專利名稱：高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于超長距離歸零(RZ)碼光傳輸系統(tǒng)的非歸零(NRZ)轉換接收裝置及方法。
與歸零碼相對應的為非歸零碼，即NRZ碼，應用在電層功能模塊中。歸零碼與非歸零碼區(qū)別參見圖2，在一個碼元周期內，歸零碼的邏輯1經歷了0-1-0的變化過程，而非歸零碼則一直保持1。
現有的RZ碼光傳輸系統(tǒng)的相關技術關注的重點主要集中在RZ碼發(fā)送端和光傳輸段上，如關于RZ的抑制載頻技術，RZ碼的預啁啾技術以及RZ碼系統(tǒng)的優(yōu)化等，而對RZ碼的接收模塊較少涉及。其原因主要在兩方面第一，電層功能模塊中時鐘數據恢復芯片在RZ和NRZ碼型條件下均能正確工作，因此現有其他RZ碼系統(tǒng)沒有對RZ碼接收模塊進行特殊設計。然而，如果在光電轉換過程中不對RZ碼進行NRZ轉換直接送到電層模塊進行處理，會因為RZ碼的占空比較小(對比圖2a和圖2b)，而引起一定的的代價，這對提高整個系統(tǒng)的容限，尤其是抖動容限，是不利的。
第二，現有的RZ轉換為NRZ的技術不能直接應用在接收模塊上。如采用D觸發(fā)器方案，原理框圖見圖3，對高速光傳輸系統(tǒng)來說，這種D觸發(fā)器或者非常昂貴，或者因速度太高而根本無法制作，另外這種方案中必不可少的高速時鐘也難以獲得。還有一種相對簡單的轉換方案，即將RZ碼通過高斯型低通濾波器，濾除高頻成分，使其直接轉換為NRZ碼型。
圖4所示為現有的一種RZ轉換為NRZ的濾波器及輸出的眼圖。這種濾波器的3dB帶寬為碼速率的3/8，因而能較為成功地恢復出NRZ碼型，但也正是因為帶寬較低，使輸入信號損失了部分高頻能量，從而導致插入損耗很大，不適于RZ光接收模塊。
為實現上述目的，本發(fā)明提出一種高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置及方法。
所述高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置包括輸入端與歸零碼光信號相連的光電檢測裝置，其特征是還包括依次相連的濾波器、限幅放大器，所述濾波器的輸入端接光電檢測裝置的輸出端，限幅放大器的輸出端即為所得到的非歸零碼的輸出端。
所述高速光歸零碼非歸零轉換接收方法包括如下步驟通過光電檢測裝置檢測線路上的歸零碼光信號，將其變?yōu)殡娦盘栞斎氲綖V波器；濾波器將信號轉換為介于歸零碼和非歸零碼之間的混合電信號，送入限幅放大器；限幅放大器對信號進行限幅放大，變成非歸零碼信號。
由于采用了以上的方案，利用濾波器方案簡單、易實現、不需高速時鐘的優(yōu)點，同時增加一級高靈敏度限幅放大器判決放大，轉換為標準NRZ碼型，克服了現有濾波方案插入損耗大的缺點，提高了靈敏度，使這種RZ碼NRZ轉換接收技術能很好應用在高速RZ碼超長距離光傳輸系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的抖動定時容限。
圖2a、2b分別是RZ碼型與NRZ碼型示意圖。
圖3是現有技術中RZ碼轉換為NRZ碼的一種方案示意圖。
圖4a、4b分別是RZ碼轉換為NRZ碼的另一種方案的電路及眼圖示意圖。
圖5是本發(fā)明方案示意圖。
圖6a、6b、6c分別是本發(fā)明實施例在a、b、c三點的波形示意圖。
本發(fā)明的總框圖如圖5所示。本發(fā)明的RZ碼NRZ轉換接收技術是利用低通濾波對時域波形變形功能和限幅放大器的非線性放大功能來實現的。如圖5所示，通過光電檢測管(如PIN管)1檢測線路上RZ光信號，將其變?yōu)殡娏餍盘栞斎氲娇缱璺糯笃?(簡稱TIA，它相當于一個濾波器，實際上，從廣泛的意義上講，任何一個具有一定帶寬的器件都具有濾波器的作用)，通過跨阻放大器2后，信號成為介于RZ和NRZ之間的混合電壓信號，再送到限幅放大器(簡稱LA)3中轉換為標準的NRZ信號。
圖5中a、b、c三點的信號波形分別如圖6a、6b、6c所示。
下面結合圖6來說明本發(fā)明的原理。我們知道通過低通濾波器后RZ信號會因為高頻分量損失而成為NRZ信號，對于歸零碼信號，當它通過帶寬小于1.5倍碼速率的器件后，形狀上都會表現出一定的非歸零的特征。如前面談到的采用帶寬為3/8碼速率(即濾波器帶寬數值上等于輸入數字信號碼速率的3/8)的高斯型濾波器對RZ碼進行轉換能夠獲得實驗用的NRZ信號。但輸入RZ信號高頻損失會給系統(tǒng)帶來插入損耗，影響接收機靈敏度，因此濾波器帶寬必須加以折衷考慮。
這種折衷需要綜合考慮帶寬、插入損耗、群延遲、去歸零能力和現有的器件，經過我們實驗表明，選用的帶寬等于3/4碼速率的器件可以取得較好的效果。也可以在滿足限幅放大器靈敏度的前提下選擇帶寬為60％-120％碼速率的器件。
因此本實施例采用TIA具有3/4碼速率的電帶寬(比現有技術所用的3/8要寬)，在光信號能量損失較小的前提下獲得了接近NRZ碼型的信號，如圖6b所示。然后再將此信號送入到高靈敏度限幅放大器3中，通過選取適當的閾值V1、V2，使其在信號眼圖交叉點附近。參見圖6b，交叉點上方為連“1”谷底點，下方為連“0”，只要使V1、V2在谷底點與連“0”點之間，就可以使輸出信號得到正確轉換。這就是選取閾值要滿足的原則，也是上文提到的滿足限幅放大器靈敏度。
如圖6b所示，在閾值V1以上的起伏的連一電壓均被限幅放大為圖6c所示的Leve11，V2以下的零電壓也被放大到圖6c所示的Leve10，Leve11和Leve10距離交叉點有同樣的壓差，這樣RZ碼就被轉換為標準的NRZ信號。本發(fā)明選用的限幅放大器輸出峰峰值可達到500mV，能夠很好滿足系統(tǒng)對接收模塊的要求，便于后級數字芯片的處理。
總體上來說，本發(fā)明利用了現有技術濾波方案簡單易實現不需高速時鐘的優(yōu)點，采用適當增大高斯型濾波器帶寬，增加一級高靈敏度限幅放大器判決放大轉換為標準NRZ碼型，克服了方案二插入損耗大的缺點，使這種RZ碼NRZ轉換接收技術能很好應用在高速RZ碼超長距離光傳輸系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的抖動定時容限。與現有技術相比，本發(fā)明易于實現，接收靈敏度高，轉換后的波形標準。
本發(fā)明經過仿真、模擬，并且在一個實驗光傳輸系統(tǒng)中試用，經實踐證實可靠可行。
權利要求
1.一種高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置，包括輸入端與歸零碼光信號相連的光電檢測裝置(1)，其特征是還包括依次相連的濾波器(2)、限幅放大器(3)，所述濾波器(2)的輸入端接光電檢測裝置(1)的輸出端，限幅放大器(3)的輸出端即為所得到的非歸零碼的輸出端。
2.如權利要求1所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置，其特征是所述光電檢測裝置(1)是PIN光電檢測管，濾波器(2)是跨阻放大器。
3.如權利要求1或2所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置，其特征是所述濾波器(2)帶寬在數值上等于碼速率數值的60％-120％。
4.如權利要求1或2所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置，其特征是所述濾波器(2)帶寬在數值上等于碼速率數值的3/4。
5.如權利要求1或2所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置，其特征是限幅放大器(3)的兩個閾值(V1、V2)分別在信號眼圖交叉點兩側，在第一閾值(V1)以上的起伏的連“1”信號電壓均被限幅放大到第一電平(Leve11)，第二閾值(V2)以下的零電壓也被放大到第二電平(Leve10)，第一、二電平(Leve11、Leve10)距離交叉點有同樣的壓差。
6.一種高速光歸零碼非歸零轉換接收方法，其特征是包括如下步驟通過光電檢測裝置(1)檢測線路上的歸零碼光信號，將其變?yōu)殡娦盘栞斎氲綖V波器(2)；濾波器(2)將信號轉換為介于歸零碼和非歸零碼之間的混合電信號，送入限幅放大器(3)；限幅放大器(3)對信號進行限幅放大，變成非歸零碼信號。
7.如權利要求6所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收方法，其特征是所述光電檢測過程中使用的光電檢測裝置(1)是PIN光電檢測管，所述濾波轉換過程是使用的濾波器(2)是跨阻放大器。
8.如權利要求6或7所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收方法，其特征是所述濾波器(2)帶寬在數值上等于碼速率數值的60％-120％。
9.如權利要求6或7所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收方法，其特征是所述濾波器(2)帶寬在數值上等于碼速率數值的3/4。
10.如權利要求6或7所述的高速光歸零碼非歸零轉換接收方法，其特征是限幅放大器(3)的兩個閾值(V1、V2)分別在信號眼圖交叉點兩側，在第一閾值(V1)以上的起伏的連“1”信號電壓均被限幅放大到第一電平(Leve11)，第二閾值(V2)以下的零電壓也被放大到第二電平(Leve10)，第一、二電平(Leve11、Leve10)距離交叉點有同樣的壓差。
全文摘要
本發(fā)明公開一高速光歸零碼非歸零轉換接收裝置及方法，通過光電檢測裝置檢測線路上的歸零碼光信號，將其變?yōu)殡娦盘栞斎氲綖V波器；濾波器將信號轉換為介于歸零碼和非歸零碼之間的混合電信號，送入限幅放大器；限幅放大器對信號進行限幅放大，變成非歸零碼信號。本發(fā)明利用了濾波器方案的簡單、易實現、不需高速時鐘的優(yōu)點，同時增加一級高靈敏度限幅放大器判決放大，轉換為標準NRZ碼型，克服了現有濾波方案插入損耗大的缺點，提高了靈敏度，使這種RZ碼NRZ轉換接收技術能很好應用在高速RZ碼超長距離光傳輸系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的抖動定時容限。
文檔編號H04B10/06GK1466276SQ02124639
公開日2004年1月7日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權日2002年6月19日
發(fā)明者關曉龍, 王玉金 申請人:華為技術有限公司