CN207099076U

CN207099076U - 一种信号处理装置及信号接收装置

Info

Publication number: CN207099076U
Application number: CN201720315376.0U
Authority: CN
Inventors: 陆建鑫; 张琦; 王会涛
Original assignee: Zhongxing Photoelectron Technology Co Ltd
Current assignee: Zhongxing Photoelectron Technology Co Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-03-13
Anticipated expiration: 2027-03-28

Abstract

本实用新型公开了一种信号处理装置，信号接收装置。该信号处理装置包括发送时钟同步及分配单元、调制数据生成单元和多幅度激光器驱动器，其中：所述发送时钟同步及分配单元从输入信号中获取与所述输入信号同步的时钟信号，将所述时钟信号送入所述调制数据生成单元和所述多幅度激光器驱动器；所述调制数据生成单元将所述输入信号进行处理生成调制数据，所述多幅度激光器驱动器基于所述时钟信号和所述调制数据输出控制信号。本实用新型实施例所述方案，对输入信号进行调制，使用低带宽器件实现高带宽信号的传输，从而降低了对器件的带宽要求。

Description

一种信号处理装置及信号接收装置

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种信号处理装置及信号接收装置。

背景技术

随着信息技术的迅速发展，日常数据吞吐量越来越大，相应的网络运营商需要提供数据吞吐量更大的网络设备和更加有效的数据传输方法。光纤通讯系统已经开始升级到100G甚至超100G的速率，除了长距光纤通信网络，移动通信和数据中心中系统互联中也广泛采用高速光收发器。

随着通信带宽需求的提高，城域光互联开始由10G速率提升到25G。目前光通信中单波长25G的速率光收发器已经开始规模应用，单波长56G在实验室也得到验证。如图1所示，目前25G光收发器发送端一般直接将系统侧输入信号直接调制到激光器上输出非归零光信号，接收端再将光信号通过光电探测器和放大器转变为电信号，这样电光及光电转换所有器件的处理带宽必须满足25G处理带宽。带宽越高器件难度越大，特别是高带宽光芯片的良率远远小于低带宽器件。25G的光收发芯片价格高、成品率低，使得整体价格昂贵，限制了其使用范围。因此，常规光收发器结构简单但该解决方案成本高且可靠性低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种信号处理装置、信号接收装置，降低大带宽传输时的成本。

为了达到本实用新型目的，本实用新型提供了一种信号处理装置，包括发送时钟同步及分配单元、调制数据生成单元和多幅度激光器驱动器，其中：

所述发送时钟同步及分配单元用于，从输入信号中获取与所述输入信号同步的时钟信号，将所述时钟信号送入所述调制数据生成单元和所述多幅度激光器驱动器；

所述调制数据生成单元用于，基于所述时钟信号，将所述输入信号进行处理生成调制数据，每个调制数据包含多个比特，输出所述调制数据至所述多幅度激光器驱动器；

所述多幅度激光器驱动器用于，基于所述时钟信号和所述调制数据输出控制信号，将所述控制信号发送给激光器，以用于所述激光器基于所述控制信号，输出光信号，且不同状态的控制信号产生不同幅度的光信号，其中，每个调制数据对应一种状态的控制信号。

在本实用新型一可选实施例中，所述调制数据生成单元将所述输入信号进行处理生成调制数据包括：

直接根据所述输入信号生成调制数据；

或者，将所述输入信号插入纠错码后生成调制数据；

或者，将所述输入信号进行变换后生成调制数据。

在本实用新型一可选实施例中，所述多幅度激光器驱动器输出的所述控制信号为电流信号。

在本实用新型一可选实施例中，所述装置还包括激光器，用于基于所述控制信号，输出光信号，且不同状态的控制信号产生不同幅度的光信号。

在本实用新型一可选实施例中，所述装置还包括：光电探测器、放大器、接收时钟同步及分配单元、多幅度判决单元和数据恢复单元，其中：

所述光电探测器用于，接收发射端输出的光信号，转化为电信号；

所述放大器用于，将所述电信号进行放大获得多幅度电信号；

所述接收时钟同步及分配单元用于，获取与所述多幅度电信号同步的时钟信号，发送到所述多幅度判决单元和所述数据恢复单元；

所述多幅度判决单元用于，基于所述时钟信号，对所述多幅度电信号进行判决获得调制数据，输出到所述数据恢复单元，其中，每个幅度的多幅度电信号对应一个调制数据；

所述数据恢复单元用于，基于所述时钟信号，根据预置的与所述发射端对应的工作模式对所述调制数据进行处理获得输出信号。

在本实用新型一可选实施例中，所述输出信号为差分电平信号。

在本实用新型一可选实施例中，所述装置还包括收发协同控制单元，用于与所述发射端交互，获取所述发射端的工作模式，并为所述数据恢复单元配置与所述发射端对应的工作模式。

本实用新型一实施例中提供一种信号接收装置，包括光电探测器和放大器，还包括接收时钟同步及分配单元、多幅度判决单元和数据恢复单元，其中：

与相关技术相比，本实用新型实施例中，通过对输入信号进行调制后产生多幅度的光信号进行传输，降低了对光收发芯片的带宽要求，使用低带宽芯片进行高带宽传输，降低了通信成本，提高了通信可靠性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为相关技术中光收发器框图；

图2为本实用新型实施例提供的信号处理装置、信号接收装置框图；

图3为本实用新型实施例提供的信号发送方法流程图；

图4为本实用新型实施例信号接收方法流程图；

图5为本实用新型实施例提供的光收发器框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。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任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实用新型实施例提供一种信号处理装置，如图2所示，包括发送时钟同步及分配单元201、调制数据生成单元202、多幅度激光器驱动器203，还可包括激光器204，其中：

所述发送时钟同步及分配单元201用于，从输入信号中获取与所述输入信号同步的时钟信号，将所述时钟信号送入所述调制数据生成单元202和所述多幅度激光器驱动器203；

所述调制数据生成单元202用于，基于所述时钟信号，将所述输入信号进行处理生成调制数据，每个调制数据包含多个比特，输出所述调制数据至所述多幅度激光器驱动器203；

所述多幅度激光器驱动器203用于，基于所述时钟信号和所述调制数据输出控制信号，发送给激光器204，其中，每个调制数据对应一种状态的控制信号；

所述激光器204用于，基于所述控制信号，输出光信号，且不同状态的控制信号产生不同幅度的光信号。

在本实用新型的一可选实施例中，所述将所述输入信号进行处理生成调制数据包括如下之一：

直通模式：直接将所述输入信号生成调制数据；

或者，插入纠错码模式：将所述输入信号插入纠错码后生成调制数据；

或者，预处理模式，将所述输入信号进行变换后生成调制数据。

其中，插入纠错码模式是指在输入码流中插入纠错码后再转化为调制数据，该方式可以在接收端的数据恢复过程利用纠错码降低误码率。

其中，预处理模式是指在对输入数据进行变换后再转化为调制数据。比如，可以对数据进行扰码，扰码是指对输入数据作有规律的随机化处理，从而避免数据中过多的直流分量。

举例来说，每个调制数据包括两个比特时，将输入信号或插入纠错码后的输入信号或进行变换后的输入信号以两个比特一组，输出到多幅度激光器驱动器203，生成控制信号，一个调制数据生成一种状态的控制信号，每种状态的控制信号控制激光器输出一种幅度的光信号，比如，两个比特根据取值不同，有4种取值，00，01，10，11，对应四种状态的控制信号，这4种状态的控制信号控制激光器输出4种幅度的光信号。当然，每个调制数据也可以包括更多比特，比如n个比特，相应的，控制激光器输出2ⁿ种幅度的光信号。

本实用新型实施例所述方案，相比相关技术中每个比特的输入信号通过驱动器输出一个控制信号，进行产生一个幅度的光信号的方案，采取多个比特作为一个状态，通过驱动器输出一个控制信号产生一个幅度的光信号，大大减小了对带宽的要求，因此，可以使用较低带宽的光收发芯片和光驱动电芯片传递较高带宽的信号，从而使同等速率应用的光收发器成本得到较大幅度下降。

其中，所述激光器可以采用多种类型的激光器。在本实用新型的一可选实施例中，所述激光器204采用直接电流调制激光器。所述多幅度激光器驱动器203输出的所述控制信号为电流信号。多幅度激光器驱动器203输出多种电流值驱动所述激光器，产生不同幅度的光信号。考虑到激光器温度效应和非线性效应，激光器在相同电流下不同温度下输出的光信号幅度不同，因此，为保证相同的调制数据输出相同幅度的光信号，需要根据温度不同调整电流值。多幅度激光器驱动器203的输出电流值由激光器特性和输入数据决定。不同温度下的激光器特性可以通过预先测试得到，建立不同温度下激光器特性的查找表。为了减小查找表的大小，也可以对关键温度下的特征值进行存储，采用合适的拟合算法得到所需工作温度范围的电流配置。实际使用时，依据当前温度值进行查表获取当前的电流值，多幅度激光器驱动器203输出查找到的电流值驱动激光器。

本实用新型实施例还提供一种信号接收装置，如图2所示，包括光电探测器209和放大器208，还包括接收时钟同步及分配单元210、多幅度判决单元207和数据恢复单元206，其中：

所述光电探测器209用于，接收发射端输出的光信号，转化为电信号；

所述放大器208用于，将所述电信号进行放大获得多幅度电信号；

所述接收时钟同步及分配单元210用于，获取与所述多幅度电信号同步的时钟信号，发送到所述多幅度判决单元207和数据恢复单元206；

所述多幅度判决单元207用于，基于所述时钟信号，对所述多幅度电信号进行判决获得调制数据，输出到所述数据恢复单元206，其中，每个幅度的多幅度电信号对应一种调制数据；此处与发射端的处理对应，发射端是每个调制数据对应一种幅度的控制信号，此处则相应幅度的控制信号(即此处获得的多幅度电信号)恢复出调制数据。比如，01对应一种幅度的控制信号，在接收端多幅度判决单元判断当前信号的幅度为01对应的幅度，则恢复出调制数据01。其余幅度的处理类似，最终恢复出调制数据。其中，多幅度电信号可以是电压信号。

所述数据恢复单元206用于，基于所述时钟信号，根据预置的与所述发射端对应的工作模式对所述调制数据进行处理获得输出信号。比如，发射端是直通模式、插入纠错码模式、预处理模式中的一种，数据恢复单元配置与直通模式、插入纠错码模式、预处理模式中的一种，对数据处理从而恢复出发射端发射的数据。

其中，光电探测器可采用PD(光电二极管)或APD(雪崩光电二极管)。

在本实用新型的一可选实施例中，数据恢复单元206输出的信号与现有高速光收发器接口兼容，比如为差分电平信号。

在本实用新型的一可选实施例中，所述信号接收装置还可包括收发协同控制单元205，用于与所述发射端交互，获取所述发射端的工作模式，并为所述数据恢复单元206配置与所述发射端对应的工作模式。当然，也可以不需要收发协同控制单元205，发射端和接收端预先配置好对应的工作模式即可。

为了方便光收发器的应用现场调试及线路误码率的检测，可以使用伪随机序列作为数据源发射出去。即调制数据生成单元202可以直接利用伪随机序列作为数据源输出调制数据，其中，伪随机序列可选择7、23或31位(PRBS7、PRBS23或PRBS31)等，此处仅为示例。当发射端发送伪随机序列时，数据恢复单元206可以检测对应误码率。为方便数据接口调试，数据恢复单元206可在收发协同控制单元210的控制下，选择发射端的调制数据生成单元202的环回数据进行恢复。当然，也可采取其他序列进行测试以及误码率检测，本申请对此不作限定。

在本实用新型的一实施例中，还提供一种信号处理装置，包括上述发送时钟同步及分配单元201、调制数据生成单元202、多幅度激光器驱动器203、激光器204、光电探测器209、放大器208，接收时钟同步及分配单元210、多幅度判决单元207和数据恢复单元206。

图2所示的装置可用于单波长25G(数据速率范围是24Gbit/S～28Gbit/S)的信号传输，电光及光电转换光芯片带宽低、易于规模生产及应用。当然，也可用于其它带宽的信号传输。

在一实施例中，还提供一种信号发送方法，如图3所示，包括：

步骤301，从所述输入信号中获取时钟信号；

步骤302，基于所述时钟信号，对所述输入信号进行处理生成调制数据，每个调制数据包含多个比特；

步骤303，基于所述调制数据和所述时钟信号输出控制信号，将所述控制信号发送给激光器；其中，每个调制数据对应一种状态的控制信号；

步骤304，所述激光器基于所述控制信号，输出光信号，且不同状态的控制信号产生不同幅度的光信号。

在本实用新型的一可选实施例中，所述对所述输入信号进行处理生成调制数据包括：

直接将所述输入信号生成调制数据；

或者，将所述输入信号插入纠错码后生成调制数据；

或者，将所述输入信号进行变换后生成调制数据。

在本实用新型的一可选实施例中，所述控制信号为电流信号。

在一实施例中，还提供一种信号接收方法，如图4所示，包括：

步骤401，接收发射端输出的光信号，转化为电信号，将所述电信号进行放大获得多幅度电信号；

步骤402，获取与所述多幅度电信号同步的时钟信号；

步骤403，基于所述时钟信号，对所述多幅度电信号进行判决获得调制数据，每个幅度的多幅度电信号对应一个调制数据；

步骤404，基于所述时钟信号，根据预置的与所述发射端对应的工作模式对所述调制数据进行处理获得输出信号。

在一可选实施例中，所述输出信号为差分电平信号。

在一可选实施例中，所述方法还包括：与所述发射端交互，获取所述发射端的工作模式，并配置与所述发射端对应的工作模式。

下面给出一具体实施例进一步说明本申请。

本实施例采用图2类似的构架实现4通道100G光收发器，每个通道包括一个与图2类似的光收发器，共4个，各通道共用收发协同控制单元。

如图5所示，发射信号时，4个通道输入数据信号输入发送时钟同步及分配单元和调制数据生成单元，多幅度激光器驱动器分别驱动4个激光器。4个激光器可以输出相同的波长，通过4根光纤通道来传输；4个激光器也可以输出不同波长，采用波分复用方式在一根光纤通道上传输。各单元的具体实现请参见前述实施例，此处不再赘述。

接收信号时，空分或者波分复用的4路光信号输入至4个光电探测器，分别通过放大器、多幅度判决单元和数据恢复单元，以及接收时钟同步及分配单元的共同处理后，输出4路高速数据。各单元的具体实现请参见前述实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，本实用新型实施例提供的光收发器，不局限25G/100G光收发器。

本实用新型实施例提供的光收发器在电接口上兼容于现有的封装光收发器，本实用新型实施例提供的技术方案，可使用较低带宽的光收发芯片和光驱动电芯片，从而使同等速率应用的光收发器成本得到较大幅度下降。

在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种信号处理装置，其特征在于，包括发送时钟同步及分配单元、调制数据生成单元和多幅度激光器驱动器，其中：

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制数据生成单元将所述输入信号进行处理生成调制数据包括：

直接根据所述输入信号生成调制数据；

或者，将所述输入信号插入纠错码后生成调制数据；

或者，将所述输入信号进行变换后生成调制数据。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多幅度激光器驱动器输出的所述控制信号为电流信号。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括激光器，用于基于所述控制信号，输出光信号，且不同状态的控制信号产生不同幅度的光信号。

5.如权利要求1至4任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：光电探测器、放大器、接收时钟同步及分配单元、多幅度判决单元和数据恢复单元，其中：

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述输出信号为差分电平信号。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括收发协同控制单元，用于与所述发射端交互，获取所述发射端的工作模式，并为所述数据恢复单元配置与所述发射端对应的工作模式。

8.一种信号接收装置，包括光电探测器和放大器，其特征在于，还包括接收时钟同步及分配单元、多幅度判决单元和数据恢复单元，其中：

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输出信号为差分电平信号。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括收发协同控制单元，用于与所述发射端交互，获取所述发射端的工作模式，并为所述数据恢复单元配置与所述发射端对应的工作模式。