平优化调整的装置，通过实时监测信号，实现根据输入光功率大小自适应调整判决电平的最小调整步长的功能，提高了输入光功率较低时的调整精度以及输入光功率较高时的调整效率。

附图说明

图1A是现有的电通信系统或背靠背光通信系统的信号1和信号0的噪声分布；

图1B是传输后的光通信系统的信号1和信号0的噪声分布；

图2是现有的接收机判决电平优化调整装置的结构图；

图3是现有的跨阻放大器判决电平的调整特性；

图4是本发明实施例所述装置的结构图。

具体实施方式

本发明为了解决传统技术方案存在的弊端，通过以下实施例进一步阐述本发明所述的一种调节接收机判决电平最小调整步长的装置和方法，以下对具体实施方式进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明实施例所述装置通过增加信号监测单元而监测输入光信号的强度，而确定判决电平的最小调整步长。

本发明实施例所述装置由以下几部分组成，参见附图4，包括接收机和信号监测单元46，所述接收机包括光电探测器41、跨阻放大器42、线性通道和数据恢复单元43、前向纠错单元44、微处理器45、电平调整单元47。附图4中实线表示业务信号，虚线表示控制信号。输入的光信号经光电探测器41转换为微弱的电信号，然后经过跨阻放大器42完成前置放大，经过线性通道和数据恢复单元43完成放大、滤波和数据恢复，最后进入前向纠错单元44完成传输误码的检测和纠正。同时，跨阻放大器42、前向纠错单元44通过微处理器45、电平调整单元47、信号监测单元46组成判决电平优化调整的闭环控制电路。本发明实施例所述装置与现有的装置不同之处在于增加了一个信号监测单元46，该信号监测单元46用来确定判决电平的最小调整步长。

光电探测器41：完成光信号和电信号的转换。通常为光电二极管或雪崩光电二极管。

跨阻放大器42：将光电探测器输出的微弱电信号进行线性放大，包括传统的跨阻放大器和电压放大器，其中电压放大器将单端输入信号转换为差分输出信号。

线性通道和数据恢复单元43：包括限幅放大器、滤波器、数据和时钟恢复、解复用器等功能模块。其中限幅放大器无需具备自动增益控制功能。

前向纠错单元44：完成前向纠错功能，并将纠错信息上报给微处理器45。

微处理单元45：查询前向错误纠错单元44的纠错信息，并根据信号监测单元46的监测结果，对电平调整单元47下发调整量，其中最小调整步长与输入信号的强度相关。信号较小时，最小调整步长小；信号大时，最小调整步长较大。

信号监测单元46：监测跨阻放大器42内的信号强度，并将结果上报给微处理单元45。

电平调整单元47：将微处理单元45下发的电平调整量转换为跨阻放大器42的差分输出的平均电压的差值，即调整差分输出的电压平均值。

判决电平的调整方向和调整量由纠错信息决定，不在本发明专利的说明范围内。

下面应用实例对本发明所述装置的实施作进一步的详细描述：

实施例1：

接收机的信号依次经过光电探测器41，跨阻放大器42，限幅放大器，数据时钟恢复、解复用器，前向纠错单元44等部分。由跨阻放大器42，前向纠错单元44，微处理器45，信号监测单元46，电平调整单元47完成判决电平调整功能。电平调整单元47包含数模转换器和线性放大器，可以将微处理器45下发的调整量转换为跨阻放大器42差分输出的平均电压之差。信号监测单元47包含模数转换器。

信号监测单元监测跨阻放大器差分输出的平均电压Vp和Vn，最小调整步长与Vp+Vn相关，设定比例常数k，最小调整步长为k×(Vp+Vn)。k值由判决电平允许调整的范围和设计的调整总次数决定。

实施例2：

接收机的信号依次经过光电探测器41，跨阻放大器42，限幅放大器，数据时钟恢复、解复用器，前向纠错单元44等部分。由跨阻放大器42，前向纠错单元44，微处理器45，信号监测单元46，电平调整单元47完成判决电平调整功能。电平调整单元47包含数模转换器和线性放大器，可以将微处理器45下发的调整量转换为跨阻放大器42差分输出的平均电压之差。信号监测单元46由接收机的输入光功率监测单元实现，由于所有接收机都具备输入光功率检测功能，这种方法实现简单可靠。

信号监测单元47监测输入光功率。可以将输入光功率分为若干区间，每个光功率区间对应不同的最小调整步长：较小输入光功率的区间，对应的最小调整步长也较小；反之亦然。以10Gb/s的光电二极管接收机为例，可以将信号输入光功率分为三个区间：大于或等于-5dBm，小于-5dBm且大于-10dBm，小于或等于-10dBm；分别对应的最小调整步长为Δ1、Δ2、Δ3，最小调整步长满足Δ1＞Δ2＞Δ3。Δ1、Δ2、Δ3值由光电转换效率和跨阻放大倍数，判决电平允许调整的范围以及设计的调整总次数决定。

本发明实施例所述方法，通过监测接收机中的信号强度，根据所监测的结果而确定最小调整步长值。

本发明实施例所述方法是基于本发明实施例所述装置而实现的。

根据一种具体实施方式，所述监测接收机中的信号强度包括：监测跨阻放大器42差分输出的平均电压Vp和Vn；所述根据所监测的结果确定最小调整步长值包括：设定比例常数K，确定最小调整步长值为K×(Vp+Vn)。

根据另一种具体实施方式，所述监测接收机中的信号强度包括：监测接收机的输入光功率；所述根据所监测的结果确定最小调整步长值包括：设定输入光功率区间与最小调整步长的对应关系，根据所述输入光功率和所述对应关系，判断所述输入光功率处于的输入光功率区间而确定最小调整步长。

本发明实施例所述装置和方法克服了现有技术中如果接收机的放大器不含有自动增益控制功能的情况，判决电平调整处于跨阻放大器的差分输出端，其判决电平调整时最小调整步长固定的缺点，通过实时监测信号，在不同输入功率信号的情况下，可实现自适应调整判决电平的最小调整步长的功能。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变型都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种调节接收机判决电平最小调整步长的装置，包括接收机，所述接收机包括微处理器、电平调整单元和跨阻放大器，其特征在于，所述装置还包括信号监测单元，其中：

信号监测单元，用于监测所述接收机中的信号强度，并将监测结果上报给所述微处理器；

微处理器，用于根据所述监测结果确定最小调整步长值，并向所述电平调整单元下发最小调整步长值；所述最小调整步长值与信号强度相关，信号强度较小时最小调整步长值较小，信号强度较大时最小调整步长值较大。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述信号监测单元监测所述接收机中的信号强度包括：所述信号监测单元监测所述跨阻放大器差分输出的平均电压Vp和Vn；

所述微处理器根据所述监测结果确定最小调整步长值包括：所述微处理器设定比例常数K，确定最小调整步长值为K×(Vp+Vn)。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述信号监测单元监测所述接收机中的信号强度包括：所述信号监测单元监测接收机的输入光功率；

所述微处理器根据所述监测结果确定最小调整步长值包括：设定输入光功率区间与最小调整步长的对应关系，根据所述输入光功率和所述对应关系，判断所述输入光功率处于的输入光功率区间而确定最小调整步长。

4.一种调节接收机判决电平最小调整步长的方法，其特征在于，监测接收机中的信号强度，并根据所监测的结果调节最小调整步长值；所述最小调整步长值与信号强度相关，信号强度较小时最小调整步长值较小，信号强度较大时最小调整步长值较大。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述监测接收机中的信号强度包括：监测跨阻放大器差分输出的平均电压Vp和Vn；

所述根据所监测的结果调节接收机判决电平最小调整步长值包括：设定比例常数K，确定最小调整步长值为K×(Vp+Vn)。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述监测接收机中的信号强度包括：监测接收机的输入光功率；

所述根据所监测的结果调节接收机判决电平最小调整步长值包括：设定输入光功率区间与最小调整步长的对应关系，根据所述输入光功率和所述对应关系，判断所述输入光功率处于的输入光功率区间而确定最小调整步长。

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