CN106100747A - 基于pam4调制的光收发模块 - Google Patents

基于pam4调制的光收发模块 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于PAM4调制的光收发模块，其包括光发射单元和光接收单元，所述光发射单元包括第一DSP处理器、驱动器、激光器，所述光接收单元包括光接收机、第二DSP处理器，第一DSP处理器用于对第一PAM2电信号进行PAM4调制，所述驱动器用于将由第一DSP处理器进行了PAM4调制的电信号转换为驱动信号，以驱动所述激光器，所述激光器用于将所述驱动信号转换为光信号，以进行发射，所述光接收机用于接收光信号，并将光信号转换为PAM4电信号，并将其输出到所述第二DSP处理器；所述第二DSP处理器用于对从所述光接收机接收的PAM4电信号解调为第二PAM2电信号输出。

Description

基于PAM4调制的光收发模块
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及到一种基于PAM4调制的100Gb/s光收发模块。
背景技术
目前在背板、系统、以及短距离的光纤传输等中，普遍使用基于10Gb/s、25Gb/s、28Gb/s NRZ(PAM2，2电平脉冲幅度)格式的传输方式。2015年5月IEEE802.3bs 400Gbs工作组在IEEE 802.1/IEEE 802.3联合会议上确定4×100Gbps PMD格式500米传输和8x50Gbps10公里传输均采用PAM4调制技术。在相同的波特率下，PAM4的传输速度是现有方式的2倍，具有更高的传输效率。
以现有短距离传输CFP模块为例，发射链路包括4路25G的EML(电吸收调制激光器)，高速电驱动器、10:4数据转换器以及光合波器，接收链路包括光分波器，4路PIN/TIA接收机以及4:10数据转换器。
发明内容
本申请的发明人考虑将PAM4调制技术用于100Gb/s光模块中。基于PAM4调制的100Gb/s光模块，由于采用比NRZ(PAM2)更高阶的调制技术，在发射端可以减少所需激光器的数量，在接收端，相应可以减少所需接收机的数量。PAM4调制使光模块中光器件数减少，可以带来光模块组装成本降低、功耗减少以及封装尺寸减小的优点。
根据本发明的实施例，提出了一种基于PAM4调制的100Gb/s光收发模块，包括光接收单元、光发射单元、以及电接口单元、光接口单元，其中：光发射单元与电接口单元的多路高速电信号连接，其将输入的高速电信号转换为高速光信号，通过光接口单元发射高速光信号；光接收单元通过光接口单元接收高速光信号，其将输入的高速光信号转换为高速电信号输出，与电接口单元的多路高速电信号连接；光发射单元包括DSP处理器芯片、驱动器芯片、激光器芯片、波分复用器，光接收单元包括解复用器、光接收机、DSP处理器芯片。
本发明实施例是这样实现的，第一种基于PAM4调制的100Gb/s光收发模块，发射单元信号时：将接收4路的25G电信号从电接口单元输入，经过DSP处理器对电信号进行预处理和PAM4调制后，输出2路PAM4的电信号，加载到驱动器芯片上，通过2路的激光器将PAM4的电信号转换2路的光信号，通过波分复用器合波后，合成1路100G高速光信号后输出。接收单元信号时，将接收的1路的100G高速光信号通过光接口单元输入，经过解复用器转换成2路的光信号，通过2路光接收机接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为2路电信号后，经过DSP处理芯片对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、PAM4解调后转换成4路25G的电信号。
第二种基于PAM4调制的100Gb/s光收发模块，发射单元信号时：将接收的4路25G电信号从电接口单元输入，经过DSP处理器对电信号进行预处理、PAM4调制后，输出1路PAM4的电信号，加载到驱动器芯片上，通过1路的激光器将高速电信号转换1路100G的高速光信号后输出。接收单元信号时，将接收的1路100G的高速光信号通过光接口单元输入，通过光接收机接收输入光信号，并将所接收的光信号转换成为电信号后，经过DSP处理芯片对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、PAM4解调后转换成4路25G的电信号。
若采用10路10G电信号输入，通过10:4数据转换芯片将10路10G电信号转换为4路25G电信号，与电接口单元相联。
本发明的光收发模块调制方式采用PAM4调制技术，用于100G/s的光信号传输，实现100G/s光信号收发功能，减少光模块中光收发器件数的数量，从而降低器件组装成本、减少功耗以及减小器件占用空间。
附图说明
图1为本发明第一实施例的功能结构示意图；
图2为本发明第二实施例的功能结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明，由此，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。
本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
本发明的第一实施例为一种基于PAM4调制的100Gb/s光收发模块。其中，光发射单元包括DSP处理器102、驱动器103、电吸收调制激光器104、波分复用器105，光接收单元包括解复用器106、光接收机107、DSP处理器108。
本发明提供的第一实施例的功能结构示意图如图1所示。电信号接口为101，提供模块与外部系统的通信接口。
光发射单元包括电信号处理和PAM4调制的DSP处理器102、驱动器103、2路的EML104，波分复用器MUX 105。
光接收单元包括解复用器DEMUX 106，2路的PIN/TIA 107，电信号处理和PAM4解调的DSP处理器芯片108。
电信号以采用每通道25G(支持25.78Gb/s到27.97Gb/s的工作速率，简化为25G)NRZ(PAM2)信号输入为例。
电信号接口接收4路25G的NRZ(PAM2)电信号后，通过电信号接口101输入。经过DSP处理器芯片102对4路25G的PAM2电信号进行预处理和PAM4调制后，输出2路25G的PAM4电信号，加载到驱动器Driver 103上，用于对PAM4电信号进行电压和电流放大，以驱动后级的两个EML104，之后，通过2路25G的EML104将2路25G的PAM4的电信号转换2路波特率为50Gb/s的光信号(4电平光信号)，通过波分复用器MUX105将2路50Gb/s光信号合波成1路100Gb/s光信号后，输出至TX。
RX接收光信号时，将接收的1路的100Gb/s高速光信号通过解复用器DEMUX 106转换成2路的光信号50Gb/s，通过2路25G PIN/TIA 107将所接收的光信号转换成为2路电信号后，经过DSP处理器芯片108对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、PAM4解调后，转换成4路25G的NRZ电信号后输出。
若采用10路10G电信号输入，通过10:4数据转换芯片将10路10G电信号转换为4路25Gb/s的NRZ电信号，与电接口单元相联。
本发明提供的第二实施例的功能结构示意图如图2所示。由图2可知，电信号接口为201，提供模块与外部系统的通信接口。光发射单元包括电信号处理和PAM4调制的DSP处理器芯片202、驱动器芯片Driver 203、2路的4电平EML204。光接收单元包括2路的PIN/TIA205，电信号处理和PAM4解调的DSP处理器芯片206。
4路25G的NRZ(PAM2)电信号通过电信号接口201输入，经过DSP处理器芯片202对电信号进行预处理、PAM4调制后，输出1路50G的PAM4电信号，加载到驱动器芯片Driver 203上，通过1路50G的EML204将PAM4的电信号转换1路的100Gb/s光信号后，输出至TX。
RX接收光信号时，将接收的1路的100Gb/s高速光信号通过1路50G PIN/TIA 205将所接收的光信号转换成为2路电信号后，经过DSP处理器芯片206对电信号进行时钟恢复、放大、均衡、PAM4解调后，转换成4路25G的NRZ电信号输出。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于PAM4调制的光收发模块，其包括光发射单元和光接收单元，
其中，所述光发射单元包括第一DSP处理器(102、202)、驱动器(103、203)、激光器(104、204)，所述光接收单元包括光接收机(107、205)、第二DSP处理器(108、206)，
其中，第一DSP处理器(102、202)用于对第一PAM2电信号进行PAM4调制，
所述驱动器(103、203)用于将由第一DSP处理器(102)进行了PAM4调制的电信号转换为驱动信号，以驱动所述激光器(104、204)，
所述激光器(104、204)用于将所述驱动信号转换为光信号，以进行发射，
其中，所述光接收机(107、205)用于接收光信号，并将光信号转换为PAM4电信号，并将其输出到所述第二DSP处理器(108、206)；
所述第二DSP处理器(108、206)用于对从所述光接收机(107、205)接收的PAM4电信号解调为第二PAM2电信号输出。
2.根据权利要求1所述的光收发模块，其中，所述光发射单元还包括波分复用器(105)，
其中，所述第一PAM2电信号是4路25G的PAM2电信号，第一DSP处理器(102)用于将所述4路25G的PAM2电信号调制为2路25G的PAM4电信号，
所述驱动器(103)包括两路驱动器(103)，用于将所述2路25G的PAM4电信号转换为两路驱动信号，以驱动两个所述激光器(104)，
两个所述激光器(104)用于将所述驱动信号转换为2路25G的4电平光信号，并将其输出到所述波分复用器(105)，以合成1路50G的4电平光信号进行发射。
3.根据权利要求2所述的光收发模块，其中，所述光接收单元还包括解复用器(106)，用于将接收的1路50G的4电平光信号解复用为2路25G的4电平光信号，
所述光接收机(107)包括两路光接收机，用于将2路25G的4电平光信号转换为2路25G的PAM4电信号，
所述第二DSP处理器(108)用于将所述2路25G的PAM4电信号解调为4路25G的PAM2电信号输出。
4.根据权利要求1所述的光收发模块，其中，所述第一PAM2电信号是4路25G的PAM2电信号，第一DSP处理器(202)用于将所述4路25G的PAM2电信号调制为1路50G的PAM4电信号，
所述驱动器(203)用于将所述1路50G的PAM4电信号转换为驱动信号，以驱动所述激光器(204)，
所述激光器(204)用于将所述驱动信号转换为1路50G的4电平光信号，以进行发射。
5.根据权利要求4所述的光收发模块，其中，所述光接收单元用于将接收的1路50G的4电平光信号转换为1路50G的PAM4电信号，
所述第二DSP处理器(206)用于将所述1路50G的PAM4电信号解调为4路25G的PAM2电信号输出。
6.根据权利要求1至3中的一个所述的光收发模块，其中，所述激光器(104)为2路25G的电吸收调制激光器。
7.根据权利要求1、4、5中的一个所述的光收发模块，其中，所述激光器(204)为50G的电吸收调制激光器。
8.根据权利要求1至3中的一个所述的光收发模块，其中，所述光接收机(107)为2路25G的PIN/TIA。
9.根据权利要求1、4、5中的一个所述的光收发模块，其中，所述激光器(205)为50G的PIN/TIA。
10.根据权利要求1至5中的一个所述的光收发模块，其中，第一PAM2电信号为10路10G的PAM2电信号，所述光收发模块还包括10:4数据转换模块，用于将10路10G电信号转换为4路25Gb/s的PAM2电信号。
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