CN109194409A - 脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法，包括：检测到预设模式后输出相应有效检测信号的模式检测器；根据跳变模式产生相应选择信号的控制器；根据有效检测信号及选择信号产生相应的均衡脉冲信号的均衡脉冲发生器。检测数据流中各数据的跳变模式，并基于检测到的跳变模式产生相应的均衡脉冲信号，以补偿激光驱动信号的非线性。本发明通过检测数据的跳变模式来判断上升沿，下降沿的信息，针对性的提供均衡电流，通过电流输出来对激光器的非线性做一定的补偿，能改善光眼图的上升沿的过冲，同时加快下降沿的速度，并减小上升沿的抖动，大大提高光眼图的质量，实现无误码通信。

Description

脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法。
背景技术
通信行业的迅速发展，互联网+的兴起，对数据传输的带宽提出了更高的要求。然而基于传统金属介质的传输线路，由于趋肤效应、介电损耗等原因，在传输高频信号时出现的较大损耗将成为高速率数据有线传输的瓶颈。若要进行高速率的数据传输，需要运用大量的均衡技术来补偿掉线路的高频损耗，这样做的后果是提高了整个接口电路的功耗。由于光纤在高频下有着出近乎可以忽略的损耗，因此光纤不可避免的成为未来高速数据传输的理想介质。
目前光通信领域光发射机主要由两种调制方式构成，一种是直接调制激光器发射机，另一种是外部调制发射机。其中，直接调制激光器具有非线性效应，该非线性效应不仅会影响光眼图的质量（如图1所示，光眼图中波形比较混乱），而且对接收机的误码率有一定的影响；非线性主要由两方面原因构成，一方面是光功率的饱和非线性，另一方面是激光器普遍存在的弛豫震荡现象。因此，实有必要提供一种可以提高发射机光眼图质量的均衡技术来实现无误码的通信，进而降低整个光通信链路的误码率。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法，用于解决现有技术中眼图质量差、误码率高等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种脉冲产生模块，所述脉冲产生模块至少包括：
模式检测器，控制器及均衡脉冲发生器；
所述模式检测器接收数据流，对所述数据流中各数据的跳变模式进行检测，当检测到预设模式后输出相应的有效检测信号，所述预设模式包括多个；
所述控制器连接于所述模式检测器的输出端，根据所述数据流的跳变模式产生相应的选择信号，所述选择信号控制所述均衡脉冲发生器输出上拉脉冲信号或下拉脉冲信号作为均衡脉冲信号；
至少一均衡脉冲发生器，连接于所述模式检测器及所述控制器的输出端，用于根据所述有效检测信号及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号。
优选地，所述数据流中数据包括两个跳变电平；所述模式检测器包括第一上升沿有效信号产生单元、第一下降沿有效信号产生单元；所述第一上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为低电平向高电平跳变的状态；所述第一下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为高电平向低电平跳变的状态。
更优选地，所述第一上升沿有效信号产生单元包括第一与门，所述第一与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据的反信号及第二位数据、输出第一有效检测信号；所述第一下降沿有效信号产生单元包括第二与门，所述第二与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据及第二位数据的反信号，所述第二与门输出第二有效检测信号。
更优选地，所述模式检测器还包括设定模式探测单元，用于检测连续三位数据为低电平向高电平跳变后维持高电平的状态，所述设定模式探测单元包括第三与门，所述第三与门的输入端分别连接三位数据信号中的第一位数据的反信号、第二位数据及第三位数据，所述第三与门输出第三有效检测信号。
优选地，所述数据流中数据包括四个跳变电平，由低到高依次为第一电平、第二电平、第三电平及第四电平；所述模式检测器包括第二上升沿有效信号产生单元、第三上升沿有效信号产生单元、第二下降沿有效信号产生单元及第三下降沿有效信号产生单元；所述第二上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第一电平向所述第二电平、所述第三电平或所述第四电平跳变的状态；所述第三上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第二电平向所述第三电平或所述第四电平跳变的状态；所述第二下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第四电平、所述第三电平或所述第二电平向所述第一电平跳变的状态；所述第三下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第四电平向所述第二电平跳变或所述第二电平向所述第一电平跳变的状态。
更优选地，所述第二上升沿有效信号产生单元包括第一与非门及第四与门，所述第一与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第四与门的输入端分别连接所述第一与非门的输出端及连续两位数据信号中的第一位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第四与门输出第四有效检测信号；所述第三上升沿有效信号产生单元包括第一或非门及第五与门，所述第一或非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平及所述第三电平状态下的反信号，所述第五与门的输入端分别连接所述第一或非门的输出端及连续两位数据信号中的第一位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第五与门输出第五有效检测信号；所述第二下降沿有效信号产生单元包括第二与非门及第六与门，所述第二与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第六与门的输入端分别连接所述第二与非门的输出端及连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第六与门输出第六有效检测信号；所述第三下降沿有效信号产生单元包括第三与非门、第四与非门及第七与门，所述第三与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第四与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第七与门的输入端分别连接所述第三与非门的反相输出信号及所述第四与非门的输出端，所述第七与门输出第七有效检测信号。
优选地，所述控制器还接收激光温度信息，根据所述激光温度信息及所述数据流的跳变模式确定所述选择信号。
优选地，所述脉冲产生模块包括一个均衡脉冲发生器，各有效检测信号组成信号流，共用一个所述均衡脉冲发生器。
优选地，所述脉冲产生模块包括多个均衡脉冲发生器，各均衡脉冲发生器的输入端分别连接一预设模式对应的有效检测信号，各均衡脉冲发生器的输出端连接在一起，各均衡脉冲发生器输出的均衡脉冲信号强度不同。
更优选地，所述均衡脉冲发生器包括上拉脉冲选择单元、下拉脉冲选择单元、上拉脉冲产生单元及下拉脉冲产生单元；所述上拉脉冲选择单元接收所述选择信号及所述有效检测信号，所述上拉脉冲产生单元连接于所述上拉脉冲选择单元的输出端，当所述选择信号选中上拉脉冲输出且所述有效检测信号起效时，所述上拉脉冲产生单元输出上拉脉冲信号；所述下拉脉冲选择单元接收所述选择信号及所述有效检测信号，所述下拉脉冲产生单元连接于所述下拉脉冲选择单元的输出端，当所述选择信号选中下拉脉冲信号输出且所述有效检测信号起效时，所述下拉脉冲产生单元输出下拉脉冲信号。
更优选地，所述上拉脉冲选择单元包括第五与非门，所述第五与非门的输入端分别连接所述选择信号及所述有效检测信号、输出端输出上拉脉冲选择信号；所述下拉脉冲选择单元包括第二或非门，所述第二或非门的输入端分别连接所述有效检测信号的反信号及所述选择信号、输出端输出下拉脉冲选择信号。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光通信发射机系统，所述光通信发射机系统至少包括：
时钟数据恢复模块，用于对时钟和数据信号进行处理，并提供处理好的时钟和数据信息；
上述脉冲产生模块，连接于所述时钟数据恢复模块的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块的输出信号产生相应的均衡脉冲信号；
温度检测模块，连接于所述脉冲产生模块的输入端，用于测量激光温度，并将检测到的温度信号提供给所述脉冲产生模块，进而调节所述脉冲产生模块中的选择信号；
激光驱动模块，连接于所述时钟数据恢复模块的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块的输出信号产生激光驱动信号；
加法模块，连接于所述脉冲产生模块及所述激光驱动模块的输出端，所述脉冲产生模块输出的均衡脉冲信号对所述激光驱动信号进行补偿以降低传输信号的误码率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种光通信发射机的非线性均衡方法，所述光通信发射机的非线性均衡方法至少包括：
检测数据流中各数据的跳变模式，并基于检测到的跳变模式产生相应的选择信号；
基于所述跳变模式及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号，各均衡脉冲信号通过上拉或下拉的方式补偿激光驱动信号的非线性。
优选地，当数据从低电平向高电平跳变时输出下拉脉冲信号，当数据从低电平向高电平跳变且维持高电平时输出上拉脉冲信号；当数据从高电平向低电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号。
优选地，当数据从低电平向高电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号；当数据从高电平向低电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号。
优选地，所述光通信发射机的非线性均衡方法包括通过激光温度进一步调节均衡脉冲信号的电流方向，在激光温度高于预设温度的情况下，当数据从高电平向低电平跳变时输出上拉脉冲信号，当数据从低电平向高电平跳变且维持高电平时输出下拉脉冲信号。
优选地，进一步根据不同的跳变模式控制所述均衡脉冲信号的强度。
优选地，所述数据流中的数据包括两个跳变电平。
优选地，所述数据流中的数据包括四个跳变电平。
如上所述，本发明的脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法，具有以下有益效果：
本发明通过检测数据的跳变模式来判断上升沿，下降沿的信息，针对性的提供均衡电流，通过电流输出来对激光器的非线性做一定的补偿，能改善光眼图的上升沿的过冲，同时加快下降沿的速度，并减小上升沿的抖动，大大提高光眼图的质量，实现无误码通信。
附图说明
图1显示为现有技术中的光眼图示意图。
图2显示为本发明的脉冲产生模块的结构示意图。
图3显示为本发明的模式检测器的结构示意图。
图4显示为本发明的均衡脉冲发生器的结构示意图。
图5显示为本发明的非线性补偿的一种实施方式原理示意图。
图6显示为本发明的非线性补偿的另一种实施方式原理示意图。
图7显示为本发明的非线性均衡方法补偿后的光眼图示意图。
图8及图9显示为本发明的非线性补偿的又一种实施方式原理示意图。
图10及图11显示为本发明的模式检测器的另一种结构示意图。
图12显示为本发明的均衡脉冲发生器的另一种结构示意图。
图13显示为本发明的光通信发射机系统的结构示意图。
元件标号说明
1 脉冲产生模块
11 模式检测器
111 第一锁存单元
112 第二锁存单元
113 第三锁存单元
114 第一上升沿有效信号产生单元
115 第一下降沿有效信号产生单元
116 设定模式探测单元
12 控制器
13 均衡脉冲发生器
131 上拉脉冲产生单元
132 下拉脉冲产生单元
141a、143a、142b、241、243、245、247 下拉脉冲信号
142a、144a、141b、242、244、246、248 上拉脉冲信号
21 模式检测器
211 反相器
212 第四锁存单元
213 第五锁存单元
214 第二上升沿有效信号产生单元
215 第二下降沿有效信号产生单元
216 第三上升沿有效信号产生单元
217 第三下降沿有效信号产生单元
23 均衡脉冲发生器
3 时钟数据恢复模块
4 温度检测模块
5 激光驱动模块
6 加法模块
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2~图13。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
如图2所示，本实施例提供一种脉冲产生模块1，所述脉冲产生模块1包括：
模式检测器11、控制器12及均衡脉冲发生器13。
如图2所示，所述模式检测器11接收数据流，对所述数据流中各数据的跳变模式进行检测，当检测到预设模式后输出相应的有效检测信号。
具体地，如图2所示，所述数据流包括多个串行传输的数字信号，根据各数据的前后顺序记为…D1，D0，D-1…，其中，D-1表示前一数据，D0表示当前数据，D1表示后一数据。
具体地，如图3所示，所述模式检测器11包括三个锁存单元，分别为第一锁存单元111、第二锁存单元112及第三锁存单元113，其中，所述第三锁存单元113用于锁存连续三位数据中的第三位数据D1，所述第二锁存单元112用于锁存连续三位数据中的第二位数据D0，所述第一锁存单元111用于锁存连续三位数据中的第一位数据D-1。各锁存单元为边沿触发的锁存器，包括但不限于D锁存器、D触发器。所述模式检测器11还包括第一上升沿有效信号产生单元114、第一下降沿有效信号产生单元115及设定模式探测单元116。
更具体地，所述第一上升沿有效信号产生单元114检测连续两位数据为低电平向高电平跳变的状态，在本实施例中，所述第一上升沿有效信号产生单元114包括第一与门，所述第一与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据D-1的反信号及第二位数据D0，当 “D0 D-1”为“01”时，所述第一与门输出第一有效检测信号（上升沿有效检测信号），其中，反信号通过反相器获得。下表为所述第一上升沿有效信号产生单元114的真值表：
D-1 D0 上升沿有效检测信号
0 0 0
0 1 1
1 0 0
1 1 0
更具体地，所述第一下降沿有效信号产生单元115检测连续两位数据为高电平向低电平跳变的状态，在本实施例中，所述第一下降沿有效信号产生单元115包括第二与门，所述第二与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据D-1及第二位数据D0的反信号，当“D0 D-1”为“10”时，所述第二与门输出第二有效检测信号（下降沿有效检测信号），其中，反信号通过反相器获得。下表为所述第一下降沿有效信号产生单元115的真值表：
D-1 D0 下降沿有效检测信号
0 0 0
0 1 0
1 0 1
1 1 0
更具体地，所述设定模式探测单元116检测连续三位数据为低电平向高电平跳变后维持高电平的状态，在本实施例中，所述设定模式探测单元116包括第三与门，所述第三与门的输入端分别连接三位数据信号中的第一位数据D-1的反信号、第二位数据D0及第三位数据D1，当“D1D0 D-1”为“011”时，所述第三与门输出第三有效检测信号（011模式有效检测信号），其中，反信号通过反相器获得。下表为所述设定模式探测单元116的真值表：
D-1 D0 D1 011模式有效检测信号
0 0 0 0
0 1 0 0
1 0 0 0
1 1 0 0
0 0 1 0
0 1 1 1
1 0 1 0
1 1 1 0
需要说明的是，所述第一上升沿有效信号产生单元114、所述第一下降沿有效信号产生单元115及所述设定模式探测单元116的具体电路结构不限，任意可实现本实施例的逻辑关系的电路结构均适用于本实施例。在本实施例中，各有效检测信号高电平时起效，在实际使用中，可调整信号极性使各有效检测信号低电平时起效，不以本实施例为限。
需要说明的是，在本实施例中，所述设定模式探测单元116用于检测“011”模式，在实际使用中，可根据需要设定其他检测模式或只检测上升沿和下降沿，不以本实施例为限。
如图2所示，所述控制器12连接于所述模式检测器11的输出端，根据所述数据流的跳变模式产生相应的选择信号，所述选择信号控制所述均衡脉冲发生器13输出上拉脉冲信号或下拉脉冲信号作为均衡脉冲信号。
具体地，所述控制器12为可编程控制器，可根据用户定义的逻辑实现控制。所述控制器12根据所述模式检测器11输出的有效检测信号获知检测到的跳变模式，并基于所述跳变模式产生相应的选择信号，以确定上拉脉冲信号输出或下拉脉冲信号输出进行补偿。所述控制器12还接收激光温度信号，根据所述激光温度信号及所述跳变模式产生相应的选择信号，以对高温下的激光器进行补偿，提高带宽。
需要说明的是，所述选择信号如何产生，所述选择信号的电平如何影响输出信号可根据具体需要设定，不以本实施例为限。
具体地，所述控制器12包括但不限于微控制器、数字信号处理器（DSP，DigitalSignal Processor）、微处理器、应用专用集成电路（ASIC，Application-Specific Integrated Circuit）、场可编程们阵列（FPGA，Field-Programmable Gate Array）或任何适用的电子元件，在此不一一赘述。
如图2所示，所述均衡脉冲发生器13，连接于所述模式检测器11及所述控制器12的输出端，用于根据所述数据流的跳变模式及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号。
具体地，如图4所示，所述均衡脉冲发生器13包括上拉脉冲选择单元、下拉脉冲选择单元、上拉脉冲产生单元131及下拉脉冲产生单元132。
更具体地，所述上拉脉冲选择单元包括第五与非门nand5，所述第五与非门nand5的输入端分别连接选择信号及所述有效检测信号，当所述选择信号及所述有效检测信号均为高电平时，所述上拉脉冲选择单元输出上拉脉冲选择信号（低电平），所述上拉脉冲产生单元131被选中。在本实施例中，所述均衡脉冲发生器13接收的有效检测信号为所述模式检测器11检测到的三组有效检测信号组成的数据流。
更具体地，所述上拉脉冲产生单元131连接于所述第五与非门nand5的输出端，用于产生上拉脉冲信号。在本实施例中，所述上拉脉冲选择信号为低电平时，所述上拉脉冲产生单元131输出均衡脉冲信号。
更具体地，如图4所示，所述下拉脉冲选择单元包括第二或非门nor2，所述第二或非门nor2的输入端分别连接所述有效检测信号的反信号及所述选择信号，当所述选择信号为低电平且所述有效检测信号为高电平时，所述下拉脉冲选择单元输出下拉脉冲选择信号（高电平），所述下拉脉冲产生单元132被选中。
更具体地，所述下拉脉冲产生单元132连接于所述第二或非门nor2的输出端，用于产生下拉脉冲信号。在本实施例中，所述下拉脉冲选择信号为高电平时，所述下拉脉冲产生单元132输出均衡脉冲信号。
需要说明的是，本实施例中，所述均衡脉冲发生器设置为1个，各有效检测信号组成信号流，共用所述均衡脉冲发生器。在实际使用中，所述均衡脉冲发生器的数量可根据预设模式的数量进行设定，在本实施例中，可设定为3个，各均衡脉冲发生器的输入端分别连接一预设模式对应的有效检测信号，各均衡脉冲发生器的输出端连接在一起，各均衡脉冲发生器输出的均衡脉冲信号强度不同，在此不一一赘述。
本实施例产生的均衡脉冲信号用于补偿激光器的非线性。
本实施例的脉冲产生模块1的工作原理如下：
如图2所示，数据流进入所述模式检测器11，所述模式检测器11对数据流中各数据的跳变模式进行检测。
具体地，如图3所示，各数据依次锁存在所述第一锁存单元111、所述第二锁存单元112及所述第三锁存单元113中，然后对连续两个数据或连续三个数据进行检测，当检测到连续两个数据为低电平向高电平跳变的状态（“01”），连续两个数据为高电平向低电平跳变的状态（“10”）或连续三位数据为低电平向高电平跳变后维持高电平的状态（“011”），则对应的有效检测信号起效。
如图2所示，所述控制器12根据各有效检测信号获得对应的跳变模式信息，并根据该跳变模式信息确定选择信号以控制所述均衡脉冲发生器13输出上拉脉冲信号或下拉脉冲信号作为均衡脉冲信号。
具体地，所述选择信号可通过检测到的跳变模式信息和其他预设条件共同获得，所述预设条件包括但不限于激光温度；可根据实际需要通过编程设定获取对应选择信号的条件，不以本实施例为限。
如图2所示，所述均衡脉冲发生器13根据所述有效检测信号及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号。
具体地，如图4及图5所示，当所述模式检测器11检测到“01”时，所述控制器12输出的选择信号为低电平，则所述第五与非门nand2高电平，所述上拉脉冲产生单元131未被选通，所述第二或非门nor2输出高电平，所述下拉脉冲产生单元132被选通。如图4所示，所述下拉脉冲选择信号起效，所述下拉脉冲产生单元132输出下拉脉冲信号。如图5所示，所述下拉脉冲信号141a用于缓解上升沿的过冲，其中，横坐标为时间t，纵坐标为调制电流Imod，在本实施例中，所述调制电流Imod为光驱动器发出的驱动信号，所述下拉脉冲信号141a补偿所述调制电流Imod。
具体地，同理，当检测到“011”时，所述控制器12控制所述均衡脉冲发生器13输出上拉脉冲信号142a，所述上拉脉冲信号142a用于缓解所述高电平的抖动，具体控制过程与上文类似，在此不一一赘述。
具体地，同理，当检测到“10”时，所述控制器12控制所述均衡脉冲发生器13先输出下拉脉冲信号143a，用于加快下降沿的速度；再输出一上拉脉冲信号144a，所述上拉脉冲信号144a与所述下拉脉冲信号143a位于同一数据周期内，所述上拉脉冲信号144a用于缓解下降沿的过冲，具体控制过程与上文类似，在此不一一赘述。
需要说明的是，激光驱动器可能在不同的条件下工作，在一段时间内，由调制电流Imod驱动的激光可能在低温下工作（例如-20℃到0℃），在这种低温条件下，激光驱动程序可以提供足够的带宽，用于数字信号流的光通信（例如，10兆赫），如图5所示的均衡脉冲信号有助于改善奇尔普效应，进而改善光眼图的形状；在另一段时间内，由调制电流Imod驱动的激光可能在高温下工作（例如50℃-90℃），在这种高温条件下，激光驱动器可能需要改善光通信的带宽（例如，将带宽提高到10千兆赫），如图6所示，当所述模式检测器11检测到“01”时所述控制器12控制所述均衡脉冲发生器13输出上拉脉冲信号141b；当检测到“011”时，所述控制器12控制所述均衡脉冲发生器13输出下拉脉冲信号142b；由此可提高带宽。可通过编程设定获取对应选择信号的条件，不以本实施例为限。
如图7所示，采用本实施例的模块及方法补偿后的光眼图线条清晰、光滑、质量大大提高。
实施例二
本实施例提供一种用于四阶脉冲幅度调制（PAM4）的脉冲产生模块，与实施例一的不同之处在于，所述脉冲产生模块中数据流的跳变电平为四个。
具体地，如图8及图9所示，跳变电平包括四个，从低到高依次为第一电平00，第二电平01，第三电平10及第四电平11，模式检测器21检测到跳变模式包括四个电平之间的跳变。如图10及图11所示，模式检测器包括三组依次串联的反相器211、第五锁存单元213及第四锁存单元212，第二上升沿有效信号产生单元214、第三上升沿有效信号产生单元216、第二下降沿有效信号产生单元215及第三下降沿有效信号产生单元217。其中，第四锁存单元212用于锁存连续两位数据中第一位数据在不同电平状态下的反信号，第五锁存单元213用于锁存连续两位数据中第二位数据在不同电平状态下的反信号；所述第二上升沿有效信号产生单元214检测连续两位数据为从所述第一电平00向所述第二电平01、所述第三电平10或所述第四电平11跳变的状态；所述第三上升沿有效信号产生单元216检测连续两位数据为从所述第二电平01向所述第三电平10或所述第四电平11跳变的状态；所述第二下降沿有效信号产生单元215检测连续两位数据为从所述第四电平11、所述第三电平10或所述第二电平01向所述第一电平00跳变的状态；所述第三下降沿有效信号产生单元217检测连续两位数据为从所述第四电平11向所述第二电平01跳变或所述第二电平01向所述第一电平00跳变的状态。
更具体地，如图10所示，所述第二上升沿有效信号产生单元214包括第一与非门nand1及第四与门and4，所述第一与非门nand1的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平01、所述第三电平10及所述第四电平11状态下的反信号（分别对应所述第五锁存单元213的各输出端），所述第四与门and4的输入端分别连接所述第一与非门nand1的输出端及第二与非门nand2的反相输出端，所述第四与门and4输出第四有效检测信号（高电平起效）。
更具体地，如图11所示，所述第三上升沿有效信号产生单元216包括第一或非门nor1及第五与门and5，所述第一或非门nor1的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平01及所述第三电平10状态下的反信号（分别为所述第五锁存单元213中DATA_L及DATA_M的对应的输出端），所述第五与门and5的输入端分别连接所述第一或非门nor1的输出端及第四与非门nand4的反相输出端，所述第五与门and5输出第五有效检测信号（高电平起效）。
更具体地，如图10所示，所述第二下降沿有效信号产生单元215包括第二与非门nand2及第六与门and6，所述第二与非门nand2的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第二电平01、所述第三电平10及所述第四电平11状态下的反信号（分别为所述第四锁存单元212的输出端），所述第六与门and6的输入端分别连接所述第二与非门nand2的输出端及所述第一与非门nand1的反相输出端，所述第六与门and6输出第六有效检测信号（高电平起效）。
更具体地，如图11所示，所述第三下降沿有效信号产生单元217包括第三与非门nand3、第四与非门nand4及第七与门and7，所述第三与非门nand3的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第三电平10及所述第四电平11状态下的反信号（分别为所述第五锁存单元213中DATA_M及DATA_H的对应的输出端），所述第四与非门nand4的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第三电平10及所述第四电平11状态下的反信号（分别为所述第四锁存单元212中DATA_M及DATA_H的对应的输出端），所述第七与门and7的输入端分别连接所述第三与非门nand3的反相输出端及所述第四与非门nand4的输出端，所述第七与门and7输出第七有效检测信号（高电平起效）。
需要说明的是，还包括对连续三位数据对应四个电平的跳变状态进行检测，可根据实际需要设定具体电路，在此不一一赘述。
具体地，如图12所示，在本实施例中，设置有4个所述均衡脉冲发生器23，每个均衡脉冲发生器23连接一有效检测信号（第四~第七有效检测信号），并根据控制器输出的选择信号输出相应的均衡脉冲信号，各均衡脉冲发生器23的输出端连接在一起，各均衡脉冲发生器23输出的所述均衡脉冲信号的强度不同，可根据检测到的模式或其他需要设定各均衡脉冲信号的强度，在此不一一列举。
需要说明的是，所述均衡脉冲发生器23的数量也可以设定为1个，如实施例一所示，在此不一一赘述。
具体地，本实施例对“011”模式不进行检测，在检测到任意上升沿有效检测信号后，在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号，用于缓解上升沿的过冲和抖动。
其他原理与实施例一相同，在此不一一赘述。
需要说明的是，实施例一及实施例二中的有效电平状态可根据需要设定，不以本实施例为限。
实施例三
如图13所示，本实施例提供一种光通信发射机系统，所述光通信发射机系统包括：
时钟数据恢复模块3，所述脉冲产生模块1、温度检测模块4、激光驱动模块5及加法模块6。
如图13所示，所述时钟数据恢复模块3用于对时钟和数据信号进行处理，并提供处理好的时钟和数据信息。
具体地，所述时钟数据恢复模块（CDR，Clock Data Recovery）3从数据中恢复嵌入的时钟，并利用提取的时钟信号来重新塑造接收的信号波形，以生成已恢复的数据信号。所述时钟数据恢复模块3提取的时钟信号和恢复的数据信号为全速率信号或半速率信号。
如图13所示，所述脉冲产生模块1连接于所述时钟数据恢复模块3的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块3的输出信号产生相应的均衡脉冲信号。
具体地，所述脉冲产生模块1的结构、原理详见实施例一及实施例二。
如图13所示，所述温度检测模块4连接于所述脉冲产生模块1的输入端，用于测量激光温度，并将检测到的温度信号提供给所述脉冲产生模块1，进而调节所述脉冲产生模块1中的选择信号。
具体地，如图6所示，在激光温度高于设定温度的情况下，当检测到“01”时输出上拉脉冲信号141b；当检测到“011”时输出下拉脉冲信号142b。
如图13所示，所述激光驱动模块5连接于所述时钟数据恢复模块3的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块3的输出信号产生激光驱动信号。
如图13所示，所述加法模块6连接于所述脉冲产生模块1及所述激光驱动模块5的输出端，所述脉冲产生模块1输出的均衡脉冲信号对所述激光驱动信号进行补偿以降低传输信号的误码率。
综上所述，本发明提供一种脉冲产生模块、光通信发射机系统及其非线性均衡方法，包括：所述模式检测器接收数据流，对所述数据流中各数据的跳变模式进行检测，当检测到预设模式后输出相应的有效检测信号；所述控制器连接于所述模式检测器的输出端，根据所述数据流的跳变模式产生相应的选择信号，所述选择信号控制所述均衡脉冲发生器输出上拉脉冲信号或下拉脉冲信号作为均衡脉冲信号；均衡脉冲发生器，连接于所述模式检测器及所述控制器的输出端，用于根据所述有效检测信号及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号。检测数据流中各数据的跳变模式，并基于检测到的跳变模式产生相应的选择信号；基于所述跳变模式及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号，各均衡脉冲信号通过上拉或下拉的方式补偿激光驱动信号的非线性。本发明通过检测数据的跳变模式来判断上升沿，下降沿的信息，针对性的提供均衡电流，通过电流输出来对激光器的非线性做一定的补偿，能改善光眼图的上升沿的过冲，同时加快下降沿的速度，并减小上升沿的抖动，大大提高光眼图的质量，实现无误码通信。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (19)

1.一种脉冲产生模块，其特征在于，所述脉冲产生模块至少包括：
模式检测器，控制器及均衡脉冲发生器；
所述模式检测器接收数据流，对所述数据流中各数据的跳变模式进行检测，当检测到预设模式后输出相应的有效检测信号，所述预设模式包括多个；
所述控制器连接于所述模式检测器的输出端，根据所述数据流的跳变模式产生相应的选择信号，所述选择信号控制所述均衡脉冲发生器输出上拉脉冲信号或下拉脉冲信号作为均衡脉冲信号；
至少一均衡脉冲发生器，连接于所述模式检测器及所述控制器的输出端，用于根据所述有效检测信号及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述数据流中数据包括两个跳变电平；所述模式检测器包括第一上升沿有效信号产生单元、第一下降沿有效信号产生单元；所述第一上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为低电平向高电平跳变的状态；所述第一下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为高电平向低电平跳变的状态。
3.根据权利要求2所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述第一上升沿有效信号产生单元包括第一与门，所述第一与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据的反信号及第二位数据、输出第一有效检测信号；所述第一下降沿有效信号产生单元包括第二与门，所述第二与门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据及第二位数据的反信号，所述第二与门输出第二有效检测信号。
4.根据权利要求2所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述模式检测器还包括设定模式探测单元，用于检测连续三位数据为低电平向高电平跳变后维持高电平的状态，所述设定模式探测单元包括第三与门，所述第三与门的输入端分别连接三位数据信号中的第一位数据的反信号、第二位数据及第三位数据，所述第三与门输出第三有效检测信号。
5.根据权利要求1所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述数据流中数据包括四个跳变电平，由低到高依次为第一电平、第二电平、第三电平及第四电平；所述模式检测器包括第二上升沿有效信号产生单元、第三上升沿有效信号产生单元、第二下降沿有效信号产生单元及第三下降沿有效信号产生单元；所述第二上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第一电平向所述第二电平、所述第三电平或所述第四电平跳变的状态；所述第三上升沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第二电平向所述第三电平或所述第四电平跳变的状态；所述第二下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第四电平、所述第三电平或所述第二电平向所述第一电平跳变的状态；所述第三下降沿有效信号产生单元检测连续两位数据为从所述第四电平向所述第二电平跳变或所述第二电平向所述第一电平跳变的状态。
6.根据权利要求5所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述第二上升沿有效信号产生单元包括第一与非门及第四与门，所述第一与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第四与门的输入端分别连接所述第一与非门的输出端及连续两位数据信号中的第一位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第四与门输出第四有效检测信号；所述第三上升沿有效信号产生单元包括第一或非门及第五与门，所述第一或非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平及所述第三电平状态下的反信号，所述第五与门的输入端分别连接所述第一或非门的输出端及连续两位数据信号中的第一位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第五与门输出第五有效检测信号；所述第二下降沿有效信号产生单元包括第二与非门及第六与门，所述第二与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第六与门的输入端分别连接所述第二与非门的输出端及连续两位数据信号中的第二位数据在所述第二电平、所述第三电平及所述第四电平状态下反信号的与逻辑信号，所述第六与门输出第六有效检测信号；所述第三下降沿有效信号产生单元包括第三与非门、第四与非门及第七与门，所述第三与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第二位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第四与非门的输入端分别连接连续两位数据信号中的第一位数据在所述第三电平及所述第四电平状态下的反信号，所述第七与门的输入端分别连接所述第三与非门的反相输出信号及所述第四与非门的输出端，所述第七与门输出第七有效检测信号。
7.根据权利要求1所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述控制器还接收激光温度信息，根据所述激光温度信息及所述数据流的跳变模式确定所述选择信号。
8.根据权利要求1所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述脉冲产生模块包括一个均衡脉冲发生器，各有效检测信号组成信号流，共用一个所述均衡脉冲发生器。
9.根据权利要求1所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述脉冲产生模块包括多个均衡脉冲发生器，各均衡脉冲发生器的输入端分别连接一预设模式对应的有效检测信号，各均衡脉冲发生器的输出端连接在一起，各均衡脉冲发生器输出的均衡脉冲信号强度不同。
10.根据权利要求1或8或9所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述均衡脉冲发生器包括上拉脉冲选择单元、下拉脉冲选择单元、上拉脉冲产生单元及下拉脉冲产生单元；所述上拉脉冲选择单元接收所述选择信号及所述有效检测信号，所述上拉脉冲产生单元连接于所述上拉脉冲选择单元的输出端，当所述选择信号选中上拉脉冲输出且所述有效检测信号起效时，所述上拉脉冲产生单元输出上拉脉冲信号；所述下拉脉冲选择单元接收所述选择信号及所述有效检测信号，所述下拉脉冲产生单元连接于所述下拉脉冲选择单元的输出端，当所述选择信号选中下拉脉冲信号输出且所述有效检测信号起效时，所述下拉脉冲产生单元输出下拉脉冲信号。
11.根据权利要求10所述的脉冲产生模块，其特征在于：所述上拉脉冲选择单元包括第五与非门，所述第五与非门的输入端分别连接所述选择信号及所述有效检测信号、输出端输出上拉脉冲选择信号；所述下拉脉冲选择单元包括第二或非门，所述第二或非门的输入端分别连接所述有效检测信号的反信号及所述选择信号、输出端输出下拉脉冲选择信号。
12.一种光通信发射机系统，其特征在于，所述光通信发射机系统至少包括：
时钟数据恢复模块，用于对时钟和数据信号进行处理，并提供处理好的时钟和数据信息；
如权利要求1~11任意一项所述的脉冲产生模块，连接于所述时钟数据恢复模块的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块的输出信号产生相应的均衡脉冲信号；
温度检测模块，连接于所述脉冲产生模块的输入端，用于测量激光温度，并将检测到的温度信号提供给所述脉冲产生模块，进而调节所述脉冲产生模块中的选择信号；
激光驱动模块，连接于所述时钟数据恢复模块的输出端，并根据所述时钟数据恢复模块的输出信号产生激光驱动信号；
加法模块，连接于所述脉冲产生模块及所述激光驱动模块的输出端，所述脉冲产生模块输出的均衡脉冲信号对所述激光驱动信号进行补偿以降低传输信号的误码率。
13.一种光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于，所述光通信发射机的非线性均衡方法至少包括：
检测数据流中各数据的跳变模式，并基于检测到的跳变模式产生相应的选择信号；
基于所述跳变模式及所述选择信号产生相应的均衡脉冲信号，各均衡脉冲信号通过上拉或下拉的方式补偿激光驱动信号的非线性。
14.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：当数据从低电平向高电平跳变时输出下拉脉冲信号，当数据从低电平向高电平跳变且维持高电平时输出上拉脉冲信号；当数据从高电平向低电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号。
15.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：当数据从低电平向高电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号；当数据从高电平向低电平跳变时在同一数据周期内输出连续的下拉脉冲信号及上拉脉冲信号。
16.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：所述光通信发射机的非线性均衡方法包括通过激光温度进一步调节均衡脉冲信号的电流方向，在激光温度高于预设温度的情况下，当数据从高电平向低电平跳变时输出上拉脉冲信号，当数据从低电平向高电平跳变且维持高电平时输出下拉脉冲信号。
17.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：进一步根据不同的跳变模式控制所述均衡脉冲信号的强度。
18.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：所述数据流中的数据包括两个跳变电平。
19.根据权利要求13所述的光通信发射机的非线性均衡方法，其特征在于：所述数据流中的数据包括四个跳变电平。
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