CN109600170B - 光模块及信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光模块及信号处理方法，该方法包括：确定输入或输出光模块的电信号的总速率；根据上述输入光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入该光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式；利用确定的调制格式对输入光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调。解决相关技术中的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求的问题，达到降低系统的建设与维护成本，提高系统的服务质量保证的效果。

Description

光模块及信号处理方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种光模块及信号处理方法。

背景技术

随着通信和互联网等业务的迅速发展，全球网络电视、高清电视、视频等大流量业务对带宽的需求持续在增加并呈加速的态势。接入网作为整个通信网的最后一公里，也正从简单语音需求逐渐向数据、多媒体、综合业务需求发展，这些综合业务应用对带宽的要求也越来越高。作为一种在服务提供商、电信局端和商业/家庭用户之间的解决方案，无源光网络(Passive Optical Network，简称为PON)应运而生。PON是一种基于点到多点拓扑结构的单纤双向光接入网络。PON系统主要由局端的光线路终端(Optical Line Terminal，简称为OLT)、光分配网络(Optical Distribution Network，简称为ODN)和用户侧的光网络单元(Optical Network Unit，简称为ONU)组成。PON作为光接入技术最大的优点在于“无源”，ODN中不包含任何有源设备，前期投资小、造价低、容易维护。另外还具有多业务、高带宽、长距离接入、扩展性好、良好的服务质量(Quality of Service，简称为QoS保证)等特点。近年来，PON的传输速率已从最初的1Gb/s(以太无源光网络(Ethernet Passive OpticalNetwork，简称为EPON)，千兆无源光网络(Gigabit Passive Optical Network，简称为GPON)，发展到10Gb/s(10G EPON，XG PON)，40Gb/s(基于时分和波分复用的无源光网络TWDM-PON)，并逐步向100Gb/s平滑演进。随着PON系统的不断发展演进，可能会出现如下应用场景：

1.不同地域，不同地方的用户可能需要不同的速率，如经济高度发达的城市地区需要更高的接入带宽，而地方偏远的乡村地区，则可能不需要那么高的接入带宽；

2.同一地域，不同速率需求，在大型体育赛事、大型音乐会等特殊场合或活动期间，用户的接入带宽及系统可能需要及时动态调整，来满足大容量的带宽需求。

总之，从OLT到每个ONU之间的用途和传输环境各不相同，对应的带宽需求也是时变的。因此，PON系统需要处理时变的带宽需求和不同传输环境的要求。对于目前已规模部署的商用PON网络，难以同时满足如上不同应用场景的需求。因此对未来光网络的灵活度的要求，越来越受到人们的关注。与此同时，对未来光网络中的光模块的信号处理能力也提出了越来越高的要求。然而，现有的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求，针对不同的PON系统开发不同速率的光模块将会大大增加了系统的建设成本，并带来资源的浪费。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种光模块及信号处理方法，以至少解决相关技术中的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种光模块，包括：速率判断单元，用于确定输入或输出光模块的电信号的总速率；调制格式选择单元，用于根据输入所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；调制解调单元，用于利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调。

可选地，所述调制格式选择单元还用于：在确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，在确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。

可选地，当输入所述光模块的电信号是一路时，输入所述光模块的电信号的总速率是所述一路的总速率；当输入所述光模块的电信号是两路以上时，输入所述光模块的电信号的总速率是由输入所述光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。

可选地，所述调制格式选择单元用于：当所述光模块中的光组件是两个以上时，根据所述光组件的数量，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式或者确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式，其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于所述光组件的数量。

可选地，所述调制解调单元用于：利用确定的两个以上的调制格式并行对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

可选地，所述光模块还包括：控制单元，用于为所述速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式信息。

可选地，所述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式；所述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式。

可选地，当基于幅度进行调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；当基于幅度和相位调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。

根据本发明的另一个实施例，还提供了一种信号处理方法，包括：确定输入或输出光模块的电信号的总速率；根据输入所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调。

可选地，在确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，所述方法还包括：根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，在确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，所述方法还包括：根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。

可选地，当输入所述光模块的电信号是一路时，输入所述光模块的电信号的总速率是所述一路的总速率；当输入所述光模块的电信号是两路以上时，输入所述光模块的电信号的总速率是由输入所述光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。

可选地，当所述光模块中的光组件是两个以上时，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式包括：根据所述光组件的数量，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式包括：根据所述光组件的数量，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于所述光组件的数量。

可选地，利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制包括：利用确定的两个以上的调制格式并行对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调包括：利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

可选地，所述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式；所述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式。

可选地，当基于幅度进行调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；当基于幅度和相位调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。

根据本发明的又一个实施例，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的方法。

通过本发明，由于预先设置有电信号的总速率与调制或解调格式之间的对应关系，因此，针对不同速率的电信号可以为其配置相对应的调制或解调格式，从而可以实现为多种速率的信号配置调制或解调格式的目的，可以解决相关技术中的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求的问题，达到降低系统的建设与维护成本，提高系统的服务质量保证的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的信号处理方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的光模块的结构框图；

图3是根据本发明实施例的速率自适应光模块的主要工作流程；

图4是根据本发明实施例输入数据速率与采用的调制格式之间的对应关系示意图；

图5是根据本发明实施例的速率自适应光模块的示意图；

图6是根据本发明具体实施例一对应光模块组成示意图；

图7是根据本发明具体实施例一的调制/解调单元芯片组成示意图一；

图8是根据本发明具体实施例一的调制/解调单元芯片组成示意图二；

图9是根据本发明具体实施例二对应光模块组成示意图；

图10是根据本发明具体实施例三对应光模块组成示意图；

图11是根据本发明具体实施例三对应光发送方向工作方式示意图；

图12是根据本发明具体实施例三对应光接收方向工作方式示意图；

图13是根据本发明具体实施例四对应光模块组成示意图；

图14是根据本发明具体实施例四对应的驱动信号产生与恢复示意图；

图15是根据本发明具体实施例四的IQ调制的光发射组件主要组成示意图；

图16是根据本发明具体实施例四的相干光接收组件主要组成示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

鉴于相关技术中存在的上述问题，在本实施例中提供了一种信号的处理方法，图1是根据本发明实施例的信号处理方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S102，确定输入或输出光模块的电信号的总速率；

步骤S104，根据上述输入光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入该光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式；

步骤S106，利用确定的调制格式对输入光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调。

其中，执行上述操作的可以是光模块。

在上述实施例中，与输入光模块的电信号对应的是调制格式，并且对输入光模块的电信号所执行的是调制处理。与输出光模块的电信号对应的解调格式，并且对输出光模块的电信号所执行的是解调处理。

通过上述光模块，由于预先设置有电信号的总速率与调制或解调格式之间的对应关系，因此，针对不同速率的电信号可以为其配置相对应的调制或解调格式，从而可以实现为多种速率的信号配置调制或解调格式的目的，可以解决相关技术中的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求的问题，达到降低系统的建设与维护成本，提高系统的服务质量保证的效果。

在一个可选的实施例中，在确定与输入上述光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，上述方法还包括：根据光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，在确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，上述方法还包括：根据光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。在本实施例中，光模块的光发射组件带宽和接收组件带宽及各组件所能支持的符号速率可以是已知的，因此可以建立电信号的总速率与采用的调制或解调格式之间的对应关系。

在一个可选的实施例中，当输入光模块的电信号是一路时，输入该光模块的电信号的总速率是该一路的总速率；当输入光模块的电信号是两路以上时，输入该光模块的电信号的总速率是由输入光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。在本实施例中，输入光模块的电信号可以是一路也可以是多路，在不同的路数下可以依据不同的确定规则确定电信号的总速率。

在一个可选的实施例中，当上述光模块中的光组件是两个以上时，确定与输入光模块的电信号的总速率对应的调制格式包括：根据光组件的数量，确定与输入光模块的电信号的总速率对应的调制格式，或者，确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式包括：根据光组件的数量，确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式；其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于光组件的数量。在本实施例中，当光组件为多个时，可以接收或发送多路电信号，对电信号进行调制或解调的格式也可能为多种。其中确定的调制格式可以是相同的调制格式，也可以是不同的调制格式，也可以部分相同，部分不同。

在一个可选的实施例中，利用确定的调制格式对输入光模块的电信号进行调制包括：利用确定的两个以上的调制格式并行对输入光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调包括：利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

在一个可选的实施例中，上述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式(也可称为基于幅相的调制格式)；上述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式(也可称为基于幅相的解调格式)。

可选地，当基于幅度进行调制或解调时，上述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；当基于幅度和相位调制或解调时，上述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。在本实施例中，光组件是包括光发射组件和光接收组件的。

鉴于相关技术中存在的上述问题，本发明实施例中还提供了一种速率自适应的光模块，该模块可以根据输入的不同信号速率，来灵活调整信号的调制和解调格式，从而实现光模块能够适应多种数据速率，满足多个不同速率PON系统的要求，最大限度地利用所开发的光模块，实现更好的资源配置，降低系统的建设与维护成本，提高系统的服务质量保证。下面对本发明进行说明：

在本实施例中提供了一种光模块，该光模块可以实现本发明中的方法实施例及优选实施方式。如以下所使用的，术语“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。以下实施例所描述的装置可以以硬件，软件，或者软件和硬件的组合进行实现。

图2是根据本发明实施例的光模块的结构框图，如图2所示，该光模块包括：

速率判断单元22，用于确定输入或输出光模块的电信号的总速率；调制格式选择单元24，连接至上述速率判断单元22，用于根据输入光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入光模块的电信号的总速率对应的调制格；或者，根据输出光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式；调制解调单元26，连接至上述调制格式选择单元24，用于利用确定的调制格式对输入光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调。

在上述实施例中，与输入光模块的电信号对应的是调制格式，并且对输入光模块的电信号所执行的是调制处理。与输出光模块的电信号对应的解调格式，并且对输出光模块的电信号所执行的是解调处理。

通过上述光模块，由于预先设置有电信号的总速率与调制或解调格式之间的对应关系，因此，针对不同速率的电信号可以为其配置相对应的调制或解调格式，从而可以实现为多种速率的信号配置调制或解调格式的目的，可以解决相关技术中的光模块难以满足多个不同速率PON系统的应用要求的问题，达到降低系统的建设与维护成本，提高系统的服务质量保证的效果。

在一个可选的实施例中，上述调制格式选择单元24还用于：在确定与输入光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，根据光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，在确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，根据光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。在本实施例中，光模块的光发射组件带宽和接收组件带宽及各组件所能支持的符号速率可以是已知的，因此可以建立电信号的总速率与采用的调制或解调格式之间的对应关系。

在一个可选的实施例中，当输入光模块的电信号是一路时，输入光模块的电信号的总速率是该一路的总速率；当输入光模块的电信号是两路以上时，输入光模块的电信号的总速率是由输入光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。在本实施例中，输入光模块的电信号可以是一路也可以是多路，在不同的路数下可以依据不同的确定规则确定电信号的总速率。

在一个可选的实施例中，调制格式选择单元24用于：当光模块中的光组件是两个以上时，根据光组件的数量，确定与输入光模块的电信号的总速率对应的调制格式或者确定与输出光模块的电信号的总速率对应的解调格式，其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于光组件的数量。在本实施例中，当光组件为多个时，可以接收或发送多路电信号，对电信号进行调制或解调的格式也可能为多种。其中确定的调制格式可以是相同的调制格式，也可以是不同的调制格式，也可以部分相同，部分不同。

在一个可选的实施例中，上述调制解调单元26用于：利用确定的两个以上的调制格式并行对输入光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

在一个可选的实施例中，上述光模块还包括：控制单元，用于为速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式信息。在本实施中，控制单元为速率判断单元配置的信息可以用于速率判断单元确定电信号的总速率，也就是说，速率判断单元可以利用控制单元配置的电接口侧的信号路数，每路信号的速率及调制格式信息来确定电信号的总速率。

在一个可选的实施例中，上述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式(也可称为基于幅相的调制格式)；上述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式(也可称为基于幅相的解调格式)。

可选地，当基于幅度进行调制或解调时，上述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；当基于幅度和相位调制或解调时，上述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。在本实施例中，光组件是包括光发射组件和光接收组件的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

下面结合具体实施例对本发明进行说明：

本发明实施例中的速率自适应光模块的主要工作流程如图3所示，在图3所示的流程中，包括如下步骤：S302，可以根据输入或输出光模块的电信号的总速率的速率，以及光组件(包括上述的光发射组件和/或光接收组件，其中，光发射组件的数量可以为一个或多个，光接收组件的数量也可以为一个或多个)所能支持的符号速率，建立对应关系。S304，判断识别输入电信号的总速率。S306，根据输入电信号的总速率，通过查找对应关系，确定调制格式。S308，使用所选调制格式单元，实现信号的调制(解调方式类似)。以使用PAMn调制格式为例来说明对应关系的建立过程，如图4所示。假设光组件所支持的符号速率是XGbaud/s，输入电信号的速率是mX Gb/s，其中m是整数(1，2，3，……)。则所采用的调制格式PAMn中的n＝2^m(对应PAM2，PAM4，PAM8，……)。另外，调制格式不限于PAMn,如副载波调制的m-QAM调制格式，以及多载波调制的DMT调制格式等幅度调制格式也同样适用。

本发明实施例中提供的一种速率自适应光模块，包括：调制格式选择模块(对应于上述的调制格式选择单元14)，以及光发射组件、光接收组件。其中，在光发射方向(如图5中实线箭头所示)，上述调制格式选择模块根据输入电信号的总速率以及光发射组件所能支持的符号速率，确定采用其中一个调制格式单元对输入电信号进行调制。在光接收方向(如图5中虚线箭头所示)，首先光接收组件对输入的光信号进行光电转换，然后调制格式选择模块根据输出电信号的总速率以及光接收组件所能支持的符号速率，确定采用其中一个调制格式单元对光电转换后的电信号进行解调。所述调制格式单元的主要功能是对输入光模块的或光电转换后的电信号进行调制或解调。

具体实施例一：

本实施例中的光模块如图6所示，此光模块包括调制格式选择模块、光发射组件(TOSA)、光接收组件(ROSA)。

上述的调制格式选择模块，主要由速率判断单元(即，上述的速率判断单元12，该速率判断单元可以设置在调制格式选择模块中，可也独立于调制格式选择模块而存在)、调制格式选择单元(对应于上述的调制格式选择单元14)、调制格式单元(NRZ/PAM2，PAM4，PAM8…)等组成，实现对输入电信号速率的判断识别、调制格式选择、调制格式产生/解调的功能。

以输入一路50Gb/s的NRZ信号，采用的是支持的符号速率是25Gbaud/s的TOSA，ROSA为例(实际不仅限于50Gb/s以及25Gbaud/s)，首先通过速率判断单元对输入的电信号的速率及调制格式等信息进行判断与识别。根据上述对应关系，调制格式选择单元会选择使用PAM4的调制格式。随后通过PAM4芯片中的调制单元对信号进行调制，产生25Gbaud/s的PAM4信号。25Gbaud/s的PAM4信号加载到TOSA上通过电光转换作用输出相应的光信号。而在接收方向，首先通过ROSA对所输入的光信号进行电光转换，随后输入到速率判断单元。速率判断单元给出接收到的是25Gbaud/s的PAM4信号，已知待输出电接口的速率是50Gb/s,则根据既定对应关系，调制格式选择单元选择使用PAM4的解调单元将信号解调成50Gb/s的NRZ信号，通过电接口与设备进行通信。如果已知光模块接收的恰好是其发射的光信号经过背靠背或一段距离光纤传输后的光信号，则在接收方向，调制格式选择单元直接使用与发射方向对应的PAM4解调单元将信号解调成50Gb/s的NRZ信号。另外，对于发射方向和接收方向数据速率不对称的情况，此速率自适应光模块也同样适用。

上述速率判断单元，可以是调制格式选择模块自身的识别功能，即速率判断单元根据其自身数字信号处理(DSP)电路对信号进行时钟恢复和采样，对输入的电信号速率及调制格式等信息做出判断与识别。或者是系统通过控制单元给速率判断单元配置所输入的电信号速率及调制格式等信息。另外，此速率判断单元中也可选择地配置时钟数据恢复(CDR)单元，用于对高速信号进行整形恢复，减小信号的损耗。如图6中所示，发射方向和接收方向的速率判断单元是具有同种功能的单元。此速率判断单元可判断识别多种电信号速率及调制格式等信息，因此可同时支持发射方向和接收方向数据速率对称与不对称的情况。

上述调制格式选择单元，主要用来根据速率判断单元所识别的输入电信号的速率，以及上述输入电信号速率与采用的调制格式之间的对应关系，产生相应的信令，做出调整格式的选择。此调制格式选择单元可通过选择电路来实现。如图6中所示，发射方向和接收方向的调制格式选择单元是具有同种功能的单元。

上述调制格式单元(NRZ/PAM2，PAM4，PAM8…)，主要功能是用来产生高阶调制格式的信号，或对输入的高阶调制格式的信号进行解调，是基于电芯片来实现的。以PAM4单元芯片为例，其主要组成部分如图7所示。在发射方向(如图7中实线箭头所示)，若输入高速非归零(NRZ)信号，则主要通过芯片中的PAM4调制单元来产生PAM4信号；在接收方向(如图7中虚线箭头所示)，当PAM4调制的信号输入时，主要通过芯片中的PAM4解调单元对信号进行解调，输出NRZ信号。另外，还可在调制和解调单元的左侧引入前向纠错(FEC)编码器和FEC解码器单元，主要作用是利用软件技术在发送端对输入信息进行编码，在接收端再对之进行解码与纠错，从而获得增益，达到降低系统误码率、增加传输距离的目的。

另外一种调制格式产生/解调单元的示意图如图8所示，其主要功能与图7相同，用来产生高阶调制格式的信号，或对输入的高阶调制格式的信号进行解调，是基于电芯片来实现的。不同之处在于，在调制解调单元右侧引入了DSP单元。可选地，在发射方向，当NRZ信号经PAM4调制单元调制后，通过DSP单元对PAM4信号进行预均衡，从而提高系统的传输性能，随后再输出预均衡后的PAM4信号；在接收方向，当通过背靠背传输或一段距离的光纤传输后的PAM4信号输入时，首先通过DSP单元对输入的电信号进行时钟恢复、非线性补偿、均衡等处理，以减少和补偿链路系统的损伤，随后再通过PAM4解调单元对信号进行解调，输出NRZ信号。

上述的光发射组件(TOSA)，可由激光器、驱动器、自动控制和监测电路等部分组成，用来将电信号加载到光信号上，实现电光转换的功能。此TOSA是线性的，能够支持多种调制格式。

上述的激光器可以是直接调制激光器(DML)，也可以是电吸收调制激光器(EML)，或者是连续(CW)激光器加马赫-曾德调制器(MZM)等，主要用来进行电光转换功能。

上述的光接收组件(ROSA)，可由光电探测器、跨阻放大器、限幅放大器、监测电路等组成，用来实现将接收的光信号进行光电转换、互阻放大转换成电压信号、放大整形等功能。此ROSA也是线性的，能够支持多种调制格式。

上述的光电探测器可以是PIN型光电探测器，也可以是雪崩型光电探测器(APD)，主要用来实现光电转换的功能。

具体实施例二：

具体实施例二所提供的速率自适应光模块的组成示意图如图9所示。主要由调制格式选择模块、光发射组件(TOSA)、光接收组件(ROSA)组成。调制格式选择模块同样主要由速率判断单元、调制格式选择单元、调制格式单元(NRZ/PAM2，PAM4，PAM8…)等组成，实现对输入电信号速率的判断识别、调制格式选择、调制格式产生/解调的功能。与具体实施例一的不同之处在于设备侧与光模块的电接口不止一路，而是2路，3路，4路，甚至N路的情况。此时，速率判断选择单元中需要增加一个控制单元，为速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式等信息，以确定电信号的总速率。速率判断选择单元识别出电信号的总速率后，根据既定的电信号的总速率与即将采用的高阶调制格式之间的对应关系，产生相应的信令，做出调整格式的选择。

以输入4路25Gb/s的NRZ信号，采用的是支持25Gbaud/s符号速率的TOSA，ROSA为例(实际不仅限于25Gb/s以及25Gbaud/s)，根据上述对应关系，调制格式选择单元会选择使用PAM16的调制格式，则通过PAM16芯片中的调制单元产生100Gb/s的PAM16信号，随后加载到TOSA上，通过电光转换作用输出相应的光信号。反之，在接收方向，输入到光模块中的100Gb/s的PAM16光信号，通过ROSA的光电转换作用，输入到速率判断单元，速率判断单元识别出接收到的是25Gbaud/s的PAM16信号，通过控制单元获取设备侧待输出的是4路25Gb/s的NRZ信号，随后调制格式选择单元选择使用PAM16的解调单元，将信号解调成4路25Gb/s的NRZ信号，通过电接口与设备进行通信。若输入3路25Gb/s的NRZ信号，采用的是支持25Gbaud/s符号速率的光组件，则调制格式选择单元会选择使用PAM8的调制格式，具体光发射方向、光接收方向的工作方式与上述4路25Gb/s的NRZ信号的类似。

具体实施例三：

具体实施例三所提供的速率自适应光模块的组成示意图如图10所示。主要由调制格式选择模块、TOSA、ROSA组成。调制格式选择模块同样主要由速率判断单元、调制格式选择单元、调制格式单元(NRZ/PAM2，PAM4，PAM8…)等组成，实现对输入电信号速率的判断识别、调制格式选择、调制格式产生/解调的功能。同样针对于设备侧与光模块的电接口不止一路数据，而是2路，3路，4路，甚至N路的情况。此时，速率判断选择单元中需要增加一个控制单元，为速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式等信息，以确定电信号的总速率。与具体实施例二的不同之处在于光模块中可以包含多路TOSA/ROSA，甚至一种调制格式对应一路或多路TOSA/ROSA。光模块工作时，根据调制格式选择需要，可同时使用多个调制格式。同时多路并行工作也可以降低对TOSA/ROSA的线性等性能参数的要求。

首先建立输入或输出电信号的总速率与采用几路信号并行、以及每路信号所采用的调制格式之间的对应关系。制定对应关系的依据是在满足速率匹配、优先选择较低阶调制格式的前提下，选择采用几路信号并行，并确定每路信号的调制格式。在发射方向，系统输入4路25Gb/s的NRZ信号到光模块中为例(实际不仅限于25Gb/s)，具体工作方式如图11所示。4路电信号输入到光模块中后，通过速率判断选择单元中的控制单元获取所输入的是4路25Gb/s的NRZ信号，得出所输入电信号的总速率是100Gb/s。随后根据既定的输入电信号的总速率与采用几路信号并行、以及每路信号即将采用的调制格式之间的对应关系，产生相应的信令，做出调整格式的选择。对于100Gb/s的总速率，可以选择两路并行的PAM4调制；也可以选择一路NRZ调制、一路PAM8调制；甚至可以选择四路并行的NRZ调制。如图11所示，以采用一路NRZ调制、一路PAM8调制为例，则将NRZ调制、PAM8调制单元输出的两路信号分别加载到两路并行的TOSA上，通过电光转换作用输出相应的25Gbaud/s NRZ和25Gbaud/sPAM8两路光信号。

相应地，接收方向的工作方式示意图如图12所示。通过背靠背传输或一段距离的光纤传输后的25Gbaud/s NRZ和25Gbaud/s PAM8两路光信号，通过ROSA的光电转换作用，输入到速率判断单元，通过控制单元获取设备侧所需要输出的是4路25Gb/s的NRZ信号信息，随后调制格式选择单元选择NRZ解调单元和PAM8解调单元，分别解调输出4路25Gb/s的NRZ信号，通过电接口与设备进行通信。

对于75Gb/s的总速率，可以选择一路NRZ调制、一路PAM4调制，具体光发射方向、光接收方向的工作方式与上述100Gb/s总速率的类似。

具体实施例四：

具体实施例四所提供的光模块的组成示意图如图13所示。主要由调制格式选择模块、光发射组件(IQ调制)、相干光接收组件组成。调制格式选择模块主要由速率判断单元、调制格式选择单元、调制格式所需驱动信号的产生/恢复单元(QPSK，16-QAM，64-QAM，…)等组成。具体实施例一至三所述的具体实施方式是采用的调制方式是基于幅度调制。本实施例中采用相位调制甚至是幅相调制方式如(QPSK，8PSK，8-QAM,16-QAM,32-QAM,64-QAM等)，则对应的调制解调单元，及光发射和接收组件都需要因此产生一些变化。

首先，根据输入电信号的速率，以及光组件所能支持的符号速率，建立对应关系。速率判断选择单元识别出所输入电信号的速率及调制格式等信息后，根据既定的输入电信号速率与采用的调制格式之间的对应关系，产生相应的信令，做出调整格式的选择。以输入50Gb/s的NRZ信号为例，若光发射接收组件中的单个器件最大能支持25Gbaud/s(实际不仅限于50Gb/s以及25Gbaud/s)，则调制选择单元会选择采用QPSK调制格式。随后采用QPSK单元产生两电平的I、Q两路驱动信号，加载到IQ调制的光发射组件上，通过电光转换作用得到QPSK调制的光信号。在接收方向，当25G baud/s的QPSK信号输入到光模块中时，通过相干光接收组件将光信号转化为电信号，实现光电转换的功能。速率判断单元识别出接收到的是25G baud/s的QPSK信号等信息，已知待输出电接口的速率是50Gb/s,则根据既定对应关系，调制格式选择单元选择使用QPSK单元对QPSK信号进行解调恢复，输出50Gb/s的NRZ信号，通过电接口与设备进行通信。

QPSK单元产生与恢复驱动信号的工作方式示意图如图14所示，驱动信号产生和恢复单元可由DSP芯片来实现。

所述IQ调制的光发射组件主要由连续激光器、驱动器、IQ调制器等部分组成，用来将电信号加载到光信号上，实现电光转换的功能。如图15所示，其中驱动器可支持差分信号驱动，IQ调制器主要基于马赫曾德调制器(MZM)来实现的，实际实现过程中不仅限于MZM来实现。

所述相干光接收组件主要由本振激光器(LO)，光混频器，光电探测器，跨阻放大器等组成，用来通过相干接收将光信号转化为电信号，实现光电转换的功能。如图16所示，其中本振激光器基于窄线宽可调激光器，它的引入可大大提高接收灵敏度。光混频器主要用来实现将信号光与LO光进行相干混频并输出具有一定相位差的几路信号的功能，可为90°混频器，也可为120°混频器，或者为180°混频器。光电探测器主要用来实现光电转换的功能，可基于平衡探测器，也可基于单个光电探测器来实现。

此外，具体实施例四所对应的光模块不仅适用于单路电信号输入，同样也适用于具体实施例二所述的多路电信号输入，以及具体实施例三所述的多路电信号输入、多路光发射与光接收组件的场景。此时速率判断选择单元中需要增加一个控制单元，为速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式等信息，以确定电信号的总速率。具体实现方式可参考具体实施例二和具体实施例三中所述。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质包括存储的程序，其中，上述程序运行时执行上述任一项所述的方法。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明的实施例还提供了一种处理器，该处理器用于运行程序，其中，该程序运行时执行上述任一项方法中的步骤。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种光模块，其特征在于，包括：

速率判断单元，用于确定输入或输出光模块的电信号的总速率；

调制格式选择单元，用于根据输入所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；

调制解调单元，用于利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调；

其中，当输入所述光模块的电信号是一路时，输入所述光模块的电信号的总速率是所述一路的总速率；

当输入所述光模块的电信号是两路以上时，输入所述光模块的电信号的总速率是由输入所述光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。

2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述调制格式选择单元还用于：

在确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，在确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。

3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述调制格式选择单元用于：

当所述光模块中的光组件是两个以上时，根据所述光组件的数量，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式或者确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式，其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于所述光组件的数量。

4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于，所述调制解调单元用于：

利用确定的两个以上的调制格式并行对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，所述光模块还包括：

控制单元，用于为所述速率判断单元配置电接口侧是几路信号，每路信号的速率及调制格式信息。

6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于，

所述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式；

所述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式。

7.根据权利要求6所述的光模块，其特征在于，

当基于幅度进行调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；

当基于幅度和相位调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。

8.一种信号处理方法，其特征在于，包括：

确定输入或输出光模块的电信号的总速率；

根据输入所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与调制格式之间的对应关系，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，根据输出所述光模块的电信号的总速率，以及预先设置的电信号总速率与解调格式之间的对应关系，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；

利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调；

当输入所述光模块的电信号是一路时，输入所述光模块的电信号的总速率是所述一路的总速率；

当输入所述光模块的电信号是两路以上时，输入所述光模块的电信号的总速率是由输入所述光模块的电信号的路数、每路电信号的速率及调制格式来确定的。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

在确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式之前，所述方法还包括：根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与调制格式之间的对应关系；或者，

在确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式之前，所述方法还包括：根据所述光模块中的光组件支持的符号速率确定电信号总速率与解调格式之间的对应关系。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述光模块中的光组件是两个以上时，

确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式包括：根据所述光组件的数量，确定与输入所述光模块的电信号的总速率对应的调制格式；或者，

确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式包括：根据所述光组件的数量，确定与输出所述光模块的电信号的总速率对应的解调格式；

其中，确定的调制或解调格式的数量为两个以上，且小于或等于所述光组件的数量。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

利用确定的调制格式对输入所述光模块的电信号进行调制包括：利用确定的两个以上的调制格式并行对输入所述光模块的电信号进行调制；或者，

利用确定的解调格式对进行光电转换后的电信号进行解调包括：利用确定的两个以上的解调格式并行对进行光电转换后的电信号进行解调。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述调制格式为基于幅度的调制格式，或者，基于幅度和相位的调制格式；

所述解调格式为基于幅度的解调格式，或者，基于幅度和相位的解调格式。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

当基于幅度进行调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于强度调制、直接检测的光组件；

当基于幅度和相位调制或解调时，所述光模块中的光组件是基于IQ调制、相干接收的光组件。

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