CN101335571B - 光接收装置、光网络系统及光接收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种光接收装置、光网络系统及光接收方法，其中，光接收装置包括：判决电平建立模块，用于建立判决电平；判决电平保持模块，用于保持判决电平；电子开关模块，用于在SD为0时，控制TIA通过判决电平建立模块接第一LA，在SD为1时，控制TIA通过判决电平保持模块接第一LA，以将TIA接收的电信号输出到第一LA；第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出SD。使用本发明实施例提供的技术方案，使光信号的接收回路采用DC耦合，提高光接收装置的响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及光接收装置、光网络系统及光接收方法。
背景技术
现有技术中，GPON(Gigabit-capable Passive Optical Network，千兆比特容量无源光网络)OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)的光接收装置的架构如图1所示，包括：TIA(Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器)、LA(Limiting Post Amplifier，限幅放大器)和一组电子开关。其中，TIA将接收的光信号转换电信号，TIA输出的直流电平OUT/OUTQ通过交流耦合电容C1/C2耦合到LA中。为了满足突发接收强光或弱光时的数据快速恢复的要求，在LA的VREF端接一组电子开关(参见图1)，每个突发光信号到达时，给电子开关一个复位信号，使电子开关闭合，让LA的IN+/IN-端的直流电平立即恢复到VREF的直流偏置点，使交流耦合电容C1和C2两侧很快建立了直流电压差，即在较短的时间内建立了快速判决电平，使信号正常进入LA进行放大。
现有技术的缺点是：
光接收装置中TIA和LA之间使用交流AC耦合，使光接收装置的响应速度比较慢，即判决电平建立速度慢，进而导致LA接收信号延迟。
发明内容
本发明实施例提供一种光接收装置、光网络系统及光接收方法，使光信号的接收回路采用DC耦合，提高光接收装置的响应速度。
有鉴于此，本发明实施例提供：
一种光接收装置，包括：跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；
所述判决电平建立模块，用于建立判决电平；
所述判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
所述电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的已由光信号转换得到的电信号输出到第一LA；
所述第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
所述差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
所述D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
一种光网络系统，包括：光发射装置，光接收装置，
所述光发射装置，用于发射光信号；
所述光接收装置包括：光电转换模块、跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；
所述光电转换模块，用于接收光发射装置所发射的光信号，并将所述光信号转换成电信号后输出到TIA；
所述判决电平建立模块，用于建立判决电平；
所述判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
所述电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的电信号输出到第一LA；
所述第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
所述差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
所述D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
一种光接收方法，包括：
当接收到光信号时，复位检测信号SD为0；
将所接收的光信号转换成电信号并输入到TIA；
电子开关模块在SD信号为0时，控制所述TIA通过判决电平建立模块将所述电信号输出到第一LA；所述第一LA放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
差分带通滤波器对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
D触发器以滤波后的差分信号作为差分时钟，输出SD为1；
电子开关模块在SD信号为1时，控制所述TIA通过判决电平保持模块将TIA所接收的电信号输出到所述第一LA。
本发明实施例的光接收装置中的TIA在SD(Signal Detector，检测信号)的控制下通过判决电平建立模块或判决电平保持模块接第一LA，其中，SD是由第一LA的差分输出经差分带通滤波器滤波后分别作为D触发器的差分时钟，所得到的D触发器的输出，由于光接收装置采用的是DC耦合，所以其判决电平建立速度快，第一LA能快速接收电信号，使光接收装置的响应速度快。
附图说明
图1是现有技术提供的光接收装置结构图；
图2是本发明实施例一提供的光接收装置结构图；
图3是本发明实施例二提供的光接收装置结构图；
图4是本发明实施例三提供的光网络系统结构图；
图5是本发明实施例四提供的光接收方法流程图。
具体实施方式
参阅图2，本发明实施例一提供一种光接收装置，包括：跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；
所述判决电平建立模块，用于建立判决电平；
所述判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
所述电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的已由光信号转换得到的电信号输出到第一LA；
所述第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
所述差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
所述D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
下面对判决电平建立相关信息作简单介绍：
在无源光网络中，各个光发送装置发送的光信号经过不同长度的光纤，进入光接收装置的光包的幅度相差很大，所以需要采用动态门限的光接收装置，即光接收装置必须根据每个光信号的强度实时调整判决门限，以适用对各种幅度不同光信号的接收数据恢复，因此需要进行快速判决电平的建立。因此本发明实施例采用：判决电平建立模块，用于建立判决电平；具体的，判决电平建立模块接收来自TIA的电信号，该电信号可以是一个直流信号和一个交流信号的叠加，把交流信号滤除，取出直流信号作为判决电平。
其中，差分带通滤波器的中心频率可以设计为上行数据速率的一半，带宽为上行数据速率的1/20，比如，上行数据速率为1.244GBit/S，那么差分带通滤波器的中心频率为1.244GHz/2，带宽为1.244GHz/20。
该实施例进一步包括：延迟单元DELAY，接D触发器的输出，用于延迟D触发器输出的检测信号SD，以保证获得稳定的SD信号。
该实施例进一步包括第二LA，该第二LA具有输出允许功能，所述第二LA的输入接所述第一LA的输出，所述第二LA的使能EN端接所述SD，当SD为0时，第二LA无输出或者输出逻辑0电平，避免将噪声传递出去，当SD为1时，第二LA正常输出所接收的信号。
在包括第二LA的光接收装置中，可选的，也可以包括延迟单元。
本发明实施例一所提供的光接收装置中的TIA在SD的控制下通过判决电平建立模块或判决电平保持模块接第一LA，其中，SD是由第一LA的差分输出经差分带通滤波模块滤波后分别作为D触发器的差分时钟，所得到的D触发器的输出，并且在接收光突发信号时，SD被复位为0；由于光接收装置的前级TIA与后级第一LA间不用电容来耦合，通过直接链接的方式来连接，利用判决电平建立模块和判决电平保持模块把前级的AC交流信号和直流信号都传送到后级，这种直流DC耦合方式，使第一LA能快速接收电信号，光接收装置的响应速度快。而且，本发明实施例采用差分带通滤波器滤波后的信号作为D触发器的差分时钟，触发D触发器输出SD信号，可以保证SD信号的触发光电平的门限比灵敏度高3dB，保证FEC(Forward Error Correction，前向纠错)测试的性能体现。
参阅图3，本发明实施例二提供一种光接收装置，该装置包括：TIA、第一LA、用于判决电平建立的第一低通滤波器LPF1、用于判决电平保持的第二低通滤波器LPF2、D触发器、延迟单元DELAY、差分带通滤波器和第二LA，电子开关模块；
其中，TIA的输出通过第一低通滤波器LPF1或第二低通滤波器LPF2接第一LA，第一LA的差分输出接差分带通滤波器，差分带通滤波器的输出作为D触发器的差分时钟，D触发器的输出接延迟单元DELAY；第二LA的输入接所述第一LA的输出，所述第二LA的EN端接入被延迟单元延迟后的SD；
本发明实施例采用LPF1建立判决电平，LPF1的滤波器参数是根据所接收的电信号的数据帧中的前导部分进行设置的，即根据所接收的电信号的数据帧中的前导部分设置LPF1的滤波截止频率。
在光电二极管接收到光突发信号后，将光突发信号转换成电信号，TIA接收电信号，此时SD被复位为0，电子开关模块控制电子开关闭合，使TIA的输出OUT接LPF1，LPF1根据所接收的电信号的数据帧中的前导部分设置了滤波器参数，将所接收的电信号中的交流信号滤除，以建立判决电平，使来自TIA的电信号正常进入到第一LA进行放大；
第一LA放大通过TIA后的电信号，并输出正确的差分信号RX+/RX-；
为了过滤信号中的噪声，在第一LA的输出与D触发器之间加入了差分带通滤波器，差分带通滤波器对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号。该差分带通滤波器的中心频率可以设计为上行数据速率的一半，带宽为上行数据速率的1/20，比如，上行数据速率为1.244GBit/S，那么差分带通滤波器的中心频率为1.244GHz/2，带宽为1.244GHz/20。
差分带通滤波器输出的滤波后的差分信号分别作为D触发器的差分时钟，触发D触发器工作，本发明实施例中D触发器的输入一直为1，所以在差分时钟的触发下，D触发器输出的SD为1；
当D触发器输出的SD为1时，电子开关模块控制电子开关打开，使TIA的输出OUT接LPF2，LPF2是用于保持判决电平的具有72CID(ConsecutiveIdentical Digit，连续相同数字)功能的滤波器，即在所接收的数据帧中最多允许有72个连续“0”或者“1”时，在少于或者等于72个连续“0”或者“1”的情况下，保持判决电平。
为了使D触发器获得稳定的SD信号，在D触发器的输出接延迟单元DELAY，用于延迟D触发器输出的检测信号SD，以保证获得稳定的SD信号。
为了在无光信号输入时，避免将噪声输出，在第一LA的输出端接第二LA；第二LA具有输出允许功能，其中，第二LA的输入接第一LA的输出、第二LA的EN端接D触发器的输出SD；当SD为0时，第二LA无输出或者输出逻辑0电平，避免将噪声传递出去，其中，逻辑0电平表示(RX+)-(RX-)小于0；当SD为1时，第二LA正常输出所接收的信号。
本发明实施例二中的光接收装置中的TIA的输出在SD的控制下通过判决电平建立模块或判决电平保持模块接第一LA，其中，SD是由第一LA的差分输出经差分带通滤波器滤波后分别作为D触发器的差分时钟，所得到的D触发器的输出，当突发光信号到来时，复位SD信号，电子开关模块控制TIA的输出接判决电平建立模块LPF1，判决电平建立模块LPF1建立了判决电平，使第一LA具有正确的差分输出RX+/RX-，RX+/RX-作为D触发器的时钟触发D触发器工作，由于D触发器的D输入一直为1，在差分时钟输入后，D触发器立即输出1，电子开关模块控制TIA的输出通过判决电平保持模块LPF2接入到第一LA。由于光接收装置的前级TIA与后级第一LA间不用电容来耦合，通过直接链接的方式来连接，利用判决电平建立模块和判决电平保持模块把前级的AC交流信号和直流信号都传送到后级，这种直流DC耦合方式，使第一LA能快速接收电信号，光接收装置的响应速度快。而且，本发明实施例采用差分带通滤波器滤波后的信号作为D触发器的差分时钟，触发D触发器输出SD信号，可以保证SD信号的触发光电平的门限比灵敏度高3dB，保证FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错)测试的性能体现。
参阅图4，本发明实施例三提供一种光网络系统，包括：光发射装置，光接收装置，其中，光接收装置可以采用上述二个实施例中的光接收装置。光接收装置还可以包括：光电转换模块，其中光电转换模块可以是光电二极管。
具体的，光接收装置包括：光电转换模块、跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；其中，
光电转换模块，用于接收光发射装置所发射的光信号，并将所述光信号转换成电信号后输出到TIA；
判决电平建立模块，用于建立判决电平；
判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的电信号输出到第一LA；
第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
其中，所述差分带通滤波器的中心频率是第一LA输出的上行数据速率的一半。
该实施例中的光接收装置进一步包括：延迟单元DELAY，接D触发器的输出，用于延迟D触发器输出的检测信号SD，以保证获得稳定的SD信号。
该实施例中的光接收装置进一步包括第二LA，该第二LA具有输出允许功能，所述第二LA的输入接所述第一LA的输出，所述第二LA的使能EN端接所述SD，当SD为0时，第二LA无输出或者输出逻辑0电平，避免将噪声传递出去，当SD为1时，第二LA正常输出所接收的信号。
本发明实施例三中的光网络系统包括：光发射装置，光接收装置，光接收装置中的TIA在SD的控制下通过判决电平建立模块或判决电平保持模块接第一LA，其中，SD是由第一LA的差分输出经差分带通滤波模块滤波后分别作为D触发器的差分时钟，所得到的D触发器的输出，并且在接收光突发信号时，SD被复位为0；由于光接收装置的前级TIA与后级第一LA间不用电容来耦合，通过直接链接的方式来连接，利用判决电平建立模块和判决电平保持模块把前级的AC交流信号和直流信号都传送到后级，这种直流DC耦合方式，使第一LA能快速接收电信号，光接收装置的响应速度快。而且，本发明实施例采用差分带通滤波器滤波后的信号作为D触发器的差分时钟，触发D触发器输出SD信号，可以保证SD信号的触发光电平的门限比灵敏度高3dB，保证FEC(Forward Error Correction，前向纠错)测试的性能体现。
参阅图5，本发明实施例四提供一种光接收方法，包括：
步骤501、光接收装置在接收到突发光信号时，复位检测信号SD为0。
步骤502、光接收装置中的光电转换模块将所接收的光信号转换成电信号并输入到TIA。
步骤503、光接收装置中电子开关模块在SD信号为0时，控制TIA通过判决电平建立模块将所述电信号输出到第一LA；第一LA放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号。差分带通滤波器对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；D触发器以滤波后的差分信号作为差分时钟，输出SD为1。
该步骤中由于判决电平建立模块建立了判决电平，使第一LA具有正确的差分输出RX+/RX-，RX+/RX-作为D触发器的时钟触发D触发器工作，由于D触发器的D输入一直为1，所以在差分时钟输入后，D触发器立即输出1。
步骤504、电子开关模块在SD信号为1时，控制所述TIA通过判决电平保持模块将TIA所接收的电信号输出到所述第一LA。
本发明实施例四所提供的光接收方法中TIA的输出在SD的控制下通过判决电平建立模块或判决电平保持模块接第一LA，其中，SD是由第一LA的差分输出经差分带通滤波器滤波后分别作为D触发器的差分时钟，所得到的D触发器的输出，当突发光信号到来时，复位SD信号，电子开关模块控制TIA的输出接判决电平建立模块LPF1，判决电平建立模块LPF1建立了判决电平，使第一LA具有正确的差分输出RX+/RX-，RX+/RX-作为D触发器的时钟触发D触发器工作，由于D触发器的D输入一直为1，在差分时钟输入后，D触发器立即输出1，电子开关模块控制TIA的输出通过判决电平保持模块LPF2接入到第一LA。由于光接收装置的前级TIA与后级第一LA间不用电容来耦合，通过直接链接的方式来连接，利用判决电平建立模块和判决电平保持模块把前级的AC交流信号和直流信号都传送到后级，这种直流DC耦合方式，使第一LA能快速接收电信号，光接收装置的响应速度快。而且，本发明实施例采用差分带通滤波器滤波后的信号作为D触发器的差分时钟，触发D触发器输出SD信号，可以保证SD信号的触发光电平的门限比灵敏度高3dB，保证FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错)测试的性能体现。
以上对本发明实施例所提供的光接收装置、光网络系统及光接收方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种光接收装置，其特征在于，包括：跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；
所述判决电平建立模块，用于接收来自TIA的电信号，该电信号是一个直流信号和一个交流信号的叠加，把电信号中的交流信号滤除，取出直流信号作为判决电平；
所述判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
所述电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的已由光信号转换得到的电信号输出到第一LA；
所述第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
所述差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
所述D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
2.根据权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，所述判决电平建立模块包括第一低通滤波器，所述第一低通滤波器的参数是根据所述TIA输出的电信号的数据帧结构的前导部分设置的。
3.根据权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，所述判决电平保持模块包括具有72连续相同数字CID功能的第二低通滤波器。
4.根据权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，
所述差分带通滤波器的中心频率是第一LA输出的上行数据速率的一半。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光接收装置，其特征在于，该装置还包括：具有输出允许功能的第二LA，所述第二LA的输入接所述第一LA的输出，所述第二LA的输出使能端接所述SD；
所述第二LA，用于当所述SD为0时，无输出或者输出为逻辑0电平；当所述SD为1时，正常输出信号。
6.根据权利要求1-4任一项所述的光接收装置，其特征在于，该装置还包括：与D触发器的输出连接的延迟单元，用于延迟D触发器输出的检测信号SD；
所述电子开关模块，用于在延迟单元输出的检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的已由光信号转换得到的电信号输出到第一LA。
7.一种光网络系统，其特征在于，包括：光发射装置，光接收装置，
所述光发射装置，用于发射光信号；
所述光接收装置包括：光电转换模块、跨阻放大器TIA、判决电平建立模块，判决电平保持模块，第一限幅放大器LA、输入为1的D触发器，电子开关模块，差分带通滤波器；
所述光电转换模块，用于接收光发射装置所发射的光信号，并将所述光信号转换成电信号后输出到TIA；
所述判决电平建立模块，用于接收来自TIA的电信号，该电信号是一个直流信号和一个交流信号的叠加，把电信号中的交流信号滤除，取出直流信号作为判决电平；
所述判决电平保持模块，用于保持所述判决电平；
所述电子开关模块，用于在检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的电信号输出到第一LA；
所述第一LA，用于放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；
所述差分带通滤波器，用于对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
所述D触发器，用于将滤波后的差分信号作为差分时钟，输出所述SD。
8.根据权利要求7所述的光网络系统，其特征在于，
所述差分带通滤波器的中心频率是第一LA输出的上行数据速率的一半。
9.根据权利要求7或8所述的光网络系统，其特征在于，
所述光接收装置还包括：与D触发器的输出连接的延迟单元，用于延迟D触发器的输出SD；
所述电子开关模块，用于在延迟单元输出的检测信号SD为0时，控制TIA通过所述判决电平建立模块接所述第一LA，在SD为1时，控制TIA通过所述判决电平保持模块接所述第一LA，以将所述TIA接收的已由光信号转换得到的电信号输出到第一LA。
10.一种光接收方法，其特征在于，包括：
当接收到光信号时，复位检测信号SD为0；
将所接收的光信号转换成电信号并输入到TIA；
电子开关模块在SD信号为0时，控制所述TIA通过判决电平建立模块将所述电信号输出到第一LA；所述第一LA放大通过TIA后的电信号，并输出差分信号；判决电平建立模块接收来自TIA的电信号，该电信号是一个直流信号和一个交流信号的叠加，把电信号中的交流信号滤除，取出直流信号作为判决电平；
差分带通滤波器对第一LA输出的差分信号滤波，输出滤波后的差分信号；
输入为1的D触发器以滤波后的差分信号作为差分时钟，输出SD为1；
电子开关模块在SD信号为1时，控制所述TIA通过判决电平保持模块将TIA所接收的电信号输出到所述第一LA。
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2008
- 2008-07-22 CN CN2008101332456A patent/CN101335571B/zh active Active
Patent Citations (5)
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