CN113924738A - 用于nrz调制光纤传输的电双二进制软信息接收器 - Google Patents

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CN113924738A CN202080039703.9A CN202080039703A CN113924738A CN 113924738 A CN113924738 A CN 113924738A CN 202080039703 A CN202080039703 A CN 202080039703A CN 113924738 A CN113924738 A CN 113924738A
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Abstract

公开了一种接收器电路，该接收器电路被配置为接收光信号。接收器电路包括接收电路，该接收电路被配置为：接收光信号，并基于多个判定阈值将光信号从双二进制信号格式转换为二进制信号。接收器电路还包括时钟数据恢复电路，该时钟数据恢复电路被配置为：基于预定的时钟数据恢复技术，在第一时刻对每个数据周期采样二进制信号，并在与第一时刻偏移的第二时刻对每个数据周期采样二进制信号；以及，根据偏移量确定中间样本，用于根据基于样本的软信息对传输的比特序列进行解码。

Description

用于NRZ调制光纤传输的电双二进制软信息接收器
参考相关申请
本申请要求于2019年4月12日提交的美国临时申请号62/833 108，标题为“用于NRZ调制光纤传输的电双二进制软信息接收器(ELECTRICAL DUOBINARY SOFT INFORMATIONRECEIVER FOR NRZ MODULATION FIBER TRANSMISSION)”的权益，其内容通过引用整体地并入本文。
技术领域
本公开涉及与通过光纤介质的NRZ调制传输和其他形式的数据传输相关的接收器电路和方法。
背景技术
无源光网络(PON)、以太网PON(EPON)、千兆位EPON(GEPON)、10G-EPON(XEPON)、千兆位PON(GPON)、下一代PON(NG-PON)和许多其他衍生物，在此统称为“PON”或“XGPON”，是一种用于通过光纤向最终消费者提供连接的电信技术。无源光网络(PON)中的数据速率正在增加，例如每波长50Gbit/s。低密度奇偶校验(LDPC)码被引入以改进纠错编码，且LDPC码可以处理软输入。标准软判定接收器使用模数转换器(ADC)从信号幅度中获取软信息。缺点是由于ADC而增加了功耗，并由于对接收器更高的线性度要求而增加了成本，且额外需要在接收器中进行增益控制，以使ADC在有用范围内工作。其他现有技术使用数字接收器，不提供软信息，这会降低解码器性能。ADC对PON说可能是个问题，因为低成本和低功耗是应用的重要需求。由于ADC本身的高功耗，分辨率每增加一位，功耗大约翻倍。此外，需要更高的接收器线性度以及更昂贵的光学和模拟电子元件，才能从ADC软信息中受益。分辨率越高，线性度要求越高。因此，需要降低接收器光学组件的成本，同时保持低功耗和低线性度要求。
附图说明
图1为示出了无源光网络(PON)中的示例用户设备(UE)的框图，该无源光网络具有发射器和可结合本文描述的各种实施例方面使用的电双二进制(EDB)接收器；
图2为示出了PON中的示例UE的另一框图，该PON具有发射器和可结合本文描述的实施例方面使用的EDB接收器；
图3为结合本文描述的实施例方面的用于基于一个或多个阈值确定概率比特位置的概率密度的EDB接收器的示例图；
图4为结合本文描述的实施例方面的来自二进制接收器的软信息的示例接收器信号和时钟；
图5为结合本文描述的实施例方面的EDB接收器的两位或三位CDR的互信息的示例；
图6为结合本文描述的实施例方面的CDR软信息调整的示例配置；
图7为结合本文描述的实施例方面的EDB接收器的两位或三位CDR的交互信息的示例；
图8为结合本文描述的实施例方面的用于EDB接收器的阈值优化的示例；
图9为结合本文描述的实施例方面的EDB接收器的示例处理流程；
图10示出了本公开的一个或多个实施例的示例网络图；
图11示出了根据本公开的各方面的示例装置。
具体实施方式
现在将参考附图描述本公开，其中相同的附图标记自始至终用于指代相同的要素，且其中所示结构和设备不一定按比例绘制。如本文所用，术语“组件”、“系统”、“接口”等旨在指代计算机相关实体、硬件、软件(例如，在执行中)和/或固件。例如，组件可以是处理器(例如，微处理器、控制器或其他处理电路或设备)、在处理器上运行的进程、控制器、对象、可执行文件、程序、存储装置、计算机、平板电脑和/或具有处理设备的用户设备(例如，移动电话等)。举例来说，在服务器上运行的应用程序和服务器也可以是一个组件。一个或多个组件可以驻留在一个进程中，并且一个组件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或多台计算机之间。本文可能描述一组元素或一组其他组件，其中术语“组”可以解释为“一个或多个”。
示例一词的使用旨在于以具体的方式呈现概念。在本申请中使用的术语“或”，旨在表示包含的“或”而不是排除的“或”。也就是说，除非另有说明或从上下文中清楚地得知，“X采用A或B”旨在表示任何自然的包容性排列。也就是说，如果X采用A；X采用B；或X采用A和B，则在上述任何一种情况下都满足“X采用A或B”。此外，除非另有说明或从上下文中明确地指向单数形式，否则本申请和所附权利要求中使用的冠词“一(a)”和“一(an)”通常应被解释为表示“一个或多个”。此外，如果在详细说明和权利要求中使用了术语“包括(including)”、“包括(includes)”、“具有(having)”、“具有(has)”、“具有(with)”或其变体，则这些术语旨在包括类似于术语“包括(comprising)”的方式。此外，在讨论一个或多个编号项目(例如，“第一X”、“第二X”等)的情况下，通常一个或多个编号项目可以是不同的或者它们可以是相同的，尽管在某些情况下，从上下文可能表明它们是不同的或相同的。
如本文所用，术语“电路”可指、属于或包括：专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)或相关联的存储器(共享、专用或组)；该存储器可操作地耦合至执行一个或多个软件或固件程序的电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的硬件组件。在一些实施例中，电路可以在一个或多个软件或固件模块中实现，或者与电路相关联的功能可以由一个或多个软件或固件模块实现。在一些实施例中，电路可以包括至少部分地可在硬件中操作的逻辑。
考虑到上述对改进纠错编码和LDPC码以处理软输入和降低接收器光学组件成本的需求，低带宽组件可以与发射器处的差分预编码一起使用，以在EDB接收器执行电双二进制调制(EDB)。在接收器处，可以配置使用两个阈值(而不是一个，对于不归零(NRZ)调制)的解调器来解码信号。替代地，或附加地，在接收器中使用模数转换器(ADC)来提供幅度信息；该幅度信息用于导出软信息供LDPC解码器使用。用于纠错的LDPC码允许软(非二进制)输入来提高解码器电路性能。软信息接收器从信号幅度导出软信息，因此通常使用ADC。因此，当在无源光网络(PON)中使用ADC时，可以将分辨率配置为保持较低，例如2-3位，以保持较低的功耗和线性度要求。
随着PON网络中数据速率的增加，有限的接收器带宽也可能是一个需要解决的问题。一个实施例包括配置电双二进制接收器，以能够通过使用两个接收器阈值而不是一个接收器阈值来解码具有强符号间干扰的信号。
本公开描述了从电双二进制接收器的数字输出导出软信息的方法。通过有限的接收器带宽，从时钟数据恢复(CDR)导出的软信息可以提高有效性和效率。附加地，或替代地，在本文的实施例中，低分辨率ADC可以被配置用于电双二进制接收器。下文参考附图进一步描述本公开附加的方面和细节。
图1示出了示例性无源光网络(PON)100，该无源光网络包括发射器电路101和根据本文的各种实施例的具有光纤和无源分路器的接收器电路110。
PON发射器101包括前向错误校验编码器102(例如，低密度奇偶校验(LDPC)编码器)，其耦合至用于电双二进制调制的差分预编码器103。差分预编码器103被配置为执行操作：
Figure BDA0003378246420000031
其中
Figure BDA0003378246420000032
是时间实例t的预编码比特序列，且
Figure BDA0003378246420000033
是XOR运算。预编码信号可以由激光驱动器104和激光二极管105放大；激光二极管105将电信号转换成光信号，以用于在光纤或光学介质上传输。
由于PON网络100的高衰减，电双二进制接收器110可以具有高灵敏度，如通过雪崩光电二极管(APD)接收器120以及形成接收器电路115的一部分的跨阻抗放大器(TIA)130所实现。APD120被配置为：接收光信号，并将光信号转换为电信号，发送至TIA130；在TIA130中来自APD120的电信号被放大。
PON100使用的接收器110的光学组件可以是非线性的，以实现在无源分路器网络架构中接收信号所需的灵敏度。接收器110可以实现为不归零(NRZ)接收器，或，用于50Gbit/s传输的二进制接收器。接收器电路115可以包括一个限幅放大器，或两个限幅放大器140和145，作为TIA130之后的电双二进制(EDB)接收器。限幅放大器140和145可以耦合至异或运算器148，以分别对从限幅放大器140和145生成的二进制信号输出执行异或运算。
APD120、TIA130和限幅放大器140和145可以形成物理介质相关(Physical MediumDependent，PMD)架构的至少一部分。异或运算器设备148和时钟数据恢复(CDR)150可以形成物理介质附件(Physical Medium Attachment，PMA)架构的至少一部分。对数似然比(LLR)计算组件或LLR电路170和解码器电路190可以形成物理编码子层(Physical CodingSublayer，PBS)架构的至少一部分。
随着PON网络100中数据速率的增加，可以解决有限的接收器带宽。一个实施例在这种情况下使用电双二进制接收器，其允许通过使用两个接收器阈值而不是一个接收器阈值来解码具有强符号间干扰的信号。限幅放大器140和145可以基于EDB格式，转换从TIA130输出的电信号。经由电双二进制接收器的解码器电路155，可进一步地从接收器电路115的数字输出导出软信息。通过有限的接收器带宽，从CDR150导出的软信息可以是有效的。
响应于限幅放大器140和145生成的二进制信号，它们于异或运算器148通过异或运算组合。根据产生的二进制信号，可以于CDR组件150中恢复比特时钟和传输的比特序列；CDR组件150导出本地时钟和接收的比特序列之间的相位误差，以用于更新锁相环(PLL)时钟180的控制环。
根据与电双二进制接收器相结合的一个或多个二进制接收器或低分辨率模数转换器，LLR电路170为软判决前向纠错(FEC)提供软信息；该电双二进制接收器，与传统的NRZ接收器相比，被配置为使用较低带宽的光学组件。对于二进制接收器，可以使用过采样的二进制信号，从时钟数据恢复电路150导出软信息。这是可以获取和选择比特位置之间的样本以改善互信息的时间点，从而，例如，改善软判决FEC解码器(例如，LDPC解码器)电路190的性能。软信息可以根据对数似然比(LLR)导出，且由LLR电路170从均衡的接收信号幅度中导出。然后，这些输出可以由纠错电路190进一步处理，例如，作为LDPC码以恢复传输的比特序列。
图2示出了EDB接收器200的另一个实施例的示例，其中接收器电路可以包括模数转换器(ADC)。图2所示的接收器200包括与图1的接收器100类似的块。对于基于模数转换器(ADC)的接收器，电信号可由自动增益控制(AGC)块240放大，并由ADC245转换为数字信号。例如，ADC245可以包括2或3位的分辨率。通过使用低分辨率ADC245接收器，或使用图1的接收器配置100，可以调整判定阈值以优化互信息，从而优化解码器190的软判定的性能。当将二进制接收器与软判决FEC和一个或多个电双二进制接收器一起使用时，该解决方案可以提高性能。所提出的用于ADC接收器的解决方案，可以在较低的分辨率下，提供相同的性能，从而通过简化的接收器设计来节省成本和功率。
图3示出了根据本文的各种实施例的EDB接收器的眼图的示例。如图3所示的EDB接收信号300具有两个眼302和304，且因此，采用了两个限幅放大器(例如，140和145)，每个眼对应一个限幅放大器。限幅放大器(LA)140和145的二进制信号，通过异或运算器148的异或运算进行组合。根据产生的二进制信号中，可以通过CDR块电路150恢复比特时钟和传输的比特序列；CDR块电路150导出本地时钟和接收比特序列之间的相位误差，以用于更新PLL时钟控制回路180。
根据CDR150的输出，LLR计算块提供以对数似然比(LLR)表示的软信息。对于接收信号y，LLR170按照如下定义处理LLR：llry＝log(pxy(x＝0，y))-log(pxs(x＝1，y))；(1)
其中，pxs(x，y)是发送x时接收到y的条件概率。基于软信息，FEC解码器190(例如，LDPC解码器)恢复传输的比特序列。
在接收器200具有ADC245的情况下，如图2所示，在TIA130之后有一个模数转换器。根据AGC240的AGC输出信号恢复比特时钟。根据ADC输出，在LLR电路170中计算软信息。
当使用图1所示的接收器架构时，二进制信号可用于通过异或运算器148、CDR电路150和LLR电路170导出非二进制软信息。通过LLR电路170输出的软信息可以从二进制接收信号的多个连续样本yt中导出，这些样本在时钟数据恢复(CDR)电路150中可用。
图4示出了根据各种实施例的来自二进制接收器的软信息。CDR被配置为：在比特位置t处采集样本，例如yt-1，yt，以及，比特位置之间采集中间样本404(例如，yt-1/2)，以导出相位误差，该相位误差用于通过PLL180进行时钟恢复。对于LDPC解码器190使用的软信息，时间t-Δt处的另一/中间位置402可以给出关于接收信号的更多信息。如与图4简要讨论的图6中所示，示例解码器电路155被配置为导出软信息，CDR状态s与T个连续样本相关联，这给出s∈0，...，2T-1个可能的值。例如，值S＝[yt-1，yt-Δtyt]。寻找最佳采样点Δt可以是一维搜索，该一维搜索可以于接收器CDR中完成。
图5示出了根据实施例的50G EDB(例如，由EDB接收器100或200进行50Gbit/s的传输)的3位CDR的互信息500。所得曲线500对0和1的两比特位置之间的Δt的可能值，表明对于大约10-2的输入误码率，Δt＝0.15的采样点给出了最高的理论容量。例如，基于以两位分辨率导出软信息的二进制输出502，CDR曲线504在t-Δt＝0.85处达到最大值。
参考图6，示出了根据本文的实施例的具有中间值的CDR软信息调整。为了实现优化的CDR软信息，在一个实施例中对用于导出软信息的中间样本的样本点进行了调整。在LLR块170中，根据CDR状态S创建FEC解码器的输入信号ll。LLR值定义为：llrs＝log(pxs(x＝0，s))-log(pxs(x＝1，s))；(2)其中，当x＝0或x＝1被发送时，接收状态的条件概率pxs(x，s)是通过对发送信号中已知序列的概率进行计数得出的。有了概率pxs(x，s)的知识，信号I(x，s)的互信息可以计算如下：
Figure BDA0003378246420000061
且采样点Δt移动到最大互信息的位置，根据图错误！未找到参考源...的框图。一旦被识别，这个额外的采样点定时被用于收集CDR电路中的额外样本。
当在接收器200中使用模数转换时，如图2所示，ADC245的分辨率(例如，2到3位)可以是重要的设计参数。根据经验，每增加一位的分辨率都会使功耗增加一倍，这对于PON所需的采样率非常关键。ADC245的判定阈值通常处于相等的距离，并且它们之间的距离被选择得足够小。但是对于低分辨率ADC245，其中软信息直接从ADC输出中导出，ADC245可以配置有不等距的多个判定阈值，其中具有不等距的判定阈值可能是一个优势。
图7示出了根据实施例的用于50G EDB接收器(例如，由EDB接收器进行的50Gbit/s传输)的3位CDR和ADC软信息接收器的互信息700。曲线700表明，对于50Gbits样本，可能难以利用具有大量位数(例如，六、七、八位)的ADC，因为它们消耗大量功率且设备非常昂贵。因此，本文的实施例的重点可以是仅仅几个幅度水平，例如仅仅两位或三位，或者至少多于一位，因为ADC215的分辨率是配置用于采样的最少数量。如图所示，仅使用两位或三位的ADC就可以实现一种配置，其中可以通过四个或八个电平之间的位置阈值来调整中间区域。曲线700示出了传输信息，其中，二进制信号(y)的曲线702和CDR软信息的曲线704可以是最佳的，且对应于图5的那些曲线500。曲线706展示了两位的ADC的曲线，而曲线708展示了使用中间样本优化的曲线。同样地，曲线710展示了三位ADC的曲线，而曲线712展示了进行同样的优化后的曲线。曲线714展示了界限阈值。
在EDB信号上的3位ADC的ADC阈值优化中，EDB的阈值优化的结果曲线700如图8所示。曲线800表明，在零传输概率密度和一传输概率密度之间的两个过渡区域周围的判定阈值比均匀分布的阈值要高效得多。此处，中间阈值806可以基于作为中间样本位置的偏移的增量t变量来展示和优化。默认阈值可以通过负区域和正区域的垂直虚线看到。一区域的曲线为802，而零区域的曲线是804。通常，使用ADC245可以从传输的比特中获得更多信息，就像使用两位ADC时一样，其中，幅度位置之间的距离可以等于阈值线，并使用更多样本进行优化；因此，阈值达到0.9是最佳的，它也可以类似于三位八电平的ADC。
如此，曲线800提供了如何是最佳阈值的示例；在该示例中，否则阈值将以虚线而不是数字等间距分布，并且是ADC在其具有等间距时所做的事情(例如，在负三、负一和三加一等相关水平)。如果执行优化以给出可能的最佳水平，结果是在图3的眼302、304打开的该过渡区域中可能存在更多阈值；而在眼闭合的区域中没有阈值，并且，例如，更难确定。因此，最佳的采样点在具有划分/划分阈值的打开的眼302和304区域的中间变得更靠近在一起。这些是ADC电平之间的阶跃所在的相关点，除了等距，它会进入两个眼，并且通过这种中间样本阈值调整增量t，例如，即使使用两位或三位ADC也可以获得质量相当好的软信息，无需使用更多位的ADC。
其他实施例包括如何通过利用概率恒等函数的知识进行调整，来获得一个或多个足够的阈值；因此，对于一和零传输，它们是曲线802、804；其中802为传输零，804为传输一。有了这些信息，最后完成的梯度步骤可以给出在ADC中的最佳阈值位置。
在一个实施例中，最佳判定阈值可以由两个具有一半分辨率和均匀分布阈值的ADC来近似，并在两个过渡区域进行操作。
ADC采样输出信号的信息可由下式给出：
Figure BDA0003378246420000071
pxy(x，y)为发送x和y的联合密度，px(x)为发送x的概率，且py(y)＝pxy(0，y)+pxy(0，y)，为接收到y的概率。了解发送比特x接收到幅度y的概率密度函数(PDF)fxy(x，y)和相应的累积密度函数(CDF)Fxy(x，y)的知识，以及Fy(y)＝Fxy(0，y)+Fxy(1，y)，可以通过梯度法找到最佳阈值。
因此，阈值为yth，i，其中，对于3位ADC，有8个不同的电平，因此，有7个阈值yth，1，...，yth，7。
阈值的更新可以表示如下：
Figure BDA0003378246420000072
其中，步长为a，梯度由下式给出：
Figure BDA0003378246420000073
其中，当i＝0时Fxy(x，yth，i)＝0；当i＝2adc bits时Fxy(x，yth，i)＝1。对于接收信号幅度的PDF和CDF，可以在训练阶段，基于已知信号使用具有均匀分布阈值的初始设置的ADC测量出fxy(x，y)和fxy(x，y)。
在本文中任一实施例的一个示例中，用于具有带宽限制(电双二进制)的NRZ调制信号的二进制接收器，使用两个接收器判定阈值，或者，标准NRZ接收器使用一个接收器判定阈值；其中，软信息FEC解码器的软信息由时钟数据恢复模块提供，在比特位置yt，yt-1，yt -2，...以及比特之间的位置yt-Δt，yt-1-Δt，...使用多个连续样本。控制中间样本t-Δt的采样位置以改善软信息。可以使用具有带宽限制(电双二进制)的接收器的NRZ调制信号的模数转换接收器，或者，标准NRZ接收器；其中调整ADC判定阈值以改善互信息，从而提高后续FEC解码器的效率。
参考图9是根据此处方面的EDB接收器的示例处理流程。处理流程900可以在902开始，以使电双二进制接收器电路通过光电二极管接收光信号。在904，处理流程包括：通过光电二极管，将光信号转换为电信号。在906，处理流程包括：基于多个判定阈值将电信号转换为二进制信号。在908，处理流程包括：通过时钟数据恢复电路，基于接收到的样本是比特1或比特0的条件概率来确定多个样本，以及，基于偏移量确定至少一个附加中间样本。在910，处理流程包括：基于多个样本生成软信息，以解码传输的比特序列。
在其他实施例中，处理流程900可以包括：通过第一限幅放大器输出第一数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第一判定阈值时，该第一数字信号具有高值，否则，该第一数字信号具有数字低值；以及，通过第二限幅放大器输出第二数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第二判定阈值时，该第二数字信号具有数字高值，否则，该第二数字信号具有数字低值。第一判定阈值和第二判定阈值可以不同并且彼此不等距地间隔开。样本可以生成为连续样本。偏移量可以被选择作为最佳样本偏移量，用以确定至少一个中间样本。可以基于连续样本和至少一个中间样本来确定比特位置的概率，其中比特位置的数目包括两个或三个。可以基于梯度来确定多个判定阈值。
根据某些实施例，参考图10，示出了电信网络1000，其通过点对多点无源光网络(PON)，向订户提供宽带互联网接入和/或其他形式的基于分组的通信网络接入。在示例实施例中，网络1000可以是有线数据服务接口规范(DOCSIS)有线网络，其提供订户对因特网1009的访问；并且如果需要，使用有线调制解调器终端系统(CMTS)1002和订户DOCSIS电缆调制解调器1015(为简单起见仅显示1个)，通过10Gb无源光网络(XGPON)1012，提供对诸如公共交换电话网络1008的其他服务访问。尽管在图10中只显示了一个端点，但由于XGPON是无源光网络，XGPON将包括：光线路终端(OLT)、光分配网络(ODN)和多个光网络单元(ONU)。
在该示例中，包括DOCSIS电缆调制解调器终端系统(CMTS)1002的网络提供商HUB或头端1010，在其网络服务接口(NSI)处，经由路由器或交换机1006通信耦合至IP网络1009和PSTN 1008，且在CMTS上行/下行RF接口处通信耦合至XGPON 1012。
头端1010可以包括相关服务器或者对服务器的端口访问，提供了支持CMTS1002的操作支持系统(OSS)接口1004。操作支持系统接口1004是网元与支持CMTS操作所需的基本业务流程的高级OSS之间的网元管理层接口。例如，OSSDNS、DHCP、SMTP、系统日志、时间服务器和TFTP。
如网络1000所示，与先前的EPON中的DPoE相比，本发明的实施例在设计中提出了XGPON系统与DOCSIS系统的组合，以实现双方现有装置和软件的最高重用。在本发明的各种实施例中，DOCSIS CMTS 1002通过向XGPON发送信号以改变其控制，以使用DOCSIS作为XGPON 1012的管理层，可以有效地通过XGPON 1012的ODN向多个电缆调制解调器(CM)1015的订户提供快速和高带宽互联；无论是专门用于DOCSIS调制解调器1015，还是与管理不同光网络单元(ONU)以支持其他最终用户应用的其他XGPON标准共存，都可以减轻新PON的负担。
作为一个示例实施例，遵守DOCSIS的有线网络收发器，例如DOCSIS CMTS 1002或可能的CM 1015，在XGPON 1012中，以如下方式向对应连接的收发器(例如OLT或ONU之一)发送信号：DOCSIS有线网络控制光网络上层管理流程，以使XGPON被PHY层协议控制。在某些实施例中，除了初始化过程之外，XGPON限于第一层协议，包括物理介质相关子层(PMD)和传输会聚(TC)子层。DOCSIS控制第二层和更高层的协议，即从较低的数据链路第二层至媒体访问控制(MAC)子层和更高层；DOCSIS将通过XGPON TC层边界上方的光网络管理IP数据流。以这种方式，DOCSIS MAC层和XGPON PHY层之间的简单划分将管理通过XGPON的数据流，而不是像以前尝试使用DPoE DOCSIS/EPON管理的尝试那样，尝试在两个标准协议之间拆分管理任务。
为了进一步提供所公开主题的各个方面的背景，图11示出了设备1100(例如，电缆调制解调器或网关等)的实施例的框图；该设备1100与网络(例如：基站、无线接入点、毫微微蜂窝接入点等)的接入相关，其可以启用和/或利用所公开方面的特征或方面。
根据各个方面，设备1100可以与本文描述的无源光网络的一个或多个方面(例如此处的核心组件、PON组件或网络组件)一起使用。例如，EDB用户设备1100包括数字基带处理器1102，该数字基带处理器1102可以耦合至数据存储或存储器1103和前端1104(例如，RF前端、声学前端或其他类似的前端)。设备1100还包括一个或多个输入/输出端口1107，其被配置为从一个或多个设备接收信号和向一个或多个设备发送信号，例如接入点、接入终端、无线端口、路由器等；这些设备可以通过网络设备(未示出)，在无线电接入网络或者其他通信网络中运行。
设备1100可以是用于传送RF信号的射频(RF)设备、用于传送声音信号的声学设备或任何其他信号通信设备，例如：计算机、个人数字助理、移动电话或智能电话、平板电脑、调制解调器、笔记本电脑、路由器、交换机、中继器、个人电脑、网络设备、基站或可以根据一种或多种不同的通信协议或标准与网络或其他设备进行通信的类似设备。
前端1104可以包括通信平台，该通信平台包括电子部件和相关电路，提供对经由一个或多个接收器或发射器(例如收发器)1108、复用器/解复用器组件1112和调制/解调组件1114接收或发送的信号的处理、操纵或整形。前端1104耦合至数字基带处理器1102和输入/输出端口组1107。前端1104可以被配置为：执行本文描述的再调制技术，以扩展设备1100的频率范围。在一方面，用户设备装置1100可以包括锁相环系统1110。
根据本公开的方面，处理器1102可以至少部分地，向移动通信设备1100内的基本上任何的电子组件赋予功能。作为示例，处理器1102可以被配置为：至少部分地，执行使前端将信号重新调制到选定频率的可执行指令。处理器1102功能地和/或通信地耦合(例如，通过存储器总线)至存储器1103，以便存储或获取操作和赋予功能所必需的信息；至少部分地，耦合至通信平台或前端1104、锁相环系统1110和锁相环系统1110的基本上任何其他操作方面。锁相环系统1110包括至少一个振荡器(例如，VCO、DCO等)，其可以通过核心电压、粗调值、信号、单词或选择过程进行校准。
处理器1102可以操作使得移动通信设备1100能够处理数据(例如，符号、比特或码片)，以使用复用/解复用组件1112复用/解复用，或者经由调制/解调组件1114进行调制/解调，例如实现直接和逆快速傅立叶变换、调制速率的选择、数据包格式的选择、包间时间等。存储器1103可以存储数据结构(例如，元数据)、代码结构(s)(例如，模块、对象、类、过程等)或指令、网络或设备信息，例如：策略和规范、附件协议、用于加扰、扩频和导频(例如，参考信号)传输的代码序列、频率偏移、小区ID和用于在发电期间检测和识别与RF输入信号、功率输出或其他信号分量相关的各种特性的其他数据。
正如本说明书中所采用的，术语“处理器”基本上可以指任何计算处理单元或设备，包括但不限于：单核处理器、具有软件多线程执行能力的单处理器、多核处理器、具有软件多线程执行能力的多核处理器、采用硬件多线程技术的多核处理器、并行平台、和具有分布式共享内存的并行平台。此外，处理器可以指：集成电路、专用集成电路、数字信号处理器、现场可编程门阵列、可编程逻辑控制器、复杂可编程逻辑器件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或者旨在执行本文所述的功能和/或过程的任何组件。处理器可以利用纳米级架构，例如，但不限于，基于分子和量子点的晶体管、开关和门，以优化空间使用或提高移动设备的性能。处理器也可以实现为计算处理单元的组合。
示例(实施例)可以包括主题，例如方法、用于执行方法的动作或块的装置、包括指令的至少一种机器可读的介质，当由机器(例如，具有存储器的处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等)执行时，使机器执行根据本文描述的实施例和示例的用于使用多种通信技术进行并发通信的方法或装置或系统的动作。
在第一组示例中：
示例1是一种被配置为接收光信号的接收电路，包括前端接收电路；前端接收电路被配置为：接收光信号，并将光信号从双二进制信号格式转换为二进制信号。接收器电路还包括时钟数据恢复电路，该时钟数据恢复电路被配置为：接收二进制信号，并基于预设的时钟数据恢复技术，在第一时刻对每个数据周期的二进制信号进行采样；并在偏离于第一时刻的第二时刻，对每个数据周期的二进制信号进行采样。
在依赖于示例1的示例2中，接收器电路还包括对数似然比电路；该对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于样本，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
在依赖于示例2的示例3中，接收器电路还包括解码器电路；该解码器电路被配置为：接收软信息输出信号，并响应于该信号生成比特序列。
在依赖于示例1的示例4中，前端接收电路包括光电二极管；该光电二极管被配置为：接收光信号，并响应于该光信号输出电信号。
在依赖于示例4的示例5中，电信号为模拟信号格式，且前端接收电路还包括第一限幅放大器，该第一限幅放大器具有第一阈值且被配置为：接收电信号，并输出第一数字信号；当电信号超过第一阈值时，该第一数字信号具有数字高值，否则，该第一数字信号具有数字低值。前端接收器电路还包括第二限幅放大器，该第二限幅放大器具有第二(不同的)阈值且被配置为：接收电信号，并输出第二数字信号；且当电信号超过第二阈值时，该二数字信号具有数字高值，否则，该第二数字信号具有数字低值。
在依赖于示例5的示例6中，前端接收电路还包括逻辑电路，该逻辑电路被配置为：接收第一数字信号和第二数字信号；并基于对第一数字信号和第二数字信号执行的逻辑运算，输出二进制信号。
在依赖于示例6的示例7中，逻辑电路被配置为执行异或运算。
示例8是一种被配置为接收光信号的接收电路，包括前端接收电路；前端接收电路被配置为：接收光信号，并将光信号转换为模拟电信号。接收器电路还包括模数转换器(ADC)，该模数转换器被配置为：接收模拟电信号，并将模拟电信号转换为数字信号；其中ADC包括多个判定阈值，这些判定阈值用于确定数字信号的数字电平，且其中判定阈值彼此不等距地间隔开。
在依赖于示例8的示例9中，ADC在零传输的概率密度达到最大值与一传输的概率密度达到最大值之间的传输区域相关联的位置处，包括一个或多个阈值。
在依赖于示例8的示例10中，接收器电路还包括对数似然比电路；该对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于样本，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
在依赖于示例10的示例11中，接收器电路还包括解码器电路；该解码器电路被配置为：接收软信息输出信号，并响应于该信号生成比特序列。
在依赖于示例8的示例12中，前端接收电路包括光电二极管；该光电二极管被配置为：接收光信号，并响应于该光信号输出电信号。
在依赖于示例12的示例13中，接收器电路还包括可调增益放大器，该可调增益放大器被配置为：接收电信号，并将放大后的电信号输出到ADC。
在第二组示例中：
第一示例是无源光网络(PON)接收器的装置，该装置被配置为在PON网络中执行电双二进制解调，包括：电双二进制接收器，该电双二进制接收器包括接收器电路，该接收器电路被配置为：接收光信号，并基于多个判定阈值，将电双二进制信号格式转换为二进制信号；以及，解码器电路，该解码器电路被配置为：接收二进制信号，并基于过采样的二进制信号对每个数据周期的二进制信号进行采样，并提供从时钟数据恢复电路的输出中导出的软信息。
第二示例可以包括第一示例，其中接收器电路包括：第一限幅放大器，该第一限幅放大器被配置为：根据电双二进制格式的电双二进制信号，生成第一二进制信号；以及，第二限幅放大器，该第二限幅放大器被配置：基于电双二进制格式的电双二进制信号，生成第二二进制信号。
第三示例可包括第一或第二示例，其中接收器电路还包括异或运算器，该异或运算器被配置为：接收第一二进制信号和第二二进制信号，并基于异或运算输出二进制信号至解码器电路。
第四示例可以包括第一至第三示例中的任何一个或多个，其中接收器电路被配置为：基于作为第一限幅放大器和第二限幅放大器的多个判定阈值的不同幅度阈值，生成二进制信号。
第五示例可以包括第一至第四示例中的任何一个或多个，其中解码器电路还包括对数似然比电路，该对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于比特位置的样本和基于偏移的比特位置之间的一个或多个中间位置的样本，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
第六示例可以包括第一至第五示例中的任何一个或多个，其中解码器电路包括前向纠错(FEC)解码器，该前向纠错(FEC)解码器被配置为：接收软信息输出信号，并基于软信息生成比特序列。
第七示例可以包括第一至第六示例中的任何一个或多个，其中解码器电路还被配置为：通过修改偏移量来对一个或多个中间位置进行采样，以优化软信息输出信号；且其中判定阈值不相等地彼此间隔开。
第八示例可包括第一至第七示例中的任何一个或多个，其中接收器电路包括：光电二极管，该光电二极管被配置为将光信号转换为电信号；下游的模数转换器，该模数转换器包括两到三位的位分辨率，以在输出端提供幅度信息，其中判定阈值彼此不等距地间隔开；以及，解码器电路，该解码器电路被配置为：根据模数转换器的输出，确定软信息。
第九示例可以包括第一到第八示例中的任何一个或多个，其中过采样的二进制信号是从在不同的比特位置的样本之间选择的中间样本导出的；以及，解码器电路包括前向纠错(FEC)解码器，以根据基于过采样二进制信号的中间样本和不同比特位置的样本的软信息，恢复传输的比特序列。
第十示例可以是被配置为接收光信号的电双二进制接收器电路，包括：接收电路，该接收电路被配置为：通过处理光信号来执行电双二进制解调，并基于彼此不等距地间隔开的多个判定阈值，将光信号转换为二进制信号；以及，解码器电路，该解码器电路包括对数似然比电路，该对数似然对比电路被配置为：处理来自时钟数据恢复电路的样本，并基于样本，生成以对数似然比表达的软信息输出信号；其中，样本基于不同的比特位置以及基于偏移量的比特位置之间的一个或多个中间位置。
第十一示例可以包括第十示例，还包括模数转换器(ADC)，该模数转换器被配置为：接收从光信号导出的模拟电信号，并将模拟电信号转换为二进制信号；且其中，样本基于多个判定的阈值，该阈值位于与满足第一阈值的零传输的概率密度和满足第二阈值的一传输的概率密度之间的传输区域相关联的位置。
第十二示例可包括第十一示例，其中接收器电路包括：光电二极管，该光电二极管被配置为：将光信号转换为电信号；以及，多个限幅放大器，该限幅放大器被配置为：将电信号转换为二进制信号，以输出进行异或运算；其中多个放大器中的第一限幅放大器包括第一判定阈值，且多个放大器中的第二限幅放大器包括多个判定阈值中与第一判定阈值不同的第二判定阈值。
第十三示例可包括第十一至第十二示例中的任何一个或多个，其中对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于接收样本是比特1或比特0的条件概率，以及，基于偏移量的至少一个附加中间值，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
第十四示例可以包括第十一至第十三示例中的任何一个或多个，其中时钟数据恢复电路被配置为：将样本生成为连续样本，并选择偏移量作为最佳样本偏移量，以确定在0和1之间的一个或多个中间位置处的一个或多个中间样本。
第十五示例可以包括第十一到第十四示例中的任何一个或多个，还包括模数转换器，该模数转换器包括用于多个判定阈值的2至3位的比特分辨率，其中多个判定阈值基于梯度，并基于ADC的训练阶段中的步长和梯度进行更新。
第十六示例可以是一种用于电双二进制接收器电路的方法，包括：通过光电二极管，接收光信号；通过光电二极管，将光信号转换为电信号；基于多个判定阈值，将电信号转换为二进制信号；通过时钟数据恢复电路，基于接收到的样本是比特1或比特0的条件概率确定多个样本，并基于偏移量确定至少一个附加的中间样本；以及，基于多个样本生成软信息，以解码传输的比特序列。
第十六示例可以包括第十六示例，如权利要求16所述的方法，还包括：通过第一限幅放大器输出第一数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第一判定阈值时，该第一数据信号具有数字高值，否则，该第一数据信号具有数字低值；以及，通过第二限幅放大器输出第二数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第二判定阈值时，该第二数字信号具有数字高值，否则，该第二数字信号具有数字低值；其中，第一判定阈值与第二判定阈值不同，并彼此不等距地间隔开。
第十八示例可以包括第十六至第十七示例，还包括：基于对第一数字信号和第二数字信号执行的逻辑运算来输出二进制信号。
第十九示例包括第十六至第十八示例中的任何一个或多个，还包括：将样本生成为连续样本；选择偏移量作为最佳样本偏移量，以确定至少一个中间样本；以及，基于连续样本和至少一个中间样本确定比特位置的概率，其中比特位置的数量包括两个或三个。
第二十示例包括第十七至第十九示例中的任何一个或多个，还包括：基于梯度确定多个判定阈值。
此外，可以使用标准编程和/或工程技术，将本文描述的各个方面或特征实现为方法、装置或制品。本文使用的术语“制品”，旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载体或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可以包括，但不限于：磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条等)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等)、智能卡和闪存设备(例如，EPROM、卡、棒、密钥驱动器等)。此外，这里描述的各种存储介质可以代表一个或多个设备和/或用于存储信息的其他机器可读介质。术语“机器可读介质”可以包括，但不限于：能够存储、包含和/或携带指令和/或数据的无线信道和各种其他介质。此外，计算机程序产品可以包括具有一个或多个指令或代码的计算机可读介质，该指令或代码可操作以使计算机执行本文所述的功能。
通信媒体在数据信号中包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他结构化或非结构化数据，例如调制数据信号，例如载波或其他传输机制，和包括任何信息传递或传输的媒体。术语“调制数字信号”或信号是指一种具有一个或多个特征的信号，以通过将信息编码在一个或多个信号中的方式进行设置或改变。作为示例而非限制，通信媒体包括：有线媒体，例如有线网络或直接有线连接；以及，无线媒体，例如声学、RF、红外线和其他无线媒体。
示例性存储介质可以耦合至处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息和向存储介质写入信息。或者，存储介质可以是处理器的组成部分。此外，在一些方面，处理器和存储介质可以驻留在ASIC中。此外，ASIC可以驻留在用户终端中。或者，处理器和存储介质可以作为分立的组件驻留在用户终端中。此外，在一些方面，方法或算法的过程和/或动作可以作为一个或任何组合或一组代码和/或指令，存储于机器可读介质和/或计算机可读介质上，其可以被并入一种计算机程序产品。
在这点上，虽然已经结合各种实施例和相应的附图描述了所公开的主题，但在适用的情况下，应当理解，可以使用其他类似的实施例或者可以对所描述的实施例进行修改和添加以执行所公开的主题的相同、相似、替代或替代功能而不偏离所公开的主题。因此，所公开的主题不应限于本文所述的任何单个实施例，而是应根据所附权利要求在广度和范围上进行解释。
特别是关于由上述组件(组件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有说明，即使在结构上不等同于执行本公开的在此示出的示例性实施方式中的功能的所公开的结构，用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应表示执行所描述组件(例如，功能上等效的)的指定功能的任何组件或结构。此外，虽然可以仅针对若干实施方式中的一个公开特定特征，但是这种特征可以与其他实施方式的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定或特定应用可能是期望的和有利的。

Claims (20)

1.一种无源光网络(PON)接收器的装置，所述装置被配置为在PON网络中进行电双二进制解调，所述装置包括：
电双二进制接收器，所述电双二进制接收器包括：接收器电路，所述接收器电路被配置为：接收光信号，并基于多个判定阈值将电双二进制信号格式转换为二进制信号；以及，解码器电路，所述解码器电路被配置为：接收二进制信号，并基于过采样的二进制信号对每个数据周期的二进制信号进行采样，并提供从时钟数据恢复电路的输出中导出的软信息。
2.根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，所述接收器电路包括：第一限幅放大器，所述第一限幅放大器被配置为：根据电双二进制格式的电双二进制信号生成第一二进制信号；以及，第二限幅放大器，所述第二限幅放大器被配置为：基于电双二进制信号格式的电双二进制信号生成第二二进制信号。
3.根据权利要求2中所述的装置，其特征在于，所述接收器电路还包括异或运算器，所述异或运算器被配置为：接收第一二进制信号和第二二进制信号，并基于异或运算将二进制信号输出至解码器电路。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器电路被配置为：基于作为第一限幅放大器和第二限幅放大器的多个判定阈值的不同幅度阈值，生成二进制信号。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述解码器电路还包括对数似然比电路，所述对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于比特位置的样本和基于偏移的比特位置之间的一个或多个中间位置的样本，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述解码器电路包括前向纠错(FEC)解码器，所述前向纠错(FEC)解码器被配置为：接收软信息输出信号，并基于软信息生成比特序列。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述解码器电路还被配置为：通过修改偏移量来对一个或多个中间位置进行采样，以优化软信息输出信号；且其中判定阈值不相等地彼此间隔开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述接收器电路包括：光电二极管，所述光电二极管被配置为将光信号转换为电信号；下游的模数转换器，所述模数转换器包括两到三位的比特分辨率，以在输出端提供幅度信息，其中判定阈值彼此不等距地间隔开；解码器电路，所述解码器电路被配置为根据模数转换器的输出确定软信息。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其特征在于，所述过采样的二进制信号是从在不同的比特位置的样本之间选择的中间样本导出的；以及，所述解码器电路包括前向纠错(FEC)解码器，以根据基于过采样二进制信号的中间样本和不同比特位置的样本的软信息，恢复传输的比特序列。
10.一种电双二进制接收器电路，被配置为接收光信号，所述电路包括：
接收电路，所述接收电路被配置为：通过处理光信号来执行电双二进制解调，并基于彼此不等间距的多个判定阈值，将光信号转换为二进制信号；以及，
解码器电路，包括对数似然比电路，所述对数似然对比电路被配置为：处理来自时钟数据恢复电路的样本，并根据基于样本，生成以对数似然比表示的软信息输出信号；其中，样本基于不同的比特位置以及基于偏移量的比特位置之间的一个或多个中间位置。
11.根据权利要求10中所述的接收器电路，还包括模数转换器(ADC)，所述模数转换器被配置为：接收从光信号导出的模拟电信号，并将模拟电信号转换为二进制信号；且其中，样本基于多个判定阈值，所述判定阈值位于与满足第一阈值的零传输的概率密度和满足第二阈值的一传输的概率密度之间的传输区域相关联的位置。
12.根据权利要求10至11中任一项所述的接收器电路，其特征在于，所述接收器电路包括：光电二极管，所述光电二极管被配置为：将光信号转换为电信号；以及，多个限幅放大器，所述限幅放大器被配置为：将电信号转换为二进制信号，以输出进行异或运算；其中多个放大器中的第一限幅放大器包括第一判定阈值，且多个放大器中的第二限幅放大器包括多个判定阈值中与第一判定阈值不同的第二判定阈值。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其特征在于，对数似然比电路被配置为：从时钟数据恢复电路接收样本，并基于接收样本是比特1或比特0的条件概率，以及，基于偏移量的至少一个附加中间值，生成以对数似然比表示的软信息输出信号。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述时钟数据恢复电路被配置为：将样本生成为连续样本，并选择偏移量作为最佳样本偏移量，以确定在0和1之间的一个或多个中间位置处的一个或多个中间样本。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，还包括模数转换器，所述模数转换器包括用于多个判定阈值的2至3位的比特分辨率；其中多个判定阈值基于梯度，并基于ADC的训练阶段中的步长和梯度进行更新。
16.一种用于电双二进制接收器电路的方法，包括：
通过光电二极管接收光信号；
通过光电二极管，将光信号转换为电信号；
基于多个判定阈值，将电信号转换为二进制信号；
通过时钟数据恢复电路，基于接收的样本是比特1或比特0的条件概率来确定多个样本，并基于偏移量确定至少一个的附加的中间样本；以及，
基于多个样本生成软信息，以解码传输的比特序列。
17.根据权利要求16中所述的方法，还包括：
通过第一限幅放大器，输出第一数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第一判定阈值时，所述第一数字信号具有数字高值，否则，所述第一数字信号具有数据低值；
通过第二限幅放大器，输出第二数字信号，当电信号超过多个判定阈值中的第二判定阈值时，所述第二数字信号具有数字高值，否则，所述第二数字信号具有数据低值；
其中，第一判定阈值和第二判定阈值不同并且彼此不等距地间隔开。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：
基于对第一数字信号和第二数字信号执行的逻辑运算，输出二进制信号。
19.根据权利要求16至18中作一项所述的方法，还包括：
将样本生成为连续样本；
选择偏移量作为最佳样本偏移量，以确定至少一个中间样本；以及，
基于连续样本和至少一个中间样本确定比特位置的概率；其中，比特位置的数量包括两个或三个。
20.根据权利要求16至19中作一项所述的方法，还包括：
基于梯度来确定多个判定阈值。
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