CN110073615B - 信号均值检测方法、装置和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种信号均值检测方法、装置和系统。通过设计具有指定共模电压且与输入信号的输出摆幅和极性相同的重构信号，使该重构信号的均值信号与输入信号的均值信号包含相同的偏差成分，然后将输入信号的均值信号与重构信号的均值相减，将两者包含的偏差成分抵消，从而消除输入信号的均值的偏差，得到输入信号的理想均值。

Description

信号均值检测方法、装置和系统
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种信号均值检测方法、装置和系统。
背景技术
PON(Passive Optical Network，无源光网络)系统采用P2MP(Point to MultiplePoint，点对多点主站)的接入方式，局(中心局)侧的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)通过分光器(Passive Splitter)与该网络中所有用户侧的ONU(Optical NetworkUnit，光网络单元)建立通讯联系。ONU与OLT通讯时，每一个ONU的一次通讯信号称为一次突发光信号。由于OLT和ONU之间各个链路的插入损耗各不相同，到达OLT侧的突发光信号之间平均功率和相位也各不相同，因此OLT的接收机应当具有快速捕获一定动态范围内的突发光信号的能力，在使用光探测器将所述突发光信号转换为电压信号后，以该电压信号为输入信号检测该电压信号的均值，后续电路可以根据该均值将该电压信号放大到同一水平。实际上，该电压信号为在高低电平之间高速切换的信号。
现有技术中检测所述电压信号的均值的方式，是使用如图2所示的信号均值检测器。其中，电容C与电阻R2构成的LPF(Low Pass Filter，低通滤波器)的输入为所述电压信号(为方便描述，以下称之为输入信号)Vin，输出Vout为Vin的均值。正常状态下，该输入信号在高电平和低电平之间以一定的频率切换，这种情况下输入信号的均值可以保持在理想均值，或者在理想均值附近很小的范围内浮动，如图1中，信号曲线很密集的部分，输入信号在高电平和低电平之间的以一定的频率高速切换，输入信号的均值为直线状态，与理想均值一致，在信号曲线较密集的部分，输入信号在高电平和低电平之间的切换频率稍低，输入信号的均值在理想均值上下波动。其中，所述理想均值为输入信号在正常状态下的均值，等于所述输入信号的共模电压。但当输入信号是连续的高电平或连续的低电平时，输入信号的均值将和理想均值之间产生很大的偏差(亦称为基线漂移)，如图1中输入信号为连续高电平时，均值远大于理想均值，而输入信号为连续低电平时，均值远低于理想均值。现有技术所使用的均值检测器无法消除当输入信号为连续高电平或连续低电平时输入信号的均值与理想均值之间的偏差。
发明内容
本申请提供了一种信号均值检测方法、装置和系统，以消除信号均值与理想均值之间的偏差。
第一方面，本申请提供了一种信号均值检测器，包括：第一低通滤波器，用于以第一输入信号为输入，得到所述第一输入信号的第一均值估计信号；输入信号重构模块，用于根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；第二低通滤波器，用于以所述第二输入信号为输入，得到所述第二输入信号的第二均值估计信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数；减法器，用于将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。这种实现方式下，第二输入信号的均值信号与第一输入信号的均值信号包含相同的偏差成分，然后将第一输入信号的均值信号与第二输入信号的均值信号相减，即可将两者包含的偏差成分抵消，从而消除第一输入信号的均值的偏差，得到第一输入信号的理想均值。
结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述输入信号重构模块为比较器，所述比较器的输入为所述第一输入信号、所述第一均值估计信号以及所述减法器的输出，所述比较器的输出为所述第二输入信号。
结合第一方面，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述输入信号重构模块，包括：均值重建器，用于将所述第一均值估计信号与零线信号相减得到第一均值估计重建信号，以及将所述第一均值估计信号与零线信号相加得到第二均值估计重建信号；比较器，用于分别比较所述第一均值估计信号和所述第一输入信号、比较所述第一均值估计重建信号和所述第一输入信号，以及比较所述第二均值估计重建信号和所述第一输入信号；脉冲幅度调制器，其输入为所述比较器的输出以及所述减法器的输出，其输出为所述第二输入信号。这种方式可以得到更准确的所述第一输入信号的极性，使用脉冲幅度调制器可以更准确得控制所述第二输入信号的输出摆幅。
第二方面，本申请提供了一种接收机，所述接收机包含第一方面所述的信号均值检测器。所述接收机可以包括：前端放大器，所述前端放大器的输入为光电流信号以及增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器决定的放大倍数将所述光电流信号转化为电压信号；峰值检测器：所述峰值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于输出所述前端放大器的输出的峰-峰值电压；增益控制器，所述增益控制器的输入为所述峰-峰值电压，用于根据所述峰-峰值电压决定所述前端放大器的放大倍数；信号均值检测器，所述信号均值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于得到所述前端放大器的输出的均值。使用所述接收机能够得到突发光信号的理想均值，具有更高的准确性。
所述接收机还可以包括：主放大器，所述主放大器的输入为所述前端放大器的输出、所述信号均值检测器的输出以及所述增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器的输出决定主放大器放大倍数，根据所述主放大器放大倍数将所述前端放大器的输出转换为差分信号；缓冲放大器，所述缓冲放大器的输入为所述主放大器的输出，用于根据所述主放大器的输出以固定阻抗输出电压信号。主放大器比较所述前端放大器的输出和所述信号均值检测器的输出，输出差分信号，所述差分信号具有更强的抗干扰能力。主放大器之后还可以连接缓冲器，所述缓冲器以所述主放大器的输出为输入，以固定阻抗输出差分电压信号，用于接上负载后进行阻抗匹配。
所述接收机还可以包括：突发开始检测器，所述突发开始检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于向所述增益控制器和所述信号均值检测器输出使能信号，所述使能信号用于使能所述增益控制器和所述信号均值检测器，所述增益控制器和所述信号均值检测器的输入还包括所述使能信号；复位器，所述复位器的输入为所述主放大器的输出以及所述突发开始检测器输出的使能信号，用于向所述峰值检测器、增益控制器、信号均值检测器以及突发开始检测器输出复位信号，所述突发开始检测器还用于向所述复位器输出使能信号。通过所述突发开始检测器的使能控制，可以降低增益控制器、信号均值检测器和复位器发生错误的概率。所述复位器以所述主放大器的输出为输入，当主放大器的输出出现异常时，向所述增益控制器、峰值检测器、信号均值检测器以及突发开始检测器输出复位信号，使所述增益控制器、峰值检测器、信号均值检测器和突发开始检测器归零，减少接收机故障。
第三方面，本申请提供了一种光线路终端，所述光线路终端包含第二方面所述的接收机。
第四方面，本申请提供了一种无源光网络系统，所述无源光网络系统包含第三方面所述的光线路终端。
第五方面，本申请提供了一种信号均值检测方法，包括：将第一输入信号通过低通滤波得到第一均值估计信号；根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；将所述第二输入信号通过低通滤波得到第二均值估计信号，所述第二均值估计信号和所述第二输入信号之间的传递函数与所述第一均值估计信号和所述第一输入信号之间的传输函数相同；将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
结合第五方面，在第五方面第一种可能的实现方式中，所述第二输入信号的共模电压等于所述第一输入信号的高电平电压。
结合第五方面或第五方面第一种可能的实现方式，在第五方面第二种可能的实现方式中，所述根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到所述第二输入信号，包括：比较所述第一输入信号和所述第一均值估计信号得到所述第二输入信号的极性；使用反馈信号控制所述第二输入信号的输出摆幅，使所述第二输入信号的输出摆幅等于所述第一输入信号的输出摆幅，所述反馈信号为将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
本申请实施例所提供的信号均值检测技术方案，根据输入信号和输入信号的均值得到具有指定共模电压、且与输入信号的输出摆幅和极性相同的重构信号(即所述第二输入信号)，使该重构信号的均值信号与输入信号的均值信号包含相同的偏差成分，然后将输入信号的均值信号与重构信号的均值信号相减，便可以将两者包含的偏差成分抵消，从而消除输入信号的均值的偏差，得到输入信号的理想均值。
附图说明
图1为输入信号示例图；
图2为现有技术中的信号均值检测器；
图3为无源光网络系统示例图；
图4为本申请一种信号均值检测器的框图；
图5为本申请一种信号均值检测器的结构示意图；
图6为本申请另一种信号均值检测器的结构示意图；
图7为本申请一种接收机的结构示意图；
图8为本申请另一种接收机的结构示意图；
图9为本申请又一种接收机的结构示意图；
图10为本申请一种信号均值检测方法的流程示意图。
具体实施方式
PON系统由ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)、局(中心局)侧的OLT和用户侧的ONU(Optical Network Unit，光网络单元)或者ONT(Optical NetworkTerminal，光网络终端)组成，如图3所示。如果ONU直接提供用户端口功能，如PC(PersonalComputer，个人计算机)上网用的以太网用户端口功能，则称为ONT，无特殊说明，下文提到的ONU统指ONU和ONT。
OLT为PON系统提供网络侧接口，ONU为PON系统提供用户侧接口。ODN是由光纤和无源分光器件组成的网络，用于连接OLT和ONU，以及分发或复用OLT和ONU之间的数据信号。在PON系统中，数据从OLT传输至ONU称为下行，数据从ONU传输至OLT为上行。ONU与OLT进行上行通讯时，每一个ONU的一次通讯信号称为一次突发光信号。OLT的接收机捕获一定动态范围内的突发光信号，在使用光探测器将所述突发光信号转换为电压信号后，以该电压信号为输入信号检测该电压信号的均值。OLT的接收机中，所述输入信号的均值检测由信号均值检测器完成。所述输入信号为高速地在高电平和低电平之间切换的电压信号，如图3所示，图3的示例中，输入信号的共模电压为0.725V，输出摆幅为0.125V，高电平为0.85V，低电平为0.6V。
本申请技术方案的目的在于消除输入信号是连续的高电平或低电平时输入信号的均值和理想均值之间的偏差。本申请技术方案的原理是构造具有指定共模电压、与输入信号具有相同输出摆幅和极性的重构信号，其中，所述极性指信号从高电平切换到低电平以及从低电平切换到高电平的频率。这样，重构信号的均值曲线和输入信号的均值曲线的形状是完全相同的，重构信号的均值和输入信号的均值所包含的偏差部分也是完全相同的，由此，将输入信号的均值和重构信号的均值相减便可以抵消两者包含的偏差部分，从而能够消除输入信号在连续高电平或连续低电平时输入信号的均值与理想均值之间的偏差。
参见图4，为本申请提供的一种信号均值检测器，如图4所示，所述信号均值检测器包括：
第一低通滤波器U401，用于以第一输入信号为输入，得到所述第一输入信号的第一均值估计信号；
输入信号重构模块U402，用于根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
第二低通滤波器U403，用于以所述第二输入信号为输入，得到所述第二输入信号的第二均值估计信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数；
减法器U404，用于将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
其中，所述第一输入信号为OLT的接收机捕获ONU发送的突发光信号后，使用光探测器转换所述突发光信号而成的电压信号。
其中，所述输入信号重构模块可以由图5中的比较器实现，或者由图6中的均值重建器、比较器和PAM4实现。
在一种实施方式中，如图5所示，使用比较器来得到第二输入信号，所述第二输入信号实际上为所述第一输入信号的重构信号，即所述第一输入信号的一个平移后的拷贝。所述比较器的输入为所述第一输入信号、所述第一均值估计信号以及图5中减法器的输出，也就是所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号的差值信号，所述差值信号包含调整电压部分。
所述比较器比较所述第一输入信号和所述第一均值估计信号，所述第一输入信号为高电平时，其比所述第一均值估计信号大，所述比较器输出的也是高电平；所述第一输入信号为低电平时，其比所述第一均值估计信号小，所述比较器输出的也是低电平，这样所述比较器的输出和所述第一输入信号的极性相同。同时调整比较器输出电平的输出摆幅，使比较器输出电平的输出摆幅和所述第一输入信号的输出摆幅相同，可以将减法器的输出作为反馈信号来调整比较器输出电平。
具体地，设所述第一输入信号的共模电压为Vincm，输出摆幅为H，则所述第一输入信号的高电平Vinh＝Vincm+H，低电平Vinl＝Vincm-H，第一低通滤波器的输出也就是第一均值估计信号VLPF1＝Vincm+Vwander，其中Vwander为偏差(即基线漂移)，Vwander可以为正值也可以为负值。比较器使得所述第二输入信号的极性与所述第一输入信号的极性相同。设所设定的第二输入信号的共模电压为Vrecm。为使所述第二输入信号的输出摆幅为H，从而使第二低通滤波器的输出也就是第二均值估计信号VLPF2＝Vrecm+Vwander，可以使用减法器的输出作为反馈信号来控制所述第二输入信号的输出摆幅。减法器的输出Vout＝Vajust+VLPF1-VLPF2＝Vrecm+VLPF1-VLPF2＝Vrecm+Vincm+Vwander-VLPF2，则VLPF2＝Vrecm+Vwander+Vincm-Vout，控制所述第二输入信号的输出摆幅，使得Vout＝Vincm，也就是使减法器的输出与所述第一输入信号的共模电压相同，则VLPF2必然等于Vrecm+Vwander，所述第二输入信号的输出摆幅也必然为H，这就是所述第二输入信号的输出摆幅的反馈控制过程。
为方便设定所述第二输入信号的共模电压，避免多余的共模电压计算和考察，可以将所述第二输入信号的共模电压直接设定为等于所述第一输入信号的高电平，也就是Vrecm＝Vincm+H。
在另一种实施方式中，如图6所示，使用均值重建器、比较器和脉冲幅度调制器PAM4来得到所述第二输入信号。根据PAM4对输入信号的要求，使用三个比较器来为PAM4提供输入信号，三个比较器分别比较所述第一均值估计信号和所述第一输入信号、第一均值估计重建信号和所述第一输入信号、第二均值估计重建信号和所述第一输入信号，得到三个比较结果信号，使用这三个比较结果信号能够更准确地得到所述第一输入信号的极性。其中所述第一均值估计重构信号由所述均值估计信号与零线信号相减得到，所述第二均值估计重构信号由所述均值估计信号与零线信号相加得到，所述零线信号(Zero level)也可以称为暗电平(Dark level)，为设备中表示0的电压信号。
三个比较器的输出作为PAM4的输入，这样PAM4输出的所述第二输入信号的极性与所述第一信号的极性相同，同时具有一个设定的共模电压，为使PAM4输出的所述第二输入信号的输出摆幅与所述第一输入信号的输出摆幅相同，可以使用图6中减法器的输出作为反馈信号控制所述第二输入信号的输出摆幅，反馈控制的过程和图5所示实施例中的反馈控制过程相同。
得到所述第二输入信号后，使用第二低通滤波器得到所述第二输入信号的均值信号，即第二均值估计信号。所述第二输入信号是所述第一输入信号的一个平移后的拷贝，为使第二均值估计信号和第一均值估计信号的形状一致，所述第二低通滤波器的传输函数应当与所述第一低通滤波器的传输函数相同，因此可以选择与第一低通滤波器结构相同的滤波器为第二低通滤波器。
由第二输入信号得到的第二均值估计信号和第一均值估计信号所包含的偏差成分是相同的。将第一均值估计信号和第二均值估计信号相减，使得两者包含的偏差成分抵消，便能够消除第一均值估计信号(即所述第一输入信号的均值信号)的偏差，并使用调整电压对相减的结果进行平移调整，使平移调整后的输出等于所述第一输入信号的共模电压，从而得到所述第一输入信号的理想均值，所述理想均值等于所述第一输入信号的共模电压。
本申请所提供的信号均值检测方法，设计具有指定共模电压且与输入信号(即第一输入信号)的输出摆幅和极性相同的重构信号(第二输入信号)，使该重构信号的均值信号与输入信号的均值信号包含相同的偏差成分，然后将输入信号的均值信号与重构信号的均值信号相减，便可以将两者包含的偏差成分抵消，从而消除输入信号的均值的偏差，得到输入信号的理想均值。
具体的，本申请提供了一种信号均值检测器，如图5所示，所述信号均值检测器包括：
第一低通滤波器，所述第一低通滤波器(图中标为LPF1)的输出为第一均值估计信号(图中标为Threshold)，所述第一低通滤波器的输入为第一输入信号(图中标为Inputsignal)；
比较器，所述比较器(图中标为CO1)的输入为所述第一输入信号、所述第一均值估计信号以及减法器的输出，所述比较器的输出为第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
第二低通滤波器，所述第二低通滤波器(图中标为LPF2)的输出为第二均值估计信号(图中标为Reconstructed baseline wander)，所述第二低通滤波器的输入信号为所述第二输入信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数；
减法器，所述减法器的正向输入为所述第一均值估计信号VLPF1，所述减法器的负向输入为所述第二均值估计信号VLPF2，所述减法器的输出(图中标为Adjusted threshold)＝Vajust+VLPF1-VLPF2，Vajust为调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
其中，所述第一输入信号为OLT的接收机捕获ONU发送的突发光信号后，使用光探测器转换所述突发光信号而成的电压信号。为避免多余的共模电压计算和考察，所述第二输入信号的共模电压可以设定为等于所述第一输入信号的高电平电压。所述第二低通滤波器应当与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数，因此可以直接选用和第一低通滤波器结构相同的滤波器作为第二低通滤波器。
具体的，本申请还提供了另一种信号均值检测器，如图6所示，所述信号均值检测器包括：
第一低通滤波器，所述第一低通滤波器(图中标为LPF1)的输出为第一均值估计信号(图中标为Threshold)，所述第一低通滤波器的输入为第一输入信号(图中标为Inputsignal)；
均值重建器，所述均值重建器(图中标为Threshold reconstruction)用于将所述第一均值估计信号与零线信号相减得到第一均值估计重建信号，以及将所述第一均值估计信号与零线信号相加得到第二均值估计重建信号；
比较器，用于分别比较所述第一均值估计信号和所述第一输入信号、所述第一均值估计重建信号和所述第一输入信号，以及比较所述第二均值估计重建信号和所述第一输入信号，从而得到所述所述第一输入信号的极性；
脉冲幅度调制器，其输入为所述比较器的输出以及减法器的输出，其输出为第二输入信号，所述第二输入信号具有设定共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
第二低通滤波器，所述第二低通滤波器(图中标为LPF2)的输出为第二均值估计信号，所述第二低通滤波器的输入为所述第二输入信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数；
减法器，所述减法器的正向输入为所述第一均值估计信号VLPF1，所述减法器的负向输入为所述第二均值估计信号VLPF2，所述减法器的输出(图中标为Adjusted threshold)＝Vajust+VLPF1-VLPF2，Vajust为调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
其中，所述第一输入信号为OLT的接收机捕获ONU发送的突发光信号后，使用光探测器转换所述突发光信号而成的电压信号。所述零线信号(图中标为Dark or zero level)为设备中表示0的电压信号。图6中第一均值估计信号标为VTH1，设第一输入信号为Vin，零线信号为VZERO，均值重建器的输出为第一均值估计重建信号VTH0＝VTH1-VZERO，和第二均值估计重建信号VTH2＝VTH1+VZERO。所述比较器分别比较Vin和VTH1、Vin和VTH0、Vin和VTH2。所述比较器可以由三个比较器组成，分别对上述三组电压进行比较，例如所述比较器包含第一比较器(图中标为CO1)、第二比较器(图中标为CO2)和第三比较器(图中标为CO3)，其中，第一比较器用于比较Vin和VTH1；第二比较器用于比较Vin和VTH0；第三比较器用于比较Vin和VTH2。若Vin大于VTH1，则第一比较器输出为高电平，若Vin小于VTH1，则第一比较器输出为低电平，依此类推。使用三个比较器可以得到更准确的所述第一输入信号的极性。
所述脉冲幅度调制器为PAM4(图中标为PAM4 modulator)。所述第二输入信号的共模电压可以设定为等于所述第一输入信号的高电平电压。所述第二低通滤波器可以直接选用和第一低通滤波器结构相同的滤波器。
本申请所提供的信号均值检测器，根据输入信号(即第一输入信号)和输入信号的均值获得重构信号(即第二输入信号)，所述重构信号具有指定共模电压且与输入信号的输出摆幅和极性相同，这样该重构信号的均值信号与输入信号的均值信号包含相同的偏差成分，然后将输入信号的均值信号与重构信号的均值信号相减，使两者包含的偏差成分抵消，从而能够消除输入信号的均值的偏差，得到输入信号的理想均值。
本申请还提供一种接收机，所述接收机使用图4所示的信号均值检测器，如图7所示，所述接收机可以包括：
前端放大器A1，所述前端放大器的输入为光电流信号以及增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器决定的放大倍数将所述光电流信号转化为电压信号；
峰值检测器(Peak Det)：所述峰值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于输出所述前端放大器的输出的峰-峰值电压；
增益控制器(Gain Control)，所述增益控制器的输入为所述峰-峰值电压，用于根据所述峰-峰值电压决定所述前端放大器的放大倍数；
信号均值检测器(Avg.Det)，所述信号均值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于得到所述前端放大器的输出的均值。
其中，光电流信号为光探测器的输出，该光探测器接收到突发光信号后转换为光电流信号，本实施例中，所述接收机未包含所述光探测器，实际上所述接收机可以包含所述光探测器，也可以与所述光探测器相独立并与所述光探测器连接。需要说明的是，此处光探测器的作用是将突发光信号转换为光电流信号，实际过程中，另一种光探测器也可以将突发光信号转换为电压信号，或者由此处的光探测器和前端放大器组合来讲突发光信号转换为电压信号。
前端放大器接收所述光电流信号，并接收增益控制器输出的控制信号，根据增益控制器输出的控制信号决定的放大倍数将所述光电流信号转化为电压信号。增益控制器根据前端放大器的输出的峰-峰值电压来决定前端放大器的放大倍数并输出相应的控制信号，所述峰-峰值电压则由峰值检测器得到并输出至增益控制器。前端放大器输出的电压信号作为信号均值检测器的输入，经信号均值检测器得到所述电压信号的理想均值。
使用所述接收机能够得到突发光信号的理想均值，相比现有技术具有更高的准确性。
本申请还提供另一种接收机，如图8所示，所述接收机包括：
前端放大器A1，所述前端放大器的输入为光电流信号以及增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器决定的放大倍数将所述光电流信号转化为电压信号；
峰值检测器(Peak Det)：所述峰值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于输出所述前端放大器的输出的峰-峰值电压；
增益控制器(Gain Control)，所述增益控制器的输入为所述峰-峰值电压，用于根据所述峰-峰值电压决定所述前端放大器的放大倍数；
信号均值检测器(Avg.Det)，所述信号均值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于得到所述前端放大器的输出的均值。
主放大器A2，所述主放大器的输入为所述前端放大器的输出、所述信号均值检测器的输出以及所述增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器的输出决定主放大器放大倍数，根据所述主放大器放大倍数将所述前端放大器的输出转换为差分信号；
缓冲放大器A3，所述缓冲放大器的输入为所述主放大器的输出，用于根据所述主放大器的输出以固定阻抗输出电压信号。
图8所示接收机相比图7所示接收机增加了主放大器和缓冲放大器，所述主放大器的放大倍数根据增益控制器输出的控制信号决定，与所述主放大器本身的增益有关，所述主放大器的放大倍数和所述前端放大器的放大倍数不一定相同。主放大器比较所述前端放大器的输出和所述信号均值检测器的输出，输出差分信号，所述差分信号具有更强的抗干扰能力。主放大器之后还可以连接缓冲器，所述缓冲器以所述主放大器的输出为输入，以固定阻抗输出差分电压信号，用于接上负载后进行阻抗匹配。
本申请还提供又一种接收机，如图9所示，所述接收机包括：
前端放大器A1，所述前端放大器的输入为光电流信号以及增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器决定的放大倍数将所述光电流信号转化为电压信号；
峰值检测器(Peak Det)：所述峰值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于输出所述前端放大器的输出的峰-峰值电压；
增益控制器(Gain Control)，所述增益控制器的输入为所述峰-峰值电压，用于根据所述峰-峰值电压决定所述前端放大器的放大倍数；
信号均值检测器(Avg.Det)，所述信号均值检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于得到所述前端放大器的输出的均值。
主放大器A2，所述主放大器的输入为所述前端放大器的输出、所述信号均值检测器的输出以及所述增益控制器的输出，用于根据所述增益控制器的输出决定主放大器放大倍数，根据所述主放大器放大倍数将所述前端放大器的输出转换为差分信号；
缓冲放大器A3，所述缓冲放大器的输入为所述主放大器的输出，用于根据所述主放大器的输出以固定阻抗输出电压信号；
突发开始检测器(SOB Det)，所述突发开始检测器的输入为所述前端放大器的输出，用于向所述增益控制器和所述信号均值检测器输出使能信号，所述使能信号用于使能所述增益控制器和所述信号均值检测器，所述增益控制器和所述信号均值检测器的输入还包括所述使能信号；
复位器(Reset Gen.)，所述复位器的输入为所述主放大器的输出以及所述突发开始检测器输出的使能信号，用于向所述峰值检测器、增益控制器、信号均值检测器以及突发开始检测器输出复位信号，所述突发开始检测器还用于向所述复位器输出使能信号。
图9所示接收机相比图8所示接收机增加了突发开始检测器和复位器。所述突发开始检测器以所述前端放大器的输出为输入，用于在所述前端放大器开始工作后向所述增益控制器和所述信号均值检测器输出使能信号，使能所述增益控制器和所述信号均值检测器，使所述增益控制器和所述信号均值检测器开始工作。在有复位器时，所述突发开始检测器还向所述复位器输出使能信号，使所述复位器开始工作。通过所述突发开始检测器的使能控制，可以降低增益控制器、信号均值检测器和复位器发生错误的概率。
所述复位器以所述主放大器的输出为输入，当主放大器的输出出现异常时，向所述增益控制器、峰值检测器、信号均值检测器以及突发开始检测器输出复位信号，使所述增益控制器、峰值检测器、信号均值检测器和突发开始检测器归零，减少接收机故障。
本申请还提供一种光线路终端，所述光线路终端包含如图7至9任一所示的接收机。本申请还提供一种无源光网络系统，所述无源光网络系统包含所述光线路终端。
参见图10，为本申请提供的一种信号均值检测方法，所述方法包括：
步骤S1001，将第一输入信号通过低通滤波得到第一均值估计信号；
步骤S1002，根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
步骤S1003，将第二输入信号经过低通滤波得到第二均值估计信号，所述第二均值估计信号和所述第二输入信号之间的传递函数与所述第一均值估计信号和所述第一输入信号之间的传输函数相同；
步骤S1004，将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
其中，第一均值估计信号和第二均值估计信号的获取与现有技术中使用低通滤波器获取信号均值的方法相同。
为减少第二输入信号的共模电压的计算和监测，可以直接设置所述第二输入信号的共模电压等于所述第一输入信号的高电平电压。
其中，所述根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到所述第二输入信号，具体可以包括：
比较所述第一输入信号和所述第一均值估计信号得到所述第二输入信号的极性；
使用反馈信号控制所述第二输入信号的输出摆幅，使所述第二输入信号的输出摆幅等于所述第一输入信号的输出摆幅，所述反馈信号为将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
具体地，可以使用如图5中所示的比较器，或如图6中所述的均值重建器、比较器和PAM4来得到所述第二输入信号。
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对象与另一个对象区分开来，而不一定要求或者暗示这些对象之间存在任何这种实际的关系或者逆序。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电路、过程、方法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电路、过程、方法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电路、过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
本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，对于方法实施例而言，由于其基本相似于设备实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见设备实施例中的说明即可。

Claims (9)

1.一种信号均值检测器，其特征在于，包括：
第一低通滤波器，用于以第一输入信号为输入，得到所述第一输入信号的第一均值估计信号；
输入信号重构模块，用于根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
第二低通滤波器，用于以所述第二输入信号为输入，得到所述第二输入信号的第二均值估计信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同的传输函数；
减法器，用于将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同，所述减法器的输出为信号均值检测结果。
2.如权利要求1所述的信号均值检测器，其特征在于，所述输入信号重构模块为比较器，所述比较器的输入为所述第一输入信号、所述第一均值估计信号以及所述减法器的输出，所述比较器的输出为所述第二输入信号。
3.如权利要求1所述的信号均值检测器，其特征在于，所述输入信号重构模块，包括：
均值重建器，用于将所述第一均值估计信号与零线信号相减得到第一均值估计重建信号，以及将所述第一均值估计信号与零线信号相加得到第二均值估计重建信号；
比较器，用于分别比较所述第一均值估计信号和所述第一输入信号、比较所述第一均值估计重建信号和所述第一输入信号，以及比较所述第二均值估计重建信号和所述第一输入信号；
脉冲幅度调制器，其输入为所述比较器的输出以及所述减法器的输出，其输出为所述第二输入信号。
4.一种接收机，所述接收机包含如权利要求1-3任一项所述的信号均值检测器。
5.一种光线路终端，其特征在于，包含如权利要求4所述的接收机。
6.一种无源光网络系统，其特征在于，包含如权利要求5所述的光线路终端。
7.一种信号均值检测方法，其特征在于，包括：
将第一输入信号通过低通滤波得到第一均值估计信号；
根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到第二输入信号，所述第二输入信号具有设定的共模电压，且所述第二输入信号的输出摆幅和极性与所述第一输入信号的输出摆幅和极性相同；
将所述第二输入信号通过低通滤波得到第二均值估计信号，所述第二均值估计信号和所述第二输入信号之间的传递函数与所述第一均值估计信号和所述第一输入信号之间的传输函数相同；
将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同，所述将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压后的输出为信号均值检测结果。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二输入信号的共模电压等于所述第一输入信号的高电平电压。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一均值估计信号和所述第一输入信号得到所述第二输入信号，包括：
比较所述第一输入信号和所述第一均值估计信号得到所述第二输入信号的极性；
使用反馈信号控制所述第二输入信号的输出摆幅，使所述第二输入信号的输出摆幅等于所述第一输入信号的输出摆幅，所述反馈信号为将所述第一均值估计信号与所述第二均值估计信号相减，并加上调整电压，所述调整电压的大小和所述第二输入信号的共模电压的大小相同。
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