專利名稱：與比特率無關(guān)的光接收機及其接收方法
本申請要求于1999年8月5日向韓國工業(yè)產(chǎn)權(quán)局遞交的指定序號為99-32170的一件申請“Bit-Rate Independent OpticalReceiver and Method Thereof”的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容被作為本申請的參考資料。
本發(fā)明涉及到將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的用于數(shù)據(jù)恢復(fù)的一種光接收機，及其在光傳輸系統(tǒng)中的一種方法。
光傳輸系統(tǒng)中可以采用各種各樣的協(xié)議，例如有用于FDDI(光纖分布數(shù)據(jù)接口)，ESCON(Enterprise System CONneectivity)，光纖信道，千兆比特以太網(wǎng)以及ATM(異步傳輸模式)的協(xié)議。這些協(xié)議采用各種各樣的位速率，包括125Mbps，155Mbps，200Mbps，622Mbps，1062Mbps，1.25Gbps和2.5Gbps。
光傳輸系統(tǒng)在這些協(xié)議和比特率當(dāng)中選擇一種適當(dāng)?shù)膮f(xié)議/比特率。由于光信號的比特率在這種光傳輸系統(tǒng)中是預(yù)定的，中繼或是終端的光接收機就按照選定的協(xié)議用這種比特率工作。


圖1是一種普通的光接收機的示意性框圖。參見圖1，普通的光接收機是由一個光電(O/E)轉(zhuǎn)換器10，用來放大從O/E10輸出的電信號的一個放大器(AMP)20，用來按照輸入的光信號的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號的時鐘發(fā)生器40，以及用來恢復(fù)從AMP20接收到的放大信號中獲得的時鐘信號和數(shù)據(jù)的一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)(CDR)電路30構(gòu)成的。
光信號按照對應(yīng)的光傳輸系統(tǒng)中使用的單一協(xié)議用預(yù)定的比特率輸入到O/E10。這樣，光接收機就是以單一的比特率接收光信號。CDR30按照來自時鐘發(fā)生器40的比特率接收一個預(yù)定的單頻時鐘信號，并且根據(jù)這一單頻參考時鐘信號通過再整形，再生和再定時從輸入信號中恢復(fù)數(shù)據(jù)和時鐘信號。
近來，光通信系統(tǒng)已經(jīng)從TDM(時分復(fù)用)發(fā)展到了WDM(波分復(fù)用)。WDM方案是復(fù)用不同波長的許多信道，并且在單一的光纖上傳播復(fù)用的光信號。與此相應(yīng)，對在一股光纖上復(fù)用不同信道中具有不同的協(xié)議和比特率的光信號的研究工作也在進行。由于對光傳輸系統(tǒng)的需求不斷增大，特別是大都市中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在增大，在都市中使用的WDM系統(tǒng)應(yīng)該具有足夠的靈活性，能夠采納主要用來處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的各種格式諸如FDDI，ESCON，光纖信道，千兆比特以太網(wǎng)和ATM，以及那些從話音傳輸發(fā)展起來的SDH/SONET(同步數(shù)字系列/同步光學(xué)網(wǎng)絡(luò))。
本發(fā)明提出了一種適合不同比特率光信號的所謂無協(xié)議系統(tǒng)。僅僅通過波形整形也就是再整形和再生而恢復(fù)光信號，不需要恢復(fù)時鐘信號。在光信號通過節(jié)點時產(chǎn)生的噪聲和定時抖動會降低傳輸質(zhì)量。特別是在光纖網(wǎng)絡(luò)中使用了各種協(xié)議/比特率的情況下，由于傳輸質(zhì)量下降，被限定用于再整形和再生功能的接收機或者轉(zhuǎn)發(fā)器的傳輸距離是有限的。
因此，本發(fā)明的目的之一是提供一種用來采納不同比特率的光信號的與比特率無關(guān)的光接收機及其接收方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種與比特率無關(guān)的光接收機，用來從按照不同比特率接收的光信號恢復(fù)數(shù)據(jù)和時鐘信號，以及這種恢復(fù)方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種與比特率無關(guān)的光接收機及其方法，它可以提高傳輸質(zhì)量，增加傳輸距離。
上述和其他的目的是用一種和比特率無關(guān)的光接收機實現(xiàn)的。在這種和比特率無關(guān)的光接收機中，用光電轉(zhuǎn)換器將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，用比特率識別單元對從光電轉(zhuǎn)換器接收到的電信號和相對于輸入信號延遲了預(yù)定時間的一個信號進行異或選通運算，并且由異或選通運算的信號檢測出一個比特率，一個參考時鐘發(fā)生器按照檢測到的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號，并且用一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
通過以下參照附圖的具體說明就能夠理解本發(fā)明的上述和其他目的，特征和優(yōu)點，在附圖中圖1是一種普通的光接收機的示意性框圖；圖2是按照本發(fā)明一個實施例的光接收機的框圖；圖3是圖2中所示的比特率識別單元的一個框圖4A和4B是從各個功能框輸出的示意性波形，用來解釋圖3中所示的比特率識別單元的工作方式；以及圖5表示光信號的比特率相對于圖3中的濾波器的D.C電平輸出之間的關(guān)系曲線。
以下要參照附圖來描述本發(fā)明的一個最佳實施例。在以下的說明中沒有詳細(xì)描述廣泛公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們對本發(fā)明來說屬于不必要的細(xì)節(jié)。
按照本發(fā)明的光接收機用不同的比特率從遠程光傳輸系統(tǒng)中接收光信號，并且檢測接收到的光信號的比特率。它還用具有相同比特率的時鐘信號按照從接收的光信號中提取的輸入數(shù)據(jù)通過再定時恢復(fù)出接收的信號。
圖2是按照本發(fā)明一個實施例的光接收機的框圖。這種光接收機是一種沒有協(xié)議并且與比特率無關(guān)的接收機，可以用按照任何比特率接收的光信號工作。參見圖2，這種光接收機包括用來將按照任何比特率接收的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的O/E 10，用于放大從O/E 10輸出的電信號的AMP20，用來根據(jù)接收信號識別比特率的一個比特率識別單元50，用來按照識別的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號的參考時鐘發(fā)生器60，以及一個CDR70，它利用參考時鐘發(fā)生器60產(chǎn)生的參考時鐘信號根據(jù)從AMP20接收到的放大的信號恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
光信號按照一定的比特率和一定的協(xié)議被提供給O/E 10的輸入。O/E 10將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，而它的比特率是由比特率識別單元50來識別的。與普通的情況相比，參考時鐘發(fā)生器60包括多個振蕩器，用來產(chǎn)生不同頻率的時鐘信號。參考時鐘發(fā)生器60有選擇地操作其內(nèi)部振蕩器，按照檢測到的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號。CDR70是一個不同于普通CDR的可編程電路，用來按照從參考時鐘發(fā)生器60接收到的參考時鐘信號對輸入信號進行再整形，再生和再定時。
比特率識別單元50根據(jù)比輸入信號延遲了預(yù)定時間的信號和通過對輸入信號和延遲信號進行異或選通運算，然后再對異或選通運算的信號進行低通濾波而產(chǎn)生的電壓電平來識別輸入信號的比特率。參見用來描述比特率識別單元50細(xì)節(jié)的名稱為“Method and Apparatusfor identification of transmission rate”的韓國申請第1999-1264號。以下要參照附圖具體說明這種比特率識別單元50的結(jié)構(gòu)和操作方式。
圖3是圖2中所示的比特率識別單元的一個框圖，而圖4A和4B則表示從各個功能框輸出的信號，用來解釋圖3中所示的比特率識別單元的工作方式。參見圖3，4A和4B，比特率識別單元50包括一個識別信號發(fā)生器40a，用來將輸入信號延遲一個長時間周期，逐個周期比較原始信號和延遲的信號，并且產(chǎn)生一個檢測信號，以及一個比特率推導(dǎo)單元40b，用來根據(jù)從低通濾波的識別信號獲得的電壓電平確定接收信號的比特率。
識別信號發(fā)生器40a包括一個緩沖器41，用來將一個輸入信號復(fù)制成等于這一輸入信號的兩個信號，一個延遲42，用于將其中一個緩沖輸出延遲預(yù)定的時間，一個算子43用于對延遲信號和原始輸入信號執(zhí)行異或選通(EXOR gating)運算，并且產(chǎn)生一個比特率識別信號。
在如此構(gòu)成的比特率識別信號發(fā)生器40a中，由延遲42產(chǎn)生比輸入信號(a)延遲了預(yù)定時間D的一個信號(b)，輸入信號(a)的脈沖周期是2T。而D例如可以是T/2。算子43通過對輸入信號(a)和延遲信號(b)執(zhí)行異或選通運算而產(chǎn)生一個檢測信號(c)。檢測信號(c)具有多個脈沖，高電平周期出現(xiàn)的間隔就是D。
另一方面，圖4B表示的輸入信號(a’)的比特率與圖4A中表示的輸入信號(a)不同。在圖4B中，輸入信號(a’)的比特率是圖4A所示的輸入信號(a)的四分之一，因此，輸入信號(a’)的脈沖周期T’是T的四倍。延遲42從輸入信號(a’)延遲D=T/2也就是T’/8，產(chǎn)生一個信號(b’)。算子43通過對輸入信號(a’)和延遲信號(b’)執(zhí)行異或選通運算而產(chǎn)生一個檢測信號(c’)。檢測信號(c’)具有多個脈沖，高電平周期出現(xiàn)的間隔就是D。
在圖4A和4B之間進行比較，如果用按照相同時間周期接收的輸入信號來產(chǎn)生檢測信號，檢測信號(c)的脈沖數(shù)要比檢測信號(c’)多幾倍。也就是說，由于輸入信號的比特率不同，檢測信號的脈沖數(shù)量是不同的，并且脈沖數(shù)量之間的差與比特率之間的差成正比。
這樣就能通過核查在預(yù)定時間內(nèi)產(chǎn)生的檢測信號的脈沖數(shù)檢測到比特率。然而卻難以構(gòu)成能夠直接通過對檢測信號的脈沖計數(shù)而檢測出輸入信號比特率的電路，因為現(xiàn)有的光傳輸系統(tǒng)采用了以Gbp為單位的最高比特率。
為了克服這一限制，用比特率推導(dǎo)單元40b對檢測信號進行低通濾波，并且根據(jù)所得的電壓電平來檢測比特率。
參見圖3，比特率推導(dǎo)單元40b包括一個濾波器44，用于對從識別信號發(fā)生器40a的算子43接收到的檢測信號進行低通濾波，一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)45，用來把從濾波器44接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且用一個確定器46確定ADC45的輸出的比特率。
圖5表示光信號的比特率和圖3所示的濾波器44的輸出電平之間的關(guān)系曲線。在圖5中相對于100Mbps到2.5Gbps的范圍的比特率表示了在低通濾波器44中經(jīng)過低通濾波的檢測信號的電壓電平。如圖5中所示，由于電壓電平隨著比特率線性地增大，根據(jù)電壓電平就能確定比特率。
由于使用了比特率識別單元50，參考時鐘發(fā)生器60和CDR70，本發(fā)明的光接收機可以按照從光傳輸系統(tǒng)接收的比特率根據(jù)一個光信號檢測出比特率。
如上所述，本發(fā)明的與比特率無關(guān)的光接收機在恢復(fù)輸入信號時是根據(jù)按照一定比特率接收的光信號來檢測這一比特率。這樣就能采納不同比特率的光信號，并且根據(jù)輸入的光信號恢復(fù)出數(shù)據(jù)和時鐘信號，這樣就能提高傳輸系統(tǒng)的質(zhì)量和傳輸距離。
另外，這種光接收機在工作中可以自動適應(yīng)一種比特率。特別是在WDM傳輸系統(tǒng)中將這種光接收機和其他按照不同比特率工作的設(shè)備一起使用時，即使是需要改變分配給設(shè)備的波長或是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，仍然不需要改變光接收機中的頻道卡。
盡管本發(fā)明是參照其具體的最佳實施例來描述的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都可以看出在不脫離附帶的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的原理和范圍的條件下還可以對其形式和細(xì)節(jié)作出各種各樣的變更。
權(quán)利要求
1．一種和比特率無關(guān)的光接收機包括一個光電轉(zhuǎn)換器，用來將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號；比特率識別單元，用于對從光電轉(zhuǎn)換器接收到的電信號和相對于輸入信號延遲了預(yù)定時間的一個信號進行異或選通運算，并且由異或選通運算的信號檢測出一個比特率；一個參考時鐘發(fā)生器，按照檢測到的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號；以及一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
2．按照權(quán)利要求1的和比特率無關(guān)的光接收機，其特征是比特率識別單元包括一個用來延遲輸入信號的識別信號發(fā)生器，逐個周期地將延遲的信號與原始輸入信號相比較，并且產(chǎn)生一個檢測信號，以及一個比特率推導(dǎo)單元，用來對檢測信號進行低通濾波，并且根據(jù)所獲的電壓電平來確定比特率。
3．按照權(quán)利要求1的和比特率無關(guān)的光接收機，其特征是參考時鐘發(fā)生器包括多個振蕩器，用來產(chǎn)生不同頻率的時鐘信號，并且有選擇地操作這些振蕩器，產(chǎn)生與比特率識別單元檢測到的比特率相同的參考時鐘信號。
4．一種和比特率無關(guān)的光接收機，其特征是包括一個光電轉(zhuǎn)換器，用來將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號；具有一個識別信號發(fā)生器的比特率識別單元，用于延遲輸入信號，逐個周期地將延遲的信號與原始輸入信號相比較，并且產(chǎn)生一個檢測信號，以及一個比特率推導(dǎo)單元，用來對檢測信號進行低通濾波，并且根據(jù)所獲的電壓電平來確定比特率；具有多個振蕩器的參考時鐘發(fā)生器，用來產(chǎn)生不同頻率的時鐘信號，有選擇地操作這些振蕩器，產(chǎn)生與比特率識別單元檢測到的比特率相同的參考時鐘信號；以及一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路，按照參考時鐘信號根據(jù)輸入信號恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
5．按照權(quán)利要求4的和比特率無關(guān)的光接收機，其特征是比特率識別單元的識別信號發(fā)生器包括一個緩沖器，用來將一個輸入信號分離成等于這一輸入信號的兩個信號，一個延遲，用于將其中一個緩沖輸出延遲預(yù)定的時間，以及一個算子，用于對從上述延遲接收到的延遲信號和原始輸入信號執(zhí)行異或選通運算，并且輸出一個比特率檢測信號。
6．按照權(quán)利要求4的和比特率無關(guān)的光接收機，其特征是比特率識別單元的比特率推導(dǎo)單元包括一個濾波器，用于對從上述算子接收到的檢測信號進行低通濾波，以及一個模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，用來把從濾波器接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以及一個確定器，用來根據(jù)從模-數(shù)信號接收的數(shù)字信號確定一個比特率。
7．一種和比特率無關(guān)的光信號接收方法包括以下步驟對一個輸入信號和相對于輸入信號延遲了預(yù)定時間的一個信號進行異或選通運算，并且根據(jù)異或選通運算后的信號確定輸入信號的比特率；按照確定的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號；以及利用參考時鐘信號從輸入信號中恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種和比特率無關(guān)的光接收機及其接收方法。在這種和比特率無關(guān)的光接收機中,用光電轉(zhuǎn)換器將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電信號,用比特率識別單元對從光電轉(zhuǎn)換器接收到的電信號和相對于輸入信號延遲了預(yù)定時間的一個信號進行異或選通運算,并且由E異或選通運算的信號檢測出一個比特率,一個參考時鐘發(fā)生器按照檢測到的比特率產(chǎn)生一個參考時鐘信號,并且用一個時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路按照參考時鐘信號由輸入的信號恢復(fù)出時鐘信號和數(shù)據(jù)。
文檔編號H04L25/48GK1283903SQ0011994
公開日2001年2月14日 申請日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月5日
發(fā)明者梁光鎮(zhèn), 高俊豪, 樸吉龍, 郭鳳信 申請人:三星電子株式會社