CN108833021A - 一种突发光信号的处理方法、系统、电路及光模块 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种突发光信号的处理方法、系统、电路及光模块，包括：获取接收光功率的初始采样ADC值；判断初始采样ADC值是否大于预设门限值；若是，确定放大器的增益值为第一增益值；否则，确定放大器的增益值为第二增益值，第二增益值由MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，第二增益值大于第一增益值；根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。根据获取的初始采样ADC值与预设门限值的比较结果，确定放大器的增益值，根据增益值与初始采样ADC值可以获得对应于光功率值的目标ADC值，放大器的增益值可以通过MCU输出电平灵活控制，进而光功率接收监控动态范围可以覆盖到所有的光功率点。

Description

一种突发光信号的处理方法、系统、电路及光模块
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种突发光信号的处理方法、系统、电路及光模块。
背景技术
在无源光网络(passive optical network，PON)系统中，光网络单元(OpticalNetwork Unit，ONU)的光发射机以突发模式工作，即只在分配给它的时隙内才有功率输出，在其他时间内处于关断状态。因为激光器从关断到正常的功率输出有一个功率建立过程，这样ONU的光发射机应该采用一定的措施来减小和补偿突发时延，即突发发射技术。由于不同的0NU的突发发射到光线路终端(optical line terminal，OLT)光接收设备上的信号所经历的路径不同，传输衰减的差异很大。随着对OLT光指标的要求越来越高，OLT需要在更长的动态范围内上报精确的接收光功率监控量，因此在OLT光接收设备处必须采取相应的突发接收技术。
为了实现OLT光接收设备的突发接收，传统技术中一种方法是调整ONU的光发射机功率，使得不同ONU发出的上行信号达到OLT光设备的功率是相同的，但是这种方法成本高，而且实现起来难度大。为了解决上述问题，现有技术中对OLT光接收设备接收端的突发接收检测电路采用采样保持电路，以使得OLT光接收设备可以快速适应ONU发出的不同功率的光信号。
但是由于采样保持电路结构简单，功能单一，很难适应在大动态范围的光功率监测。尤其是极端情况下的大到饱和光功率，小到灵敏度光功率。使得采样保持电路很难覆盖所有的光功率点。
发明内容
本申请提供了一种突发光信号的处理方法、系统、电路及光模块，以解决传统的突发接收检测电路接收光功率动态范围窄的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种突发光信号的处理方法，包括：获取接收光功率的初始采样模拟数字转换(analog-to-digital converter，ADC)值；判断初始采样ADC值是否大于预设门限值；若是，确定放大器的增益值为第一增益值，第一增益值由微控制单元(microcontroller unit，MCU)所输出的第一电平驱动控制；否则，确定放大器的增益值为第二增益值，第二增益值由MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，第二增益值大于第一增益值；根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。
根据获取的初始采样ADC值与预设门限值的比较结果，确定放大器的增益值，根据增益值与初始采样ADC值可以获得对应于光功率值的目标ADC值，放大器的增益值可以通过MCU输出电平灵活控制，进而接收监控光功率动态范围可以覆盖到所有的光功率点。
第二方面，本申请实施例提供了一种突发光信号的处理系统，包括：获取模块，用于获取接收光功率的初始采样ADC值；判断模块，用于判断初始采样ADC值是否大于预设门限值；第一确定模块，用于如果初始采样ADC值大于预设门限值，确定放大器的增益值为第一增益值，第一增益值由MCU所输出的第一电平驱动控制；否则，确定放大器的增益值为第二增益值，第二增益值由MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，第二增益值大于第一增益值；第二确定模块，用于根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。
第三方面，本申请实施例提供了一种突发光信号的处理电路，包括：雪崩光电二极管(avalanche photo diode，APD)，用于将接收到的光信号转换为电信号；跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)，TIA的信号输入端连接APD的信号输出端；采样保持电路，TIA的信号输出端连接采样保持电路的信号输入端；放大器(amplifier，AMP),AMP的信号输入端连接采样保持电路的信号输出端；MCU，AMP的信号输出端连接MCU的ADC值采样端，MCU的输入输出(input/output，I/O)端连接AMP的增益信号控制端，增益信号控制端用于控制AMP的增益信号。
第四方面，本申请实施例提供了一种光模块，包括：存储器，用于存储可执行指令；突发光信号的处理电路；处理器，处理器设置在突发光信号的处理电路中，处理器执行突发光信号的处理方法，确定接收监控光功率的动态范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种突发光信号的处理方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种突发光信号的处理电路的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种突发光信号的处理系统示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请进行详细说明。
如图1所示，为本申请实施例提供一种突发光信号的处理方法的流程示意图。参见图1，所述方法包括：
S101，获取接收光功率的初始采样ADC值。
由于信号的波动性，因此接收光功率的电流可能不会一直保持不变，也会存在小范围内的波动变化。电流的波动变化，直接导致接收光功率的初始ADC值也是变化的。为了获得一个相对准确的初始采样ADC值，因此本申请实施例中获取的初始采样ADC值是多次采集获得的初始ADC均值。
具体地，预设采集次数对接收光功率的初始ADC值进行多次采集，获得多个接收光功率的初始ADC值，然后将多个接收光功率的初始ADC值进行加和操作获得一个ADC加和值，将ADC加和值除以预设采集次数，获得本申请实施例中的初始采样ADC值。例如，预设采集次数为10次，采集10次获取到的接收光功率的初始ADC值分别为512,515,513,511,512,512,516,510,509,512，计算可得初始采样ADC值为512.2。上述预设采集采集次数和每次对应的ONU的初始ADC值只是示意性的，本申请实施例不做具体限定。
S102，判断初始采样ADC值是否大于预设门限值。
在S101中获取到初始采样ADC值之后，需要判断初始采样ADC值获得一个对应的增益值，以使得光接收设备接收端能够满足接收光功率的目的。此时预设一个门限值，将上述获取到的初始采样ADC值与预设门限值进行比较。当初始采样ADC值大于预设门限值时，可以判定此时光接收设备接收端满足接收光功率的要求，当然如果初始采样ADC值等于预设门限值也是可以的。但是如果初始采样ADC值小于预设门限值时，说明光接收设备接收端不满足接收光功率的要求。
S103，如果初始采样ADC值大于预设门限值，确定放大器的增益值为第一增益值。
由上述可知，如果初始采样ADC值大于预设门限值，则说明此时光接收设备接收端能够满足当前接收光功率。此时确定第一增益值为光接收设备接收端的突发光信号处理电路中放大器的增益值。需要指出的，第一增益值即为当前放大器的增益值。
一个示意性举例，假设本申请实施例中的预设门限值为512，初始采样ADC值为S101中举例的512.2，512.2大于512，因此此时可以确定光接收设备接收端能够满足当前接收光功率。一般情况下默认放大器的增益信号设置为低，具体地，通过MCU控制输出第一电平信号控制放大器的增益信号。当增益信号设置为低时，代表小光通道，对应的放大器内的第一增益值。而且由于此时获取到的初始采样ADC值与预设门限值的比较可知，此时放大器的增益设置是合理的。
S104，如果初始采样ADC值小于预设门限值，确定放大器的增益值为第二增益值。
如果在S102中获得的比较结果中初始采样ADC值小于预设门限值，说明当前放大器的增益设置不合理，需要对放大器的增益进行调整。此时确定第二增益值作为放大器的增益值，第二增益值的设置可以保证放大器输出的ADC值大于预设门限值。
如果S103中增益信号为低，代表小光通道。但是此时放大器的增益设置不合理，因此确定了第二增益值作为放大器的增益值。很显然第二增益值大于第一增益值，第二增益值由MCU输出的第二电平驱动控制。第二电平大于第一电平，此时代表大光通道，使得放大器能够输出更高幅值的信号。
S105，根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所定的目标ADC值。
S103中确定的放大器的增益值相当于放大器当前正常工作的增益值，因此从放大器直接获取到的ADC值即为目标ADC值，也就是说此时放大器输出的信号幅值是维持不变的。S104中由于放大器的增益设置不合理，因此需要对放大器的增益进行重新确定，因此此时的目标ADC值为初始采样值与第二增益值的乘积。
例如预设门限值为512，当初始采样ADC值为大于或等于512时，是不需要对放大器的增益进行调整的，此时只需要保持放大器当前增益值即可。但是如果初始采样ADC值为341,341小于512，此时可以确定放大器的增益值设定为1.6，使得初始采样值与第二增益值的乘积大于预设门限值。
上述对于预设门限值、初始采样ADC值、第一增益值以及第二增益值的数值举例只是示意性的，本申请对上述取值不做具体限定。
由上述实施例可知，本申请提供的突发光信号的处理方法，包括：获取接收光功率的初始采样ADC值；判断初始采样ADC值是否大于预设门限值；若是，确定放大器的增益值为第一增益值，第一增益值由MCU所输出的第一电平驱动控制；否则，确定放大器的增益值为第二增益值，第二增益值由MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，第二增益值大于第一增益值；根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。根据获取的初始采样ADC值与预设门限值的比较结果，确定放大器的增益值，根据增益值与初始采样ADC值可以获得对应于光功率值的目标ADC值，放大器的增益值可以通过MCU输出电平灵活控制，进而光功率接收监控动态范围可以覆盖到所有的光功率点。
如图2所示，本申请实施例还提供了一种突发光信号的处理电路，参见图2，所述突发光信号的处理电路包括：APD、TIA、采样保持电路和MCU。
APD用于接收ONU发出的上行光信号，并且将接收到的光信号转换为电流信号。APD的信号输出端连接TIA的信号输入端，TIA接收APD发送由光信号转换的电流信号。TIA将接收到的电流信号转换为电压信号。TIA的信号输出端连接采样保持电路的信号输入端，TIA转换的电压信号传输给采样保持电路，AMP的信号输入端连接采样保持电路的信号输出端。采样保持电路又称为采样保持放大器，采样保持电路接收到TIA传输过来的电压信号后，输出一个模拟信号，模拟信号要保持基本不变，这样才能保证后续转换的精度。
AMP的信号输出端连接MCU的ADC值采样端，MCU的I/O端连接AMP的增益信号控制端。采样保持电路将模拟信号传输给AMP，AMP按照预设增益对模拟信号按照增益系数放大，MCU采集AMP的输出量进行A/D转换，获得初始采样ADC值。根据初始采样ADC值与预设门限值的比较结果，确定AMP的增益值，此时通过MCU通过I/O端控制输出电平信号输入到AMP的增益信号控制端，修改AMP的增益值，使得AMP的增益设置合理。
进一步地，采样保持电路包括：触发信号控制开关K1和保持电容C1，触发信号控制开关K1的第一端连接TIA的信号输出端,触发信号控制开关K1的第二端分别连接保持电容C1的第一端和AMP的信号输入端，保持电容C1的第二端接地。
采样保持电路能够跟踪或者保持TIA输入电信号的电平值。在理想状况下，当处于采样状态时，采样保持电路的输出信号跟随输入信号变化而变化；当处于保持状态时，采样保持电路的输出信号保持为接到保持命令的瞬间的输入信号电平值。当接收到一个触发信号后，采样保持电路进入采样状态，此时控制开关K1导通，这时保持电容C1充电，如果保持电容C1的电容值很小，保持电容C1可以在很短的时间内完成充放电，这时，输出端输出信号跟随输入信号的变化而变化；当电路处于保持状态时开关断开，这是由于开关断开，以及AMP的输入端呈高阻状态，电容放电缓慢，由于电容一端接由AMP构成的信号跟随电路，所以输出信号基本保持为断开瞬间的信号电平值。
与上述提供的突发光信号的处理方法的实施例相对应，本申请实施例还提供了一种突发光信号的处理系统。参见图3，所述系统包括：获取模块201、判断模块202、第一确定模块203和第二确定模块204。
获取模块201，用于获取接收光功率的初始采样ADC值。判断模块202，用于判断初始采样ADC值是否大于预设门限值。第一确定模块203，用于如果初始采样ADC值大于预设门限值，确定放大器的增益值为第一增益值，第一增益值由MCU所输出的第一电平驱动控制；否则，确定放大器的增益值为第二增益值，第二增益值由MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，第二增益值大于第一增益值。第二确定模块204，用于根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。
进一步地，所述获取模块201包括：采集单元和确定单元。
采集单元，用于按照预设采集次数采集多个接收光功率的初始ADC值。确定单元，用于根据预设采集次数和多个初始ADC值确定初始采样ADC值。
本申请提供的突发光信号的处理系统还包括：确定单元和光功率值确定单元。
确定单元，用于将所确定的增益值与初始采样ADC值相乘确定所述目标ADC值。光功率值确定单元用于由目标ADC值确定供光线路终端获取的光功率值。
本实施例提供的突发光信号的处理系统包括：获取模块201、判断模块202、第一确定模块203和第二确定模块204。获取模块201获取接收光功率的初始采样ADC值；判断模块202判断初始采样ADC值是否大于预设门限值；第一确定模块203，用于确定放大器的增益值。第二确定模块204，根据所确定的增益值确定与初始采样ADC值所对应的目标ADC值。根据获取的初始采样ADC值与预设门限值的比较结果，确定放大器的增益值，根据增益值与初始采样ADC值可以获得对应于光功率值的目标ADC值，放大器的增益值可以通过MCU输出电平灵活控制，进而光功率接收监控动态范围可以覆盖到所有的光功率点。
本申请实施例还提供了一种光模块，如图4所示，光模块包括：突发光信号的处理电路301、处理器302和存储器303。
处理器302设置在突发光信号的处理电路中，存储器303，用于存储可执行指令。处理器302调用存储器303中的可执行指令执行上述突发光信号的处理方法S101-S105的步骤，确定接收的光功率值。
处理器302可以是通用处理器，例如，CPU，NP或者CPU和NP的组合。处理器302也可以是微处理器(MCU)。处理器302还可以包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(ASIC)，可编程逻辑器件(PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等。
图中仅示出了一个处理器，当然，处理器302也可以根据需要，为多个MCU。处理器302，处理器302通常是控制光模块的整体功能，例如电平信号控制、光电通信。此外，处理器302可以包括一个或多个模块，处理器302和其他组件之间的交互。
存储器303可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
处理器还包括通信组件，通信组件被配置为便于光模块和其他设备之间有线或无线方式的通信。光模块可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。
示意性举例，光模块还包括内部电源组件，内部电源组件为光模块的各种组件包括突发光信号的处理电路301、处理器302、存储器303和通信组件提供电力。电源组件可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为光模块生成、管理和分配电力相关联的组件。
示意性举例，光模块还可以配置输入/输出(I/O，Input/Output)接口，I/O接口为处理器302和外围接口模块之间提供接口，也可以是与存储器303和通信组件提供的接口。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对突发光信号的处理系统、电路和光模块实施例而言，由于其中的突发光信号的处理方法基本相似于方法的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见突发光信号的处理方法实施例中的说明即可。
以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种突发光信号的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取接收光功率的初始采样模拟数字转换ADC值；
判断所述初始采样ADC值是否大于预设门限值；
若是，确定放大器的增益值为第一增益值，所述第一增益值由微控制单元MCU所输出的第一电平驱动控制；
否则，确定所述放大器的所述增益值为第二增益值，所述第二增益值由所述MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，所述第二增益值大于所述第一增益值；
根据所确定的所述增益值确定与所述初始采样ADC值所对应的目标ADC值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取接收光功率的初始采样ADC值，包括：
按照预设采集次数采集多个所述接收光功率的初始ADC值；
根据所述预设采集次数和多个所述初始ADC值确定所述初始采样ADC值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括由所述目标ADC值确定供光线路终端获取的光功率值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所确定的所述增益值与所述初始采样ADC值相乘确定所述目标ADC值。
5.一种突发光信号的处理系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取接收光功率的初始采样ADC值；
判断模块，用于判断所述初始采样ADC值是否大于预设门限值；
第一确定模块，用于如果所述初始采样ADC值大于预设门限值，确定放大器的增益值为第一增益值，所述第一增益值由MCU所输出的第一电平驱动控制；否则，确定所述放大器的所述增益值为第二增益值，所述第二增益值由所述MCU所输出的第二电平驱动控制，其中，所述第二增益值大于所述第一增益值；
第二确定模块，用于根据所确定的所述增益值确定与所述初始采样ADC值所对应的目标ADC值。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述获取模块包括：
采集单元，用于按照预设采集次数采集多个所述接收光功率的初始ADC值；
确定单元，用于根据所述预设采集次数和多个所述初始ADC值确定所述初始采样ADC值。
7.一种突发光信号的处理电路，其特征在于，包括：
雪崩光电二极管APD，用于将接收到的光信号转换为电信号；
跨阻放大器TIA，所述TIA的信号输入端连接所述APD的信号输出端；
采样保持电路，所述TIA的信号输出端连接所述采样保持电路的信号输入端；
放大器AMP,所述AMP的信号输入端连接所述采样保持电路的信号输出端；
MCU，所述AMP的信号输出端连接所述MCU的ADC值采样端，所述MCU的输入/输出I/O端连接所述AMP的增益信号控制端，所述增益信号控制端用于控制所述AMP的增益信号。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于,所述采样保持电路包括：触发信号控制开关和保持电容，所述触发信号控制开关的第一端连接所述TIA的信号输出端,所述触发信号控制开关的第二端分别连接所述保持电容的第一端和所述AMP的信号输入端，所述保持电容的第二端接地。
9.一种光模块，其特征在于，包括：
存储器，用于存储可执行指令；
如权利要求7或8所述的突发光信号的处理电路；
处理器，所述处理器设置在所述突发光信号的处理电路中，所述处理器执行如权利要求1-4任一项所述的突发光信号的处理方法，确定接收的光功率值。
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