CN101188461B - 使光接收机能够从多个光网络单元接收信号的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于突发模式光接收机的系统、方法和计算机可读介质，其使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括从光网络单元的先前的数据流收集接收信号强度指示信息，以及基于从先前的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整光接收机以优化该光网络单元的随后进入的数据流的接收。信号强度指示可从即将到来的数据流以及在即将到来的数据流的保护时间期间被断言的信号控制电压来收集以优化进入的数据流的接收。

Description

使光接收机能够从多个光网络单元接收信号的方法和系统

相关申请的交叉引用

本专利申请是部分连续申请案并且要求2006年5月12日提交的题为“BURST MODE OPTICAL RECEIVER”的专利申请NO.11/383,110的权益，在此通过参考并入其全部内容。 

背景技术

无源光网络(PON)包括位于中心局(CO)内的光线路终端(OLT)。光线路终端利用光分路器向位于用户住处的通常以星形布置连接的多个光网络单元(ONU)提供服务。从光网络单元到光线路终端的无源光网络上的上行数据在多个光网络单元之间是时分复用的。由于每个光网络单元可位于距光线路终端的不同距离处，所以在光线路终端处看到的上行信号的幅度在光网络单元之间变化。当两个光网络单元发送处于完全不同功率级的数据的连续脉冲时将出现问题。 

当前的突发模式光接收机技术无法预测在光线路终端的接收机处看到的即将到来的数据脉冲的功率级。这造成需要长的分组前导码(preamble)以便满足光线路终端突发模式输入信号的光动态范围需求，正如在国际电信联盟(ITU)吉比特无源光网络(GPON)标准(G.984)和ITU宽带无源光网络(BPON)标准(G.983)中所规定的那样。这些长的前导码有效地浪费了无源光网络的上行带宽。目前没有方法利用媒体接入控制(MAC)来辅助光接收机或利用放大器对数据线路进行直流(DC)偏置，以获得针对不同的进入的光功率级的解决方案。MAC辅助方法调节MAC的前向查找视图(forward looking view)，因为它具有关于安排哪一个ONU接下来上行到达的特定知识，并且它能够利用该信息对接收机进行预处理。 在理论上，这样的接收机可在根本没有前导码的情况下工作。利用DC放大器电路的基于复位的方法是反应式(reactive)方法，其总是需要一定量的前导码来训练。在信号已经到达LT接收机后试图确定合适的采样阈值的典型反应式电路布局总是需要一定量的前导码来训练。 

无源光网络媒体接入控制器具有关于哪些光网络单元将以上行帧进行传输的预先知识。因此所需要的是一种电路，其中在快速调整到各种输入功率级以便缩短训练所需的前导码的需要量的任务中，使用无源光网络(PON)媒体接入控制器(MAC)来辅助突发模式光接收机(BMRX)。该较短的前导码有效地引起无源光网络上的增加的上行带宽。本发明提供一种系统、方法和计算机可读介质，其允许无源光网络媒体接入控制器辅助突发模式接收机以减小上行信元间所需的时间和上行前导码长度，这增加了无源光网络的有效带宽。 

发明内容

例如那些在ITU GPON标准(G.984)和ITU BPON标准(G.983)中所规定的无源光网络系统需要特定的突发模式光网络接收机，该接收机具有从处于不同的光功率级的多个光网络单元接收信号的能力。已经证明，接收处于不同光功率级的信号的能力是电信领域的一项挑战性设计任务。多个定制硅集成电路未能提供满足要求的解决方案。目前没有方法利用媒体接入控制器或利用放大器对数据线路进行主动地(proactively)预偏置以获得突发模式光接收机的不同的进入的光功率级的解决方案。 

光线路终端利用光分路器向位于用户住处的以星形布置连接的光网络单元提供服务。从光网络单元到光线路终端的无源光网络上的上行数据在多个光网络单元之间是时分复用的。因为每一个光网络单元可以位于离光线路终端的不同物理距离处，所以在光线路终端处看到的上行信号的幅度从一个光网络单元到下一个光网络单元 发生改变。当两个光网络单元发送处于完全不同功率级的连续数据脉冲时，获得无误差的数据接收是一项挑战。 

当前的突发模式光接收机技术无法预测在光线路终端的接收机处看到的即将到来的数据脉冲的功率级。因此需要光线路终端的接收机针对每个上行分组训练自己以便无误差地接收数据。接收机训练在称作前导码的哑数据上执行，该前导码通常是101010比特的重复序列，接收机可利用该序列调整其采样阈值但不必须正确地恢复，因为它不是真正的数据。在上行分组的实际数据净荷之前插入前导码减小了无源光网络的有效上行带宽。所需的训练时间很大程度上取决于连续的上行分组之间的幅度差异，最差情况是高幅度分组紧随低幅度分组，或相反的情况。目前，系统被设计成使用足够长的固定前导码以提供最大的幅度差(例如，15dB)。这需要相对较长的前导码，此前导码能够消耗具有多个ONU的PON中上行带宽的相当大的部分。这导致需要长的分组前导码以便满足ITU GPON标准(G.984)中规定的光线路终端突发模式输入信号所需的光动态范围。这些长的前导码极大地浪费了无源光网络上的带宽。本发明通过在训练前导码到达接收机输入前预先将正确的DC偏置施加到TIA和LIMA之间的AC耦合接口以减小所需的前导码。在本发明的一个实施方式中，MAC知道每个ONU的上行功率级并且能够在信元到达之前将耦合电容器预充电到正确的值。第二方法利用MAC来主动地加速耦合电容器的充电。通过使用媒体接入控制器数据对光线路终端的突发模式输入信号进行直流(DC)偏置可缩短前导码。该更短的前导码将有效地得到无源光网络上增加的上行带宽。 

本发明利用前面的上行信元光功率和随后的上行信元光功率的无源光网络媒体接入控制器信息来确定注入到互阻放大器(TIA)和限制放大器(LIMA)之间的耦合电容器的电荷，以便减小上行信元之间的光学器件所需的恢复时间。本发明的一个实施方式使用附图中示为FET晶体管的模拟开关，借助于来自PON MAC的精确控制脉冲宽度以注入正确的电荷量到TIA和LIMA之间的AC耦合电容 器以便为下一个上行脉冲提供穿过AC耦合电容器的正确电压。本发明的第二实施方式在由FEI切换到电容器上之前使用标准的DAC向AC耦合电容器的左侧提供正确的电压。本发明提供的优势是提供显著减小的突发模式接收机为达到均衡所需的前导码的数量。这转换成无源光网络上增加的上行带宽。 

在本发明的一个实施方式中，一种用于使光接收机能够接收来自处于不同光功率级的多个光网络单元的信号的方法包括：从光网络单元的前面的数据流收集接收信号强度指示(RSSI)信息，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整光接收机以优化该光网络单元的随后进入的数据流的接收。RSSI是针对PON上给定的ONU而在OLT的输入处的光功率级的测量。该方法还包括在预定的间隔之后估计接收信号强度指示，在利用前面所收集的接收信号强度指示来调整光接收机的同时估计接收信号强度指示，或者在利用前面所收集的接收信号强度指示来调整光接收机的同时估计接收信号强度指示。本方法另外可以包括存储所收集的接收信号强度指示信息，链接光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息，以及生成光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息的查寻表，其中收集发生在媒体接入控制器中并且其中调整从媒体接入控制器发送。本发明的另一个实施方式可以具有由系统用户在系统启动期间所规定的RSSI电平而不是由接收机内的电路所测量的RSSI电平。 

在本发明的另一个实施方式中，计算机可读介质包括指令，该指令用于从光网络单元的前面的数据流估计接收信号强度指示，链接光网络单元的所估计的接收信号强度指示，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示调整光网络接收机以优化光网络单元的随后进入的数据流的接收。计算机可读介质还可包括用于收集光网络单元的前面的数据流的接收信号强度指示的指令、用于存储所收集的接收信号强度指示信息的指令、以及用于生成光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息的查寻表的指令，其中在预定的 间隔之后发生估计，在调整光接收机的同时发生估计或在调整光接收机之后发生估计。本发明的另一个实施方式可以具有由系统用户在系统启动期间所规定的RSSI电平而不是由接收机内的电路所测量的RSSI电平。 

在又一个实施方式中，突发模式光接收机的系统包括存储器以及可通信地耦合到存储器的媒体接入控制器，该媒体接入控制器适于估计光网络单元的接收信号强度指示，以及基于接收信号强度指示信息通过施加第一控制电压、第二控制电压和第三控制电压来调整光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。该系统还可包括：第一互阻放大器，具有反相输出，该第一互阻放大器具有非反向输出；第一电阻器，连接到第一互阻放大器反向输出；第二电阻器，连接到第一互阻放大器非反向输出；第一电容器，连接到第一互阻放大器反向输出，该第一电容器与第一电阻器并联连接；第二电容器，连接到第一互阻放大器非反向输出，该第二电容器与第二电阻器并联连接；第三电容器，连接到第一电阻器，该第三电容器具有小于第一电容器的电容量；第四电容器，连接到第二电阻器，该第四电容器具有小于第二电容器的电容量；第一限制放大器，具有连接到第三电容器的反向输入和连接到第四电容器的非反向输入；第一晶体管，具有接收第一控制电压的栅极，该第一晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第一晶体管具有连接到第一电阻器的源极；第二晶体管，具有接收第二控制电压的栅极，该第二晶体管具有连接到第一晶体管源极的漏极，该第二晶体管具有接地的源极；第三晶体管，具有接收第一控制电压的栅极，该第三晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第三晶体管具有连接到第二电阻器的源极；第四晶体管，具有接收第二控制电压的栅极，该第四晶体管具有连接到所述第三晶体管源极的漏极，该第四晶体管具有接地的源极；第五晶体管，具有接收第三控制电压的栅极，该第五晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第五晶体管具有连接到第一限制放大器非反向输入的源极；以及第六晶体管，具有接收第三控制电压的栅极， 该第六晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第六晶体管具有连接到第一限制放大器反向输入的源极。 

图4中的本系统的一个可选实施方式也可以包括：第二互阻放大器，具有反向输出，该第二互阻放大器具有非反向输出；第三电阻器，连接到所述第二互阻放大器非反向输出；第五电容器，连接到第三电阻器；第四电阻器，连接到第二互阻放大器反向输出；第六电容器，连接到第四电阻器；第二限制放大器，具有连接到第五电容器的非反向输入和连接到第六电容器的反向输入；第七晶体管，具有连接到第二互阻放大器非反向输出的漏极，该第七晶体管具有连接到接收第三控制电压的复位端(reset junction)的栅极，该第七晶体管具有源极；第八晶体管，具有连接到第二互阻放大器反向输出的漏极，该第八晶体管具有连接到复位端的栅极，该第八晶体管具有源极；第五电阻器，连接到第二限制放大器非反向输入；第六电阻器，连接到第二限制放大器反向输入，该第六电阻器连接到第五电阻器；缓冲放大器，具有连接到第七晶体管源极的反向输入，该缓冲放大器反向输入连接到第八晶体管源极，该缓冲放大器输出连接到缓冲放大器反向输入，该缓冲器输出连接到第五电阻器，该缓冲器输出连接到第六电阻器，该缓冲放大器具有非反向输入；以及，第七电容器，该第七电容器接地，该第七电容器连接到缓冲放大器非反向输入。 

在图5中的本系统的又一个实施方式中，可以包括：第二互阻放大器，具有反向输出，该第二互阻放大器具有非反向输出；第三电阻器，连接到第二互阻放大器的非反向输出；第五电容器，连接到第三电阻器；第四电阻器，连接到第二互阻放大器反向输出；第六电容器，连接到第四电阻器；第二限制放大器，具有连接到第五电容器的反向输入和连接到第六电容器的非反向输入；第七晶体管，具有连接到第二互阻放大器非反向输出的漏极，该第七晶体管具有连接到接收第三控制电压的复位端的栅极，该第七晶体管具有源极；第八晶体管，具有连接到第二互阻放大器反向输出的漏极，该第八 晶体管具有连接到复位端的栅极，该第八晶体管具有源极，该第八晶体管源极连接到第七晶体管源极；第五电阻器，连接到第二限制放大器非反向输入；第六电阻器，连接到第二限制放大器反向输入，该第六电阻器连接到第五电阻器，该第六电阻器和第五电阻器的连接被连接到第八晶体管源极；第七电阻器，连接到第五和第六电阻器的连接；缓冲放大器，具有反向输入，该缓冲放大器具有连接到缓冲放大器反向输入的输出，该缓冲器输出连接到第七电阻器，该缓冲放大器具有非反向输入；第七电容器，该第七电容器接地，该第七电容器连接到缓冲放大器非反向输入；第八电容器，连接到第七晶体管的源极，该第八电容器接地；以及第九电容器，连接到第八晶体管源极，该第九电容器接地。 

在本发明的一个可选实施方式中，一种用于使用光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号的方法，包括：从光网络单元的即将到来的数据流收集接收信号强度指示，以及基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间期间将信号控制电压断言(assert)到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。本方法还包括加载收集到的接收信号强度指示，将收集到的接收信号强度指示转换为信号控制电压并基于当前信号强度指示和来自即将到来的数据流的接收信号强度指示来调节该信号控制电压，其中转换是在保护时间之前被执行的并且其中信号控制电压大致等于即将到来的数据流的共模信号电平。本方法可附加地包括在保护时间的结束处解断言(de-assert)该信号控制电压并存储接收信号强度指示，其中收集发生在媒体接入控制器中。 

在本发明的第二可选实施方式中，计算机可读介质包括指令，该指令用于从光网络单元的即将到来的数据流收集接收信号强度指示，并且基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间的开始处将第一信号控制电压断言到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收，以及在进入的数据流的接收期间断言第二信号控制电压。计算机可读介质可包括指令，该指令用于在预 定的间隔之后解断言第一信号控制电压，电压跟随第一信号控制电压的电压，并且在随后的保护时间的开始处解断言该第二信号控制电压。该计算机可读介质可附加地包括基于第一信号控制电压和第二信号控制电压切换多个能量存储单元以形成并行通路，其中对第一信号控制电压的断言发生在媒体接入控制器中并且对第二信号控制电压的断言生在媒体接入控制器中。 

在本发明的第三实施方式中，一种用于突发模式光接收机的系统包括存储器以及可通信地耦合到存储器的媒体接入控制器，其中媒体接入控制器接收光网络单元的即将到来的数据流的接收信号强度指示，基于当前的信号强度指示和即将到来的数据流的接收信号强度指示估计信号控制电压，以及基于接收信号强度指示将估计的信号控制电压施加到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。该系统还可包括：互阻放大器，具有反相输出，该互阻放大器具有非反向输出；第一电阻器，连接到第一互阻放大器反向输出；第二电阻器，连接到互阻放大器非反向输出；第一电容器，连接到互阻放大器反向输入，该第一电容器与第一电阻器并联连接；第二电容器，连接到互阻放大器非反向输出，该第二电容器与第二电阻器并联连接；第三电容器，连接到第一电阻器，该第三电容器具有小于第一电容器的电容量；第四电容器，连接到第二电阻器，该第四电容器具有小于第二电容器的电容量；第一限制放大器，具有连接到第三电容器的反向输入和连接到第四电容器的非反向输入；第一晶体管，具有接收信号控制电压的栅极，该第一晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第一晶体管具有连接到第三电容器的源极；第二晶体管，具有接收信号控制电压的栅极，该第二晶体管具有连接到电源电压的漏极，该第二晶体管具有连接到第四电容器的源极；电压跟随器，连接到媒体接入控制器，该电压跟随器具有输入和输出；第三晶体管，具有接收信号控制电压的栅极，该第三晶体管具有连接到第二电容器的漏极，该第三晶体管具有连接到电压跟随器输出的源极；以及第四晶体管，具有接收信号控制电压的栅极，该 第四晶体管具有连接到所述第一电容器的漏极，该第四晶体管具有连接到电压跟随器输出的源极。本系统可附加地包括连接到媒体接入控制器的输入和连接到电压跟随器输入的数模转换器。 

附图说明

图1示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第一实施方式； 

图2示出根据ITU G.984 GPON标准的开销协议； 

图3示出具有AC耦合但没有复位的突发模式光接收机的系统； 

图4示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第二实施方式； 

图5示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第三实施方式； 

图6示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第一方法流程图； 

图7示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第二方法流程图； 

图8示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第三方法流程图； 

图9示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第一软件流程图； 

图10示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第二软件流程图； 

图11示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第四实施方式； 

图12示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第五实施方式； 

图13示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第六实施方式； 

图14示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第四方法流程图； 

图15示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第五方法流程图； 

图16示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第三软件流程图； 

图17示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的第四软件流程图；以及 

图18示出根据本发明的实施方式的突发模式光接收机的系统的第七实施方式。 

具体实施方式

现在参照图1，示出了突发模式光接收机的第一系统10。本发明的第一实施方式包括第一互阻放大器12，该互阻放大器包括反向输出14和非反向输出16。第一电阻器18连接到第一互阻放大器反向输出而第二电阻器20连接到非反向输出。第一电容器22连接到第一互阻放大器反向输出，其中第一电容器与第一电阻器并联。第二电容器24连接到第一互阻放大器非反向输出，其中第二电容器与第二电阻器并联。第三电容器26连接到第一电阻器并且具有小于第一电容器的电容量。第四电容器28连接到第二电阻器并且具有小于第二电容器的电容量。第一限制放大器30具有反向输入32并且连接到第三电容器。第一限制放大器具有连接到第四电容器的非反向输入34。第一晶体管36具有接收第一控制电压的栅极38、连接到电源电压的漏极40、以及连接到第一电阻器的源极42。第二晶体管44具有接收第二控制电压的栅极46、连接到第一晶体管源极的漏极、以及接地的源极48。第三晶体管50具有接收第一控制电压的栅极52、连接到电源电压的漏极54、以及连接到第二电阻器的源极56。第四晶体管58具有接收第二控制电压的栅极60、连接到第三晶体管源极的漏极、以及接地的源极62。第五晶体管64具有接收第三控制 电压的栅极66、连接到电源电压的漏极68、以及连接到第一限制放大器非反向输入的源极70。第六晶体管72具有接收第三控制电压的栅极74、连接到电源电压的漏极76、以及连接到第一限制放大器反向输入的源极78。这些块或模块是软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合。 

在一个实施方式中，本发明利用无源光网络媒体接入控制器的知识以便对交流电(AC)耦合电容器进行调整从而减小光学器件所需的上行信元之间的恢复时间。在一个实施方式中，本发明不依赖于模/数(A/D)和数/模(D/A)转换器将来自媒体接入控制器的信息送入光接收机从而调整AC耦合电容器电压。在本发明的第二实施方式中使用基于DAC的方法。无源光网络媒体接入控制器利用其前面的和随后的上行信元光功率的预先知识来确定多少电荷将被注入到TIA和LIMA之间的耦合电容器内。本发明提供的优势是显著减小了突发模式接收机为达到均衡所需的前导码的数量。这转换成无源光网络上增加的上行带宽。 

本发明的左手侧是来自互阻放大器(TIA)的差分输出。右手侧器件是限制放大器(LIMA)差分输入。在典型的以太网无源光网络(EPON)型光模块中，这两个器件(TIA/LIMA)是利用类似于图3的每段差分信号(例如26和28)的单个串联电容器而彼此耦合的AC。 

由于来自TIA的输出信号具有与在TIA输入处由光电二极管所看到的平均光功率成比例的共模电压，所以TIA和LIMA是AC耦合的。LIMA要求其输入被偏置到恒定的共模电压(VBB)。因此，位于点R和点C之间的电压V R-C根据所接收的平均光功率而采取不同的值。 

当前，以太网无源光网络(EPON)设计需要大量的前导码，从而AC电容器具有充电或放电到合适的值的时间。这要花费相对较长的时间的一个原因是因为：为了避免将恶化接收机灵敏度的不需要的衰减，在LIMA输入处的偏置电路是高阻抗的。然而，LIMA的 高输入阻抗减小了可从TIA的输出所引出的电流量。正是需要该TIA输出电流将耦合电容器充电到最终值，并且将较小的电流转化为较长的时间用于电容器达到稳定。在该稳定时间期间，LIMA输入处的信号不集中在VBB，并且LIMA产生急剧的占空比失真，这将阻止时钟恢复器件激活，直到占空比失真消退为止。所需的大量前导码相当于浪费20％的上行带宽。 

本发明利用PON MAC对接收信号强度指示(RSSI)信息进行接收，以在数据流到达之前调整光接收机上的耦合电容器。 

在上行分组之间的保护时间62期间(也可参见图2中的标号84)，无源光网络媒体接入控制器将CNTL3断言(assert)到Q5和Q6晶体管。这将通过低阻抗将节点C保持在VBB。接着媒体接入控制器将向CNTL1或CNTL2施加可变宽度脉冲。CNTL1用于提升耦合电容器上的电压，而CNTL2用于降低耦合电容器上的电压。脉冲的宽度控制注入到节点B或从节点B去除的电荷的数量。通过这种方式，电压V B-C可以快速调整到3.3V和地之间的任意期望值。在短暂的时间之后，所有CNTL信号都将被解断言；然后，相对于原始信号通路，调整电路成为高阻抗，以便在正常操作期间不恶化接收机的灵敏度。因为C1＞＞C3，大部分AC耦合电压表现为跨越电容器C3(V B’-C’)，并且可由媒体接入控制器完全调整。因此电容器C1上的电压是零或非常接近零。电阻器R1用于保持电容器C1排放(被放电)。在可选实施方式中，以场效应晶体管(FET)代替电阻器R1。在一些实施方式中，包含C1和C3的双电容器方法可被去除并且作为替代可使用单个的电容器。 

该电路的特征在于预先建立媒体接入控制器的查寻表。如果前面的分组处于功率级X而下一个分组处于功率级Y，则查寻表将显示是否驱动CNTL1或CNTL2，以及驱动它多长时间。最终结果是在保护时间结束之前，耦合电容器将已经处于正确的共模电压，从而当前导码开始时，在LIMA输入处的信号已经集中在VBB附近，这将阻止LIMA的数据输出的占空比失真。 

现在参照图2，示出了开销协议80。该协议包括前面的信元数据流82，随后是保护时间84，在保护时间之后是在随后的数据流的净荷数据88之前的前导码86。 

现在参照图3，90表示带有AC耦合但没有复位的突发模式光接收机的典型的现有技术系统。该系统具有与光接收机96通信的互阻放大器92。互阻放大器连接到限制放大器94，该限制放大器依靠排放(bleed down)电阻器98来设置偏置。电容器C1和C2与R11和R12一起形成RC电路。如果可以缩短该放电时间，则在转换期间，可以节省前导码的许多字节。这可以通过利用复位电路加速电荷均衡来建立。 

现在参照图4，示出了突发模式光接收机的第二系统150。图4是不使用PON MAC来辅助训练的反应式电路。因此，本发明描述了反应式和主动式电路拓扑结构。本发明的第二实施方式包括具有反向输出154和非反向输出156的第二互阻放大器152。第三电阻器158连接到第二互阻放大器非反向输出。第五电容器160连接到第三电阻器。第四电阻器162连接到第二互阻放大器反向输出。第六电容器164连接到第四电阻器。第二限制放大器166具有连接到第五电容器的非反向输入168和连接到第六电容器的反向输入170。第七晶体管172具有连接到第二互阻放大器非反向输出的漏极、以及连接到接收第三控制电压的复位端的栅极174。第七晶体管具有源极176。第八晶体管178具有连接到第二互阻放大器反向输出的漏极以及连接到复位端的栅极。第八晶体管具有源极。第五电阻器180连接到第二限制放大器非反向输入。第六电阻器182连接到第二限制放大器反向输入。第六电阻器连接到第五电阻器。缓冲放大器184具有连接到第七晶体管源极的反向输入186、以及连接到缓冲放大器反向输入的输出188。缓冲器输出连接到第五和第六电阻器。缓冲放大器具有非反向输入190。第七电容器192接地；第七电容器连接到缓冲放大器非反向输入。 

耦合电容器被放电从而跨越电容器的静态电压将取决于输入光 功率级，这是用于限制放大器(LIMA)输入的理想偏置点。VBB在LIMA中生成，但具有有限的驱动能力。我们建议插入具有高阻抗输入和低阻抗输出的缓冲放大器，其跟踪输入电压而不加载LIMA的VBB输出。缓冲放大器的低输出阻抗(小于10ohm)将在大约1ns内对100pF电容器进行放电；这比没有复位电路快500倍。 

现在参考图5，示出突发模式光接收机的第三系统200。在本发明的第三实施方式中，第二互阻放大器202具有反向输出204和非反向输出206。第三电阻器208连接到第二互阻放大器非反向输出。第五电容器210连接到第三电阻器。第四电阻器212连接到第二互阻放大器反向输出。第六电容器214连接到第四电阻器。第二限制放大器216具有连接到第六电容器的反向输入218和连接到第五电容器的非反向输入220。第七晶体管222具有连接到第二互阻放大器非反向输出的漏极和连接到接收第三控制电压的复位端224的栅极。第七晶体管具有源极。第八晶体管226具有连接到第二互阻放大器反向输出的漏极和连接到复位端的栅极。第八晶体管具有连接到第七晶体管源极的源极。第五电阻器228连接到第二限制放大器非反向输入。第六电阻器230连接到第二限制放大器反向输入。第六电阻器连接到第五电阻器。第六电阻器和第五电阻器的联结点(junction)处连接到第八晶体管源极。第七电阻器232连接到第五和第六电阻器的连接处。缓冲放大器234具有反向输入236、以及连接到缓冲放大器反向输入和第七电阻器的输出238。缓冲放大器具有非反向输入240。第七电容器242接地并且连接到缓冲放大器非反向输入。第八电容器244连接到第七晶体管源极并且接地。第九电容器246连接到第八晶体管源极并且接地。 

本发明施加了通常为10到20ns的短时间的复位信号。耦合电容器将被充电或放电，从而在复位脉冲的结束处数据完全是可接受的。现有的解决方案将需要各种时间长度来结束转换：信元间的电平差越大，则获得可接受的数据的时间就越长。利用这种对AC耦合线路上的电容器进行充电或放电的新方法，可以显著缩短前导码，从 而得到无源光网络上更大的带宽。 

复位脉冲将在保护时间期间对前面的信元电平进行放电。当新的信元到达并且开始前导码时，仅需要几比特来将电容器充电到所需的电平。充电的速度取决于开关ON电阻和TIA输出阻抗，但通常非常短。 

现在参照图6，示出了无源光网络媒体接入控制器辅助时钟恢复的方法250的第一流程图。该方法使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括：从光网络单元的前面的数据流收集252接收信号强度指示信息，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息来调整254光接收机，以优化该光网络单元的随后进入的数据流的接收。该方法可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来实施。 

现在参照图7，示出了无源光网络媒体接入控制器辅助时钟恢复的方法260的第二流程图。该方法使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括：从光网络单元的前面的数据流收集262接收信号强度指示信息，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整264光接收机以优化光网络单元的随后进入的数据流的接收。该方法还包括利用前面所收集的接收信号强度指示信息来估计266接收信号强度指示以调整光接收机，存储268所收集的接收信号强度指示信息，链接270光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息，以及生成272光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息的查寻表。该方法可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来实施。 

现在参照图8，示出了无源光网络媒体接入控制器辅助时钟恢复的方法280的第三流程图。该方法使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括：从光网络单元的前面的数据流收集282接收信号强度指示信息，基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整284光接收机以优化光网络单元的随后进入的数据流的接收，以及在利用前面所收集的接收信号强度指示 来调整光接收机的同时估计286接收信号强度指示。该方法可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来实施。 

现在参考图9，示出了无源光网络媒体接入控制器辅助时钟恢复的方法300的第一软件流程图。该计算机可读介质包括用于以下的指令：从光网络单元的前面的数据流估计302接收信号强度指示，链接304光网络单元的所估计的接收信号强度指示信息，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整306光接收机以优化光网络单元的随后进入的数据流的接收。这些步骤通过软件实施，但在不脱离本发明的范围的前提下，这些步骤还可以通过硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来实施。 

重要的是注意到对于基于FET的方法，PON MAC应该知道用于计算将施加到FET的脉冲宽度的ONU1和ONU2上行光功率级(RSSI)。由模糊的信元所跟随的清晰的信元将需要更长的脉冲。在功率级上很靠近的上行突发可以根本不需要脉冲，或需要很短的一个脉冲。利用基于DAC的方法，PON MAC应该考虑ONU2的功率级。DAC将生成合适的电压以接收ONU2功率级并将其施加到电容器。 

现在参照图10，示出了无源光网络媒体接入控制器辅助时钟恢复的方法310的第二软件流程图。该计算机可读介质包括用于以下的指令：从前面的光网络单元的数据流估计312接收信号强度指示，链接314光网络单元的所估计的接收信号强度指示信息，以及基于从前面的数据流所接收的接收信号强度指示信息调整316光接收机以优化光网络单元的随后进入的数据流的接收。该计算机可读介质还包括用于以下的指令，收集318光网络单元的前面的数据流的接收信号强度指示信息，存储320所收集的接收信号强度指示信息，以及生成322光网络单元的所收集的接收信号强度指示信息的查寻表。这些步骤通过软件实施，但在不脱离本发明的范围的前提下，这些步骤还可以通过硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来实施。 

现在参照图11，示出了突发模式光接收机的第四系统330。本发明的第四实施方式包括存储器332和可通信地耦合336到存储器的媒体接入控制器334，该媒体接入控制器适于估计338光网络单元的接收信号强度指示342以及基于接收信号强度指示通过施加第一控制电压、第二控制电压和第三控制电压来调整340光接收机，以优化光网络单元的进入的数据流的接收。 

现在参照图12，示出突发模式光接收机的第五系统1210。本发明的第五实施方式包括：第一互阻放大器1212，具有来自通过该第一互阻放大器输入的光电二极管的输入。第一电阻器1214连接到第一互阻放大器反向输出而第二电阻器1216连接到非反向输出。第一电容器1218连接到第一互阻放大器反向输出，其中第一电容器与第一电阻器并联。第二电容器1220连接到第一互阻放大器非反向输出，其中第二电容器与第二电阻器并联。第三电容器1222，连接到第一电阻器，该第三电容器具有小于第一电容器的电容量。第四电容器1224，连接到第二电阻器，该第四电容器具有小于第二电容器的电容量。第一限制放大器1226，具有反向输入1228并且被连接到第三电容器，第一限制放大器具有连接到第四电容器的非反向输入1230。第一晶体管1232，具有接收第一控制电压的栅极1234和连接到电源电压的漏极1236，以及连接到限制放大器反向输入的源极1238。第二晶体管1240，具有接收第一控制电压的栅极1242和连接到第一晶体管源极的漏极1244以及连接到限制放大器非反向输入的源极1246。第三晶体管1248，具有接收第一控制电压的栅极1250、连接到第二电阻的漏极1252以及连接到电压跟随器1256输出的源极1254，该电压跟随器自身具有连接到数/模转换器1260的输出的非反向输入1258。第四晶体管1262具有接收第一控制电压的栅极1264、连接到第一电阻器的漏极1266以及连接到电压跟随器输出的源极1268。 

第五系统电路以先前实施方式相类似的方式操作但具有关键的优势。在本实施方式中，PON MAC不需要如同第一电路那样知道当 前操作所处于的功率级以及下一个信元的功率级的二维查寻表。在这种情况下，MAC仅需要知道下一个信元的功率级，该功率级可通过数学函数进行调节以确定施加到耦合电容器C2的所需DAC电压。在前面的信元依然在被接收的同时，MAC将针对下一个即将到来的信元的合适的数字值加载到DAC中。当前面的信元被完成并且信元间的保护间隔已开始时，信号控制1被断言。这将C2的一侧保持在Vbb，这对于限制放大器是需要的。同时，耦合电容器C2的另一侧被驱动到DAC电压。 

选择DAC电压使之以与共模信号电平相同，其将出现在当信元到达而TIA的输出变成有效时。在使用FET代替R1的实施方式中，此次将施加短的脉冲对C1放电。由于C1＞＞C2，TIA共模电压和需要输入共模电压(Vbb)的LIMA之间的偏移电压的99％以上显示穿过C2，留给穿过C1的电压近似于零。当保护时间结束并且信元前导码到达TIA输出处时，控制信号1被解断言。在短暂的瞬态调整时间后，电路将提供非失真的RX数据。由于PON MAC知道即将到来的信元的功率级，所以它知道什么电压需要位于C2上。它不会像典型现有技术EPON型接收机中那样等待TIA将C2驱动到合适的电压电平。作为替代，它使用该电路对C2预充电以在保护时间期间校正电平，从而当信元到达时，C2已经被正确地充电并为非失真接收做好准备。失真主要来自于LIMA输入处不集中在Vbb上的信号。 

现在参照图13，示出突发模式光接收机的第六系统1310。本发明的第六实施方式包括第一互阻放大器1312，具有来自通过该第一互阻放大器输入的光电二极管的输入。第一电阻器1314连接到第一互阻放大器反向输出而第二电阻器1316连接到非反向输出。第一电容器1318连接到第一互阻放大器反向输出，其中第一电容器与第一电阻器并联。第二电容器1320连接到第一互阻放大器非反向输出，其中第二电容器与第二电阻器并联。第三电容器1322，具有第一引线1324和第二引线1326。第三电容器第一引线连接到第二电阻器，该第三电容器具有小于第一电容器的电容量。在该图中，所示出的 电路的一半连接到第一互阻放大器非反向侧，而电路的另一半是对示出的电路的镜像并且被连接到互阻放大器的反向输出。第一晶体管1328，具有接收第二控制电压的栅极1330和连接到第三电容器第一引线的电源电压的漏极1332和源极1334。第二晶体管1336，具有接收第二控制电压的栅极1338和连接到第三电容器第二引线的漏极1340以及源极1342。限制放大器1344连接到第三电容器第二引线。电阻器1346连接到限制放大器。第一电压跟随器1348连接到第三电容器第一引线。第二电压跟随器1350连接到第三电容器第二引线。第三晶体管1352，具有连接到第一电压跟随器输出的漏极1354、连接到第一控制电压的栅极1356和连接到第一晶体管源极的源极1358。第三晶体管栅极连接到第四电容器1360第一引线1362。第四晶体管1368具有连接到第二晶体管源极和第四电容器第二引线的漏极1370。第四晶体管栅极1372连接到第一控制电压。第四晶体管1374连接到第二电压跟随器输出。 

第六系统电路改变了接收机AC耦合时间常数。最初控制信号都被关闭并且这里晶体管不导通。在保护时间开始时，控制1被断言。当保护时间经过并且前导码开始时，选择C2和R2具有使得C2快速采取TIA和LIMA之间的校正偏移电压的时间常数。电压跟随器将C3驱动至与C2相同的电压。依然在前导码期间，一旦C2充分的接近它的最终值时，例如时间常数2或3，在控制1被解断言后接着是对控制2的断言。这里C2和C3是并联的并且处于相同的电压。此时时间常数是(C2+C3)R2，该时间常数是相当长并且被选择使得接收机可提供72比特CID，连续数字抗扰性(consecutive digitimmunity)。该系统必须经历连续的72个1或0并且不允许LIMA输入处的共模电压漂移Vbb太远从而造成失真。控制2在整个信元接收期间保持被断言并且当保护时间开始时被解断言。本实施方式利用小电容器C2来首先获得TIA和LIMA之间的校正偏移电压。一旦该电压已知，利用电压跟随器驱动其跨越更大的电容器C3。接着C3被切换，从而C3与C2并联，以提供满足系统CID需求所必需 的长时间常数。 

现在参照图14，示出突发模式光接收的第四方法1410，包括软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合的多个块或模块。第四方法使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括：从光网络单元的即将到来的数据流收集1412接收信号强度指示，以及基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间期间将信号控制电压断言1414到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。信息的传送经由无线协议、有线协议以及无线协议和有线协议的组合中的至少一个发生。 

现在参照图15，示出突发模式光接收的第五方法1510，包括软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合的多个块或模块。第五方法使得光接收机从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号，包括：从光网络单元的即将到来的数据流收集1512接收信号强度指示，以及基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间期间将信号控制电压断言1514到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。本方法还包括加载1516收集到的接收信号强度指示，将收集到的接收信号强度指示转换1518为信号控制电压并基于当前信号强度指示和来自即将到来的数据流的接收信号强度指示来调节1520该信号控制电压，其中转换是在保护时间之前被执行的并且其中信号控制电压大致等于即将到来的数据流的共模信号电平。本方法可附加地包括在保护时间的结束处解断言1522该信号控制电压，施加1524电压脉冲以解断言信号控制电压，并存储1526接收信号强度指示，其中收集发生在媒体接入控制器中。信息的传送经由无线协议、有线协议以及无线协议和有线协议的组合中的至少一个发生。 

现在参照图16，示出了突发模式光接收的第三软件流程图1610。第三计算机可读介质包括用于以下的指令：从光网络单元的即将到来的数据流收集1612接收信号强度指示，基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间开始时将第一信号控制电压 断言1614到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收，以及在进入的数据流的接收期间断言1616第二信号控制电压。这些步骤优选地在计算机可读介质或软件中具体化但也可在固件中具体化并经硬件使用。信息的传送经由无线协议、有线协议以及无线协议和有线协议的组合中的至少一个发生。在该图中所执行的步骤可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来执行。 

现在参照图17，示出了突发模式光接收的第四软件流程图1710。第四计算机可读介质包括用于以下的指令：从光网络单元的即将到来的数据流收集1712接收信号强度指示，以及基于从即将到来的数据流接收到的接收信号强度指示在保护时间开始时将第一信号控制电压断言1714到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收，以及在进入的数据流的接收期间断言1716第二信号控制电压。计算机可读介质可包括用于以下的指令：在预定的间隔之后解断言1718第一信号控制电压，电压跟随1720第一信号控制电压和在随后保护时间的开始处解断言1722第二信号控制电压。计算机可读介质可附加地包括用于以下的指令：基于第一信号控制电压和第二信号控制电压切换1724多个能量存储单元以形成并联通路，其中对第一信号控制电压的断言发生在媒体接入控制器中并且对第二信号控制电压的断言发生在媒体接入控制器中。这些步骤优选地在计算机可读介质或软件中具体化但也可在固件中具体化并经硬件使用。信息的传送经由无线协议、有线协议以及无线协议和有线协议的组合中的至少一个发生。在该图中所执行的步骤可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来执行。 

现在参照图18，示出突发模式光接收机的系统的第七实施方式1810。突发模式光接收机的第七系统包括用于存储接收信号强度指示1814的存储器1812，以及可通信地耦合1818到存储器的媒体接入控制器1816，其中媒体接入控制器接收1820光网络单元即将到来的数据流的接收信号强度指示，基于当前信号强度指示和即将到来的信号的接收信号强度指示估计1822信号控制电压，以及基于接收 信号强度指示来施加1824估计的信号控制电压到光接收机以优化光网络单元的进入的数据流的接收。信息的传送经由无线协议、有线协议以及无线协议和有线协议的组合中的至少一个在处理器和存储器之间发生。在该图中所执行的步骤可通过软件、硬件、固件和/或软件、硬件和/或固件的组合来执行。 

尽管本发明的系统的示例性实施方式已经在附图中示出并且在以上进行了详细描述，可以理解，在不脱离由以下权利要求书所提出并限定的本发明的精神的前提下，本发明不限于所披露的实施方式，而是能够具有多个重排、改变和替换。例如，本发明的能力可通过一个或多个ONT、OLT或媒体接入控制器来部分或全面地执行。另外，这些能力可以当前方式执行或以分布式方式执行，以及在能够提供和/或接收宽带信号的任意器件上执行，或经由能够提供和/或接收宽带信号的任意器件执行。另外，尽管以特定的方式示出，但各种模块或块可以在不脱离本发明的范围的前提下重新配置。例如，由媒体接入控制器所执行功能可以是自主式的。另外，尽管以特定的方式示出，根据本发明可以使用更多或更少数目的ONT、OLT或媒体接入控制器以完成本发明，向本发明提供附加的已知特征和/或使得本发明更为有效。另外，例如，存储器通信的MAC可通过蜂窝电话、具有外部无线能力(例如无线卡)或内部无线能力(例如802.11或任意其他的802变体)的计算机接入，通过支持互联网协议的电话接入，或通过能够发送和/或接收信息的任意设备接入。这里所描述的通信经由无线协议、有线协议和/或无线协议和有线协议的组合的至少一种来进行。这里所描述的块或模块是软件、硬件和/或软件、硬件和/或固件的组合。 

Claims (14)

1.一种用于媒体接入控制器使光接收机能够从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号的方法，包括：

从光网络单元的即将到来的数据流收集接收信号强度指示；

基于从所述即将到来的数据流接收的接收信号强度指示，在保护时间期间将信号控制电压断言到所述光接收机；以及

通过所述信号控制电压对互阻放大器TIA和限制放大器LIMA之间的交流电AC耦合接口进行预先的直流DC偏置，以优化所述光网络单元的进入的数据流的接收。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括加载所述收集的接收信号强度指示。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述收集的接收信号强度指示转换为所述信号控制电压。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括基于当前的信号强度指示和来自所述即将到来的数据流的接收信号强度指示，调节所述信号控制电压。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述转换在所述保护时间之前执行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号控制电压大致等于所述即将到来的数据流的共模信号电平。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述保护时间的结束处解断言所述信号控制电压。

8.一种用于媒体接入控制器使光接收机能够从处于不同光功率级的多个光网络单元接收信号的设备，包括：

用于从光网络单元的即将到来的数据流收集接收信号强度指示的装置；

用于基于从所述即将到来的数据流接收的接收信号强度指示，在保护时间期间将信号控制电压断言所述到光接收机的装置；以及

用于通过所述信号控制电压对互阻放大器TIA和限制放大器LIMA之间的交流电AC耦合接口进行预先的直流DC偏置，以优化所述光网络单元的进入的数据流的接收的装置。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括用于加载所述收集的接收信号强度指示的装置。

10.根据权利要求8所述的设备，还包括用于将所述收集的接收信号强度指示转换为所述信号控制电压的装置。

11.根据权利要求8所述的设备，还包括基于当前的信号强度指示和来自所述即将到来的数据流的接收信号强度指示，调节所述信号控制电压的装置。

12.根据权利要求10所述的设备，其中所述转换在所述保护时间之前执行。

13.根据权利要求8所述的设备，其中所述信号控制电压大致等于所述即将到来的数据流的共模信号电平。

14.根据权利要求8所述的设备，还包括用于在所述保护时间的结束处解断言所述信号控制电压的装置。

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