CN104798322B - 一种光接收机的信号检测方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光接收机的信号检测装置，包括OA、Demux、N+1个光电转换器和N个电压比较器，OA将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，WDM信号由N路单波长光信号复用生成的；Demux从第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号，Demux分别从N个单波长光信号输出端口输出N路单波长光信号和1个噪声光信号输出端口输出1路噪声光信号；N+1个光电转换器分别将N路单波长光信号和1路噪声光信号转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；每个电压比较器的参考引脚接收噪声电压信号，每个电压比较器的取样引脚分别接收N路有用电压信号。本发明还提供了一种检测方法和系统，采用本发明，可有效防止光接收机的误触发。

Description

一种光接收机的信号检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光接收机的信号检测方法、装置及系统。
背景技术
TWDM PON目前已经被标准组织初步确定为下一代无源光网络的标准构架，在TWDMPON中，由于引入了额外的Demux器件，因此通常需要采用光放大器才能满足系统所需的光功率预算。
SD信号探测的实现过程如下，首先光信号经PD接收和TIA放大转变成与其功率成正比的电压信号V。该电压信号与某一预先设定的电压阈值Vth，两个电压通过一个比较器进行比较，如果V<Vth,输出为低电平，否则为高电平，触发后续一系列的接收动作。
在没有OA的OLT中，如果没有光信号入射，背景噪声水平很低，该SD信号检测装置可以较好的工作，但是在存在OA的时候，情况就会复杂。
当OA存在时，如果没有光信号入射，OA仍然会有ASE光输出，并且在某些情况下，这个ASE光的功率与有光信号入射时的光功率非常接近。因此，在没有光信号输入的情况下，TIA的电压输出V会和Vth非常接近，这样由于一些噪声的影响，就可能会产生SD信号的误触发，也就是在没有光信号入射的情况下，SD信号也输出高电平，从而导致光接收机的误动作。因此在TWDM-PON的环境下，原有的SD触发装置已经不能满足要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种光接收机的信号检测方法、装置和系统，可以有效的防止光接收的误触发动作。
本发明实施例第一方面提供了光接收机的信号检测装置，包括：
光放大器、解复用器、N+1个光电转换器和N个电压比较器，N≥2且为整数，其中，
所述光放大器将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的；
所述解复用器从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号，所述解复用器设有N个单波长光信号输出端口和1个噪声光信号输出端口，所述解复用器分别从N个单波长光信号输出端口输出N路单波长光信号和1个噪声光信号输出端口输出1路噪声光信号；
N+1个光电转换器分别将N路单波长光信号和1路噪声光信号转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
每个电压比较器的参考引脚接收所述噪声电压信号，每个电压比较器的取样引脚分别接收N路有用电压信号，若电压比较器的取样引脚上加载的有用电压信号大于参考引脚上加载的噪声电压信号，电压比较器输出高电平，否则，电压比较器输出低电平。
在第一种可能的实现方式中，所述N+1个光电转换器包括N+1个光电探测器和N+1个跨阻放大器，其中，
所述N+1个光电探测器分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
所述N+1个跨阻放大器分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和将1路噪声电压信号。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述解复用器中设有光滤波器，所述光滤波器滤除所述第一光信号中的N路单波长光信号生成噪声光信号，并将所述噪声光信号从所述噪声光信号输出端口输出。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，与所述解复用器的噪声光信号输出端口连接的光电探测器为PIN管，所述PIN管与所述噪声光信号输出端口之间至少连接两条光支路。
本发明第二方面提供了一种光信号接收系统，包括光网络单元ONU、第一方面提供的任意一种信号检测装置和光接收机；
所述ONU的输出端与所述光放大器的输入端连接，每个电压比较器的输出端连接所述光接收机，若所述光接收机检测到任意一个电压比较器的输出端输出高电平时，启动接收动作。
本发明第三方面提供了一种光接收机的信号检测方法，包括：
将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的，N≥2且为整数；
从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号；
将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，则在对应的第i支路上输出高电平，1≤i≤N且为整数。
在第一种可能的实现方式中，所述将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号的步骤包括：
分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和将1路噪声电压信号。
本发明第四方面提供了一种光接收接的信号检测装置，包括：
放大模块，用于将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的，N≥2且为整数；
分离模块，用于从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号；
转换模块，用于将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
输出模块，用于若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，则在对应的第i支路上输出高电平，否则输出低电平，1≤i≤N且为整数。
在第一种可能的实现方式中，所述转换模块用于：
分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和将1路噪声电压信号。
本发明第五方面提供了一种光接收系统，包括光网络单元ONU、第四方面提供的任意一种的检测装置和光接收机，所述ONU与所述接收模块连接，所述输出模块连接所述光接收机，若所述光接收机检测到任意一条支路上输出高电平时，启动接收动作。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
通过在解复用器设置噪声光信号输出端口输出噪声光信号，光电转换器将该输出端口输出的噪声光信号转换成相应的噪声电压信号，噪声电压信号作为电压比较器的参考电压，与解复用器其余的输出端口产生的有用电压信号分别进行比较产生相应的SD信号。本发明中的参考电压随着噪声光信号的变化而变化，当光放大器没有光信号输入时，电压比较器只会输出低电平，因此可以有效的避免由于噪声光信号导致的光接收机误触发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种光接收机的信号检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的一种光接收系统的结构示意图；
图3是本发明实施例的一种光接收系统的另一结构示意图；
图4是本发明实施例的一种光接收机的信号检测方法的流程示意图；
图5是本发明实施例的一种光接收机的信号检测装置的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例可应用于PON通信系统，例如，使用基于异步传输模式(ATM)的无源光网络、宽带无源光网络(BPON)、基于以太网(Ethernet)的无源光网络、基于通用成帧规程(GFP)的吉比特无源光网络(GPON)等为承载方式的通信系统。
请参照图1，为本发明实施例的一种光接收机的信号检测装置的结构示意图，在本实施例中，所述检测装置包括光放大器10、解复用器11、N+1个光电转换器(光电转换器02-光电转换器N2)和N个电压比较器(电压比较器13-电压比较器N3)，光放大器10的输出端连接解复用器11的输出端，解复用器11具有N+1个输出端口，其中N+1个输出端口由1个噪声光信号输出端口和N个单波长光信号输出端口组成，数值N等于WDM(Wavelength DivisionMultiplexing，波分复用，检测WDM)信号中复用的单波长光信号的数量。在本实施例中，假设输出端口0为噪声光信号输出端口，输出端口1-N为单波长光信号输出端口，噪声光信号输出端口输出噪声光信号，单波长光信号输出端口输出解复用器11对WDM信号解复用处理生成的单波长光信号。N+1个光电转换器的输出端口分别连接解复用器11的N+1输出端口，每个光电转换器的连接一个解复用器11的输出端口，解复用器11的噪声光信号输出端口连接的光电转换器02的输出端连接每个电压比较器的参考引脚，单波长光信号输出端口所在的光电转换器的输出端分别连接每个电压比较器的取样引脚。
光电转换器用于将输入的光信号转换成电压信号。电压比较器用于比较参考引脚上输入的参考电压和取样引脚上输入的区域的电压，若取样电压大于参考电压，电压比较器的输出端输出高电平，光接收机启动相应输出端口的接收动作，若取样电压小于阈值电压，电压比较器输出端输出低电平，光接收机不启动接收。
可选的，解复用器使用光滤波器对WDM信号中的有用光信号进行滤波，只在其噪声光信号输出端口输出噪声光信号。例如，假设WDM信号由波长为λ1、λ2、λ3和λ4四种单波长的光信号复用生成的，光滤波器滤除WDM信号中上述四种波长的光信号得到噪声光信号，并将噪声光信号由噪声光信号输出端口输出至光电转换器。
所述检测装置的工作原理为：光放大器接收到的WDM信号进行放大处理生成第一光信号，WDM信号由N个单波长光信号复用生成的，解复用器将第一光信号进行分离处理生成1路噪声光信号和N路单波长光信号，光电转换器分别将上述的光信号转换成1路噪声电压信号和N路有用电压信号，电压比较器分别比较噪声电压信号和每路有用电压信号的大小。在检测装置使用之前进行校正处理，通过增加单波长光信号的光功率使每个电压比较器输出均为高电平，使得有WDM信号输入时，光接收机启动接收解复用器的输出端口输出的单波长光信号。
光放大器10没有WDM信号输入时，光放大器10只会向解复用器11输出噪声光信号，例如，ASE(Amplified Spontaneous Emission，放大的自发辐射，简称ASE)光信号；解复用器11的噪声光信号输出端口会输出噪声光信号，由于噪声光信号的波长分布范围广，解复用器11的有用信号输出端口会输出少量的单波长光信号，该单波长光信号为噪声光信号中的一部分，对于其中任意一个比较器而言，经过光电转换器转换后，其参考引脚上的噪声电压信号会大于取样引脚上的有用电压信号，电压比较器的输出端均输出低电平，光接收机不会启动接收，能有效防止误触发。
实施本发明的实施例，通过在解复用器设置噪声光信号输出端口输出噪声光信号，光电转换器将该输出端口输出的噪声光信号转换成相应的噪声电压信号，噪声电压信号作为电压比较器的参考电压，与解复用器其余的输出端口产生的有用电压信号分别进行比较产生相应的SD(Signal Detect，信号探测，检测SD)信号。，本发明中的参考电压随着噪声光信号的变化而变化，当光放大器没有光信号输入时，电压比较器只会输出低电平，因此可以有效的避免由于噪声光信号导致的光接收机误触发。
参见图2，为本发明实施例的一种光接收系统的结构示意图，在本实施例中，该光接收系统包括ONU(Optical Network Unit，光网络单元，检测ONU)、OA(ApticalAmplifier，光放大器，检测OA)、Demux、光电转换器1-光电转换器5、电压比较器1-电压比较器4和光接收机。
ONU的输出端与OA的输出端连接，OA的输出端与Demux的输入端连接，Demux设有5个输出端口，从上往下排列依次为噪声光信号输出端口、有用信号输出端口1-有用信号输出端口4，电压比较器1-电压比较器4的参考引脚共同连接光电转换器1的输出端，光电转换器2的输出端连接电压比较器1的取样引脚，光电转换器3的输出端连接电压比较器2的取样引脚，光电转换器4的输出端连接电压比较器3的取样引脚，光电转换器5的输出端连接电压比较器4的取样引脚，电压比较器1-电压比较器4的输出端均与光接收机连接。
OA接收ONU发送的WDM信号进行放大处理生成第一光信号，WDM信号由四个波长为λ1、λ2、λ3和λ4的单波长光信号复用而成的，Demux将第一光信号进行分离处理得到1路噪声光信号和4路波长为λ1、λ2、λ3和λ4的单波长光信号，光电转换器1将噪声光信号转换成噪声电压信号Vth，光电转换器2将波长为λ1的单波长光信号转换成有用电压信号V1，光电转换器3将波长为λ2的单波长光信号转换成有用电压信号V2，光电转换器4将波长为λ3的单波长光信号转换成有用电压信号V3，光电转换器5将波长为λ4的单波长光信号转换成有用电压信号V4。电压比较比较有用电压信号与噪声电压信号的大小，例如，电压比较器1比较噪声电压信号与有用电压信号V1的大小。检测装置在使用前进行校正，调节每一路单波长光信号的光功率，使每个电压比较器上的有用电压信号大于噪声电压信号，这样电压比较器1-电压比较器4均输出高电平，光接收机检测到电压比较器输出的高电平时，就启动对应光路上的光信号的接收动作，例如，电压比较器1输出高电平，光接收机启动接收Demux的有用信号输出端口1的到波长光信号。
若ONU不发送WDM信号时，光放大器10只会向解复用器11输出噪声光信号(例如，ASE光信号)，解复用器11的噪声光信号输出端口会输出噪声光信号，由于噪声光信号的波长分布范围广，解复用器11的有用信号输出端口会输出少量的单波长光信号，该单波长光信号为噪声光信号中的一部分，对于其中任意一个比较器而言，经过光电转换器转换后，其参考引脚上的噪声电压信号会大于取样引脚上的有用电压信号，电压比较器的输出端均输出低电平，光接收机不会启动接收，能有效防止误触发。
可选的，参见图3，为本发明实施例的一种光接收系统的结构示意图，其中，Demux的噪声信号输出端口与光电转换器1之间至少存在两条光支路，光电转换器1为PIND(Positive Intrinsic Negative Diode，正本征负二极管，简称PIND)，可有效接收元器件成本，避免使用昂贵的光电器件。
参见图4，为本发明实施例的一种光接收机的信号检测方法的流程示意图，在本实施例中，所述方法包括：
S101、将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号。
具体的，检测装置的光放大器OA将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，该WDM信号由N个单波长光信号复用生成的。
S102、从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号。
具体的，检测装置的解复用器从第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号，上述分离处理可由光滤波器实现。
S103、将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号。
具体的，检测装置的光电探测器和跨阻放大器将将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号。
S103、若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，在在对应的第i支路上输出高电平，否则输出低电平。
具体的，分别比较噪声电压信号和每路有用电压信号，若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，在在对应的第i支路上输出高电平，否则输出低电平，光接收机检测到对应支路上输出的高电平时，启动接收该支路上输出的光信号。
参见图5，为本发明实施例的一种光接收机的信号检测装置的结构示意图，在本实施例中，所述信号检测装置包括放大模块10、分离模块20、转换模块30和输出模块40。
放大模块10，用于将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的，N≥2且为整数；
分离模块20，用于从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号；
转换模块30，用于将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
输出模块40，用于若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，则在对应的第i支路上输出高电平，否则输出低电平，1≤i≤N且为整数。
本发明实施例和方法项实施例属于同一构思，其带来的技术效果也相同，具体请参照方法项实施例的描述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上对本发明实施例所提供的一种光接收机的信号检测方法、装置及系统进行了详细介绍，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)

1.一种光接收机的信号检测装置，其特征在于，包括：
光放大器、解复用器、N+1个光电转换器和N个电压比较器，N≥2且为整数，其中，
所述光放大器将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的；
所述解复用器从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号，所述解复用器设有N个单波长光信号输出端口和1个噪声光信号输出端口，所述解复用器分别从N个单波长光信号输出端口输出N路单波长光信号和1个噪声光信号输出端口输出1路噪声光信号；
N+1个光电转换器分别将N路单波长光信号和1路噪声光信号转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
每个电压比较器的参考引脚接收所述噪声电压信号，每个电压比较器的取样引脚分别接收N路有用电压信号，若电压比较器的取样引脚上加载的有用电压信号大于参考引脚上加载的噪声电压信号，电压比较器输出高电平，否则，电压比较器输出低电平。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述N+1个光电转换器包括N+1个光电探测器和N+1个跨阻放大器，其中，
所述N+1个光电探测器分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
所述N+1个跨阻放大器分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述解复用器中设有光滤波器，所述光滤波器滤除所述第一光信号中的N路单波长光信号生成噪声光信号，并将所述噪声光信号从所述噪声光信号输出端口输出。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，与所述解复用器的噪声光信号输出端口连接的光电探测器为PIN管，所述PIN管与所述噪声光信号输出端口之间至少连接两条光支路。
5.一种光信号接收系统，其特征在于，包括光网络单元ONU、如权利要求1-4任一项所述的信号检测装置和光接收机；
所述ONU的输出端与所述光放大器的输入端连接，每个电压比较器的输出端连接所述光接收机，若所述光接收机检测到任意一个电压比较器的输出端输出高电平时，启动接收动作。
6.一种光接收机的信号检测方法，其特征在于，包括；
将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的，N≥2且为整数；
从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号；
将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，则在对应的第i支路上输出高电平，1≤i≤N且为整数。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号的步骤包括：
分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和将1路噪声电压信号。
8.一种光接收机的信号检测装置，其特征在于，包括：
放大模块，用于将接收到的波分复用WDM信号放大生成第一光信号，所述WDM信号由N路单波长光信号复用生成的，N≥2且为整数；
分离模块，用于从所述第一光信号分离出N路单波长光信号和1路噪声光信号；
转换模块，用于将N路单波长光信号和1路噪声光信号分别转换成N路有用电压信号和1路噪声电压信号；
输出模块，用于若第i路有用电压信号大于所述噪声电压信号，则在对应的第i支路上输出高电平，否则输出低电平，1≤i≤N且为整数。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述转换模块用于：
分别将N路单波长光信号转换成N路有用电流信号和将1路噪声光信号转换成1路噪声电流信号；
分别将N路有用电流信号和1路噪声电流信号转换成N路有用电压信号和将1路噪声电压信号。
10.一种光接收系统，其特征在于，包括光网络单元ONU、如权利要求8或9任一项所述的检测装置和光接收机，所述ONU与接收模块连接，所述输出模块连接所述光接收机，若所述光接收机检测到任意一条支路上输出高电平时，启动接收动作。
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