專利名稱：突發(fā)模式光接收機(jī)的制作方法
突發(fā)模式光接收機(jī)
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本專利申請(qǐng)是部分繼續(xù)申請(qǐng)并且要求2006年5月12日提交的 題為 "BURST MODE OPTICAL RECEIVER " 的專利申請(qǐng) No.ll/383，110的權(quán)益，在此通過(guò)參考并入其全部?jī)?nèi)容。
背景技術(shù)：
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)包括位于中心局(CO)內(nèi)的光線路終端 (OLT)。光線路終端利用光分路器向位于用戶住處的通常以星形 布置連接的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)提供服務(wù)。從光網(wǎng)絡(luò)單元到光 線路終端的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上的上行數(shù)據(jù)在多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間是時(shí)分 復(fù)用的。由于每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元可位于距光線路終端的不同距離處， 所以在光線路終端處看到的上行信號(hào)的幅度在光網(wǎng)絡(luò)單元之間變 化。當(dāng)兩個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送處于完全不同功率級(jí)的數(shù)據(jù)的連續(xù)脈沖 時(shí)將出現(xiàn)問(wèn)題。
當(dāng)前的突發(fā)模式光接收機(jī)技術(shù)無(wú)法預(yù)測(cè)在光線路終端的接收機(jī) 處看到的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)脈沖的功率級(jí)。這造成需要長(zhǎng)的分組前導(dǎo) 碼(preamble)以便滿足光線路終端突發(fā)模式輸入信號(hào)的光動(dòng)態(tài)范圍 需求，正如在國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)(GPON)標(biāo) 準(zhǔn)(G.984)和ITU寬帶無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(BPON)標(biāo)準(zhǔn)(G.983 )中所規(guī) 定的那樣。這些長(zhǎng)的前導(dǎo)碼有效地浪費(fèi)了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬。 目前沒(méi)有方法利用媒體接入控制(MAC)來(lái)輔助光接收機(jī)或利用放 大器對(duì)數(shù)據(jù)線路進(jìn)行直流(DC)偏置，以獲得針對(duì)不同的進(jìn)入的光 功率級(jí)的解決方案。MAC輔助方法調(diào)節(jié)MAC的前向查找視圖 (forward looking view)，因?yàn)樗哂嘘P(guān)于安排哪一個(gè)ONU接下來(lái) 上行到達(dá)的特定知識(shí)，并且它能夠利用該信息對(duì)接收機(jī)進(jìn)行預(yù)處理。 在理論上，這樣的接收機(jī)可在根本沒(méi)有前導(dǎo)碼的情況下工作。利用
DC放大器電路的基于復(fù)位的方法是反應(yīng)式(reactive)方法，其總是 需要一定量的前導(dǎo)碼來(lái)訓(xùn)練。在信號(hào)已經(jīng)到達(dá)LT接收機(jī)后試圖確定 合適的采樣閾值的典型反應(yīng)式電路布局總是需要一定量的前導(dǎo)碼來(lái) 訓(xùn)練。
無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器具有關(guān)于哪些光網(wǎng)絡(luò)單元將以上行 幀進(jìn)行傳輸?shù)念A(yù)先知識(shí)。因此所需要的是一種電路，其中在快速調(diào) 整到各種輸入功率級(jí)以便縮短訓(xùn)練所需的前導(dǎo)碼的需要量的任務(wù) 中，使用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)媒體接入控制器(MAC)來(lái)輔助突發(fā) 模式光接收機(jī)(BMRX)。該較短的前導(dǎo)碼有效地引起無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) 上的增加的上行帶寬。本發(fā)明提供一種系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)可讀介 質(zhì)，其允許無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助突發(fā)模式接收機(jī)以減小 上行信元間所需的時(shí)間和上行前導(dǎo)碼長(zhǎng)度，這增加了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的 有效帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
中所規(guī)定的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要特定的突發(fā)模式光網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)，該 接收機(jī)具有從處于不同的光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)的能 力。已經(jīng)證明，接收處于不同光功率級(jí)的信號(hào)的能力是電信領(lǐng)域的 一項(xiàng)挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)任務(wù)。多個(gè)定制硅集成電路未能提供滿足要求的解 決方案。目前沒(méi)有方法利用媒體接入控制器或利用放大器對(duì)數(shù)據(jù)線 路進(jìn)行主動(dòng)地(proactively )預(yù)偏置以獲得突發(fā)模式光接收機(jī)的不同 的進(jìn)入的光功率級(jí)的解決方案。
光線路終端利用光分路器向位于用戶住處的以星形布置連接的 光網(wǎng)絡(luò)單元提供服務(wù)。從光網(wǎng)絡(luò)單元到光線路終端的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上 的上行數(shù)據(jù)在多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元之間是時(shí)分復(fù)用的。因?yàn)槊恳粋€(gè)光網(wǎng) 絡(luò)單元可以位于離光線路終端的不同物理距離處，所以在光線路終 端處看到的上行信號(hào)的幅度從一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元到下一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元
發(fā)生改變。當(dāng)兩個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)送處于完全不同功率級(jí)的連續(xù)數(shù)據(jù) 脈沖時(shí)，獲得無(wú)誤差的數(shù)據(jù)接收是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
當(dāng)前的突發(fā)模式光接收機(jī)技術(shù)無(wú)法預(yù)測(cè)在光線路終端的接收機(jī) 處看到的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)脈沖的功率級(jí)。因此需要光線路終端的接 收機(jī)針對(duì)每個(gè)上行分組訓(xùn)練自己以便無(wú)誤差地接收數(shù)據(jù)。接收機(jī)訓(xùn)
練在稱作前導(dǎo)碼的啞數(shù)據(jù)上執(zhí)行，該前導(dǎo)碼通常是101010比特的重
復(fù)序列，接收機(jī)可利用該序列調(diào)整其采樣閾值但不必須正確地恢復(fù)， 因?yàn)樗皇钦嬲臄?shù)據(jù)。在上行分組的實(shí)際數(shù)據(jù)凈荷之前插入前導(dǎo) 碼減小了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)的有效上行帶寬。所需的訓(xùn)練時(shí)間很大程度上 取決于連續(xù)的上行分組之間的幅度差異，最差情況是高幅度分組緊 隨低幅度分組，或相反的情況。目前，系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成使用足夠長(zhǎng)的
固定前導(dǎo)碼以提供最大的幅度差(例如，15dB)。這需要相對(duì)較長(zhǎng) 的前導(dǎo)碼，此前導(dǎo)碼能夠消耗具有多個(gè)ONU的PON中上行帶寬的 相當(dāng)大的部分。這導(dǎo)致需要長(zhǎng)的分組前導(dǎo)碼以便滿足ITU GPON標(biāo) 準(zhǔn)(G.984)中規(guī)定的光線路終端突發(fā)模式輸入信號(hào)所需的光動(dòng)態(tài)范 圍。這些長(zhǎng)的前導(dǎo)碼極大地浪費(fèi)了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上的帶寬。本發(fā)明通 過(guò)在訓(xùn)練前導(dǎo)碼到達(dá)接收機(jī)輸入前預(yù)先將正確的DC偏置施加到 TIA和LIMA之間的AC耦合接口以減小所需的前導(dǎo)碼。在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式中，MAC知道每個(gè)ONU的上行功率級(jí)并且能夠在信 元到達(dá)之前將耦合電容器預(yù)充電到正確的值。第二方法利用MAC來(lái) 主動(dòng)地加速耦合電容器的充電。通過(guò)使用媒體接入控制器數(shù)據(jù)對(duì)光 線路終端的突發(fā)模式輸入信號(hào)進(jìn)行直流(DC)偏置可縮短前導(dǎo)碼。 該更短的前導(dǎo)碼將有效地得到無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上增加的上行帶寬。
本發(fā)明利用前面的上行信元光功率和隨后的上行信元光功率的 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器信息來(lái)確定注入到互阻放大器(TIA)和 限制放大器(LIMA)之間的耦合電容器的電荷，以便減小上行信元 之間的光學(xué)器件所需的恢復(fù)時(shí)間。本發(fā)明的 一 個(gè)實(shí)施方式使用附圖 中示為FET晶體管的模擬開(kāi)關(guān)，借助于來(lái)自PON MAC的精確控制 脈沖寬度以注入正確的電荷量到TIA和LIMA之間的AC耦合電容 器以便為下一個(gè)上行脈沖提供穿過(guò)AC耦合電容器的正確電壓。本 發(fā)明的第二實(shí)施方式在由FEI切換到電容器上之前使用標(biāo)準(zhǔn)的DAC 向AC耦合電容器的左側(cè)提供正確的電壓。本發(fā)明提供的優(yōu)勢(shì)是提 供顯著減小的突發(fā)模式接收機(jī)為達(dá)到均衡所需的前導(dǎo)碼的數(shù)量。這 轉(zhuǎn)換成無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上增加的上行帶寬。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中， 一種用于使光接收機(jī)能夠接收來(lái) 自處于不同光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的信號(hào)的方法包括從光網(wǎng) 絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù)流收集接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)信息，以及 基于從前面的數(shù)據(jù)流所接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整光接收機(jī) 以優(yōu)化該光網(wǎng)絡(luò)單元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。RSSI是針對(duì)PON 上給定的ONU而在OLT的輸入處的光功率級(jí)的測(cè)量。該方法還包 括在預(yù)定的間隔之后估計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示，在利用前面所收集的 接收信號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)調(diào)整光接收機(jī)的同時(shí)估計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示， 或者在利用前面所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)調(diào)整光接收機(jī)的同時(shí) 估計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示。本方法另外可以包括存儲(chǔ)所收集的接收信 號(hào)強(qiáng)度指示信息，鏈接光網(wǎng)絡(luò)單元的所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信 息，以及生成光網(wǎng)絡(luò)單元的所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息的查尋 表，其中收集發(fā)生在媒體接入控制器中并且其中調(diào)整從媒體接入控 制器發(fā)送。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式可以具有由系統(tǒng)用戶在系統(tǒng)啟 動(dòng)期間所規(guī)定的RSSI電平而不是由接收^L內(nèi)的電路所測(cè)量的RSSI 電平。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令，該 指令用于從光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù)流估計(jì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示，鏈
接光網(wǎng)絡(luò)單元的所估計(jì)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示，以及基于從前面的數(shù) 據(jù)流所接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示調(diào)整光網(wǎng)絡(luò)接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單 元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可包括用于收集 光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng)度指示的指令、用于存儲(chǔ) 所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息的指令、以及用于生成光網(wǎng)絡(luò)單元 的所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息的查尋表的指令，其中在預(yù)定的
間隔之后發(fā)生估計(jì)，在調(diào)整光接收機(jī)的同時(shí)發(fā)生估計(jì)或在調(diào)整光接 收機(jī)之后發(fā)生估計(jì)。本發(fā)明的另 一 個(gè)實(shí)施方式可以具有由系統(tǒng)用戶
在系統(tǒng)啟動(dòng)期間所規(guī)定的RSSI電平而不是由接收機(jī)內(nèi)的電路所測(cè) 量的RSSI電平。
在又一個(gè)實(shí)施方式中，突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器以 及可通信地耦合到存儲(chǔ)器的媒體接入控制器，該媒體接入控制器適 于估計(jì)光網(wǎng)絡(luò)單元的接收信號(hào)強(qiáng)度指示，以及基于接收信號(hào)強(qiáng)度指 示信息通過(guò)施加第一控制電壓、笫二控制電壓和第三控制電壓來(lái)調(diào) 整光接收才幾以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。該系統(tǒng)還可 包括第一互阻放大器，具有反相輸出，該第一互阻放大器具有非 反向輸出；第一電阻器，連接到第一互阻放大器反向輸出；第二電 阻器，連接到笫一互阻放大器非反向輸出；第一電容器，連接到第 一互阻放大器反向輸出，該第一電容器與第一電阻器并聯(lián)連接；第 二電容器，連接到第一互阻放大器非反向輸出，該第二電容器與第 二電阻器并聯(lián)連接；第三電容器，連接到第一電阻器，該第三電容 器具有小于第一電容器的電容量；第四電容器，連接到第二電阻器， 該第四電容器具有小于第二電容器的電容量；第一限制放大器，具 有連接到第三電容器的反向輸入和連接到第四電容器的非反向輸 入；第一晶體管，具有接收第一控制電壓的柵極，該第一晶體管具 有連接到電源電壓的漏極，該第一晶體管具有連接到第一電阻器的 源極；第二晶體管，具有接收第二控制電壓的柵極，該第二晶體管 具有連接到第一晶體管源極的漏極，該第二晶體管具有接地的源極； 第三晶體管，具有接收第一控制電壓的柵極，該第三晶體管具有連 接到電源電壓的漏極，該第三晶體管具有連接到第二電阻器的源極； 第四晶體管，具有接收第二控制電壓的柵極，該第四晶體管具有連 接到所述第三晶體管源極的漏極，該第四晶體管具有接地的源極； 第五晶體管，具有接收第三控制電壓的柵極，該第五晶體管具有連 接到電源電壓的漏極，該第五晶體管具有連接到第一限制放大器非 反向輸入的源極；以及第六晶體管，具有接收第三控制電壓的柵極，
該第六晶體管具有連接到電源電壓的漏極，該第六晶體管具有連接 到第一限制放大器反向輸入的源極。
圖4中的本系統(tǒng)的一個(gè)可選實(shí)施方式也可以包括第二互阻放 大器，具有反向輸出，該第二互阻放大器具有非反向輸出；第三電 阻器，連接到所述第二互阻放大器非反向輸出；第五電容器，連接 到第三電阻器；第四電阻器，連接到第二互阻放大器反向輸出；笫 六電容器，連接到第四電阻器；第二限制放大器，具有連接到第五 電容器的非反向輸入和連接到第六電容器的反向輸入；第七晶體管，
具有連接到第二互阻放大器非反向輸出的漏極，該第七晶體管具有 連接到接收第三控制電壓的復(fù)位端(resetjunction)的柵極，該第七 晶體管具有源極；第八晶體管，具有連接到第二互阻放大器反向輸 出的漏極，該第八晶體管具有連接到復(fù)位端的柵極，該第八晶體管 具有源極；第五電阻器，連接到第二限制放大器非反向輸入；第六 電阻器，連接到第二限制放大器反向輸入，該第六電阻器連接到第 五電阻器；緩沖放大器，具有連接到第七晶體管源極的反向輸入， 該緩沖放大器反向輸入連接到第八晶體管源極，該緩沖放大器輸出 連接到緩沖放大器反向輸入，該緩沖器輸出連接到第五電阻器，該 緩沖器輸出連接到第六電阻器，該緩沖放大器具有非反向輸入；以 及，第七電容器，該第七電容器接地，該第七電容器連接到緩沖放 大器非反向輸入。
在圖5中的本系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施方式中，可以包括第二互阻 放大器，具有反向輸出，該第二互阻放大器具有非反向輸出；第三 電阻器，連接到第二互阻放大器的非反向輸出；第五電容器，連接 到第三電阻器；第四電阻器，連接到第二互阻放大器反向輸出；第 六電容器，連接到第四電阻器；第二限制放大器，具有連接到第五 電容器的反向輸入和連接到第六電容器的非反向輸入；第七晶體管， 具有連接到第二互阻放大器非反向輸出的漏極，該第七晶體管具有 連接到接收第三控制電壓的復(fù)位端的柵極，該第七晶體管具有源極； 第八晶體管，具有連接到第二互阻放大器反向輸出的漏極，該第八
晶體管具有連接到復(fù)位端的柵極，該第八晶體管具有源極，該第八
晶體管源極連接到第七晶體管源極；第五電阻器，連接到第二限制 放大器非反向輸入；第六電阻器，連接到第二限制放大器反向輸入， 該第六電阻器連接到第五電阻器，該第六電阻器和第五電阻器的連 接被連接到第八晶體管源極；第七電阻器，連接到第五和第六電阻 器的連接；緩沖放大器，具有反向輸入，該緩沖放大器具有連接到 緩沖放大器反向輸入的輸出，該緩沖器輸出連接到第七電阻器，該 緩沖放大器具有非反向輸入；第七電容器，該第七電容器接地，該 第七電容器連接到緩沖放大器非反向輸入；第八電容器，連接到第 七晶體管的源極，該第八電容器接地；以及第九電容器，連接到第 八晶體管源極，該第九電容器接地。
在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中， 一種用于使用光接收機(jī)從處 于不同光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)的方法，包括從光網(wǎng) 絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流收集接收信號(hào)強(qiáng)度指示，以及基于從即 將到來(lái)的數(shù)據(jù)流接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示在保護(hù)時(shí)間期間將信號(hào) 控制電壓斷言(assert)到光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù) 流的接收。本方法還包括加栽收集到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示，將收集 到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示轉(zhuǎn)換為信號(hào)控制電壓并基于當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度指 示和來(lái)自即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)調(diào)節(jié)該信號(hào)控制 電壓，其中轉(zhuǎn)換是在保護(hù)時(shí)間之前被執(zhí)行的并且其中信號(hào)控制電壓 大致等于即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的共模信號(hào)電平。本方法可附加地包括 在保護(hù)時(shí)間的結(jié)束處解斷言(de-assert)該信號(hào)控制電壓并存儲(chǔ)接收 信號(hào)強(qiáng)度指示，其中收集發(fā)生在媒體接入控制器中。
在本發(fā)明的第二可選實(shí)施方式中，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令， 該指令用于從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流收集接收信號(hào)強(qiáng)度指 示，并且基于從即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示在保 護(hù)時(shí)間的開(kāi)始處將第 一 信號(hào)控制電壓斷言到光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò) 單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收，以及在進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收期間斷言 第二信號(hào)控制電壓。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括指令，該指令用于在預(yù)定的間隔之后解斷言第一信號(hào)控制電壓，電壓跟隨第一信號(hào)控制電 壓的電壓，并且在隨后的保護(hù)時(shí)間的開(kāi)始處解斷言該第二信號(hào)控制 電壓。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可附加地包括基于第一信號(hào)控制電壓和第 二信號(hào)控制電壓切換多個(gè)能量存儲(chǔ)單元以形成并行通路，其中對(duì)第 一信號(hào)控制電壓的斷言發(fā)生在媒體接入控制器中并且對(duì)第二信號(hào)控 制電壓的斷言生在媒體接入控制器中。
在本發(fā)明的第三實(shí)施方式中，一種用于突發(fā)模式光接收機(jī)的系 統(tǒng)包括存儲(chǔ)器以及可通信地耦合到存儲(chǔ)器的媒體接入控制器，其中 媒體接入控制器接收光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng) 度指示，基于當(dāng)前的信號(hào)強(qiáng)度指示和即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào) 強(qiáng)度指示估計(jì)信號(hào)控制電壓，以及基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示將估計(jì)的 信號(hào)控制電壓施加到光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的
接收。該系統(tǒng)還可包括互阻放大器，具有反相輸出，該互阻放大 器具有非反向輸出；第一電阻器，連接到第一互阻放大器反向輸出； 第二電阻器，連接到互阻放大器非反向輸出；第一電容器，連接到 互阻放大器反向輸入，該第一電容器與第一電阻器并聯(lián)連接；第二 電容器，連接到互阻放大器非反向輸出，該第二電容器與第二電阻 器并聯(lián)連接；第三電容器，連接到第一電阻器，該第三電容器具有 小于第一電容器的電容量；第四電容器，連接到第二電阻器，該第 四電容器具有小于第二電容器的電容量；第一限制放大器，具有連 接到第三電容器的反向輸入和連接到第四電容器的非反向輸入；第 一晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第一晶體管具有連接 到電源電壓的漏極，該第一晶體管具有連接到第三電容器的源極； 第二晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第二晶體管具有連 接到電源電壓的漏極，該第二晶體管具有連接到第四電容器的源極； 電壓跟隨器，連接到媒體接入控制器，該電壓跟隨器具有輸入和輸
出；第三晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第三晶體管具 有連接到第二電容器的漏極，該第三晶體管具有連接到電壓跟隨器
輸出的源極；以及第四晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該
第四晶體管具有連接到所述第 一 電容器的漏極，該第四晶體管具有 連接到電壓跟隨器輸出的源極。本系統(tǒng)可附加地包括連接到媒體接 入控制器的輸入和連接到電壓跟隨器輸入的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的
第一實(shí)施方式；
圖2示出根據(jù)ITU G.984 GPON標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)銷協(xié)議；
圖3示出具有AC耦合但沒(méi)有復(fù)位的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)；
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的
第二實(shí)施方式；
圖5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的 第三實(shí)施方式；
圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第一方 法流程圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第二方 法流程圖8示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第三方 法流程圖9示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第一軟 件流程圖10示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第二軟 件流程圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的 第四實(shí)施方式；
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的 第五實(shí)施方式；
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的 第六實(shí)施方式；
圖14示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第四方 法流程圖i5示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第五'方 法流程圖16示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第三軟 件流程圖17示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的第四軟 件流程圖；以及
圖18示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的 第七實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了突發(fā)模式光接收機(jī)的第一系統(tǒng)10。本發(fā) 明的第一實(shí)施方式包括第一互阻放大器12，該互阻放大器包括反向 輸出14和非反向輸出16。第一電阻器18連接到第一互阻放大器反 向輸出而第二電阻器20連接到非反向輸出。第一電容器22連接到 第一互阻放大器反向輸出，其中第一電容器與第一電阻器并聯(lián)。笫 二電容器24連接到第一互阻放大器非反向輸出，其中第二電容器與 第二電阻器并聯(lián)。第三電容器26連接到第一電阻器并且具有小于第 一電容器的電容量。第四電容器28連接到第二電阻器并且具有小于 第二電容器的電容量。第一限制放大器30具有反向輸入32并且連 接到第三電容器。第一限制放大器具有連接到第四電容器的非反向 輸入34。笫一晶體管36具有接收第一控制電壓的柵極38、連接到 電源電壓的漏極40、以及連接到第一電阻器的源極42。第二晶體管 44具有接收第二控制電壓的柵極46、連接到第一晶體管源極的漏極、 以及接地的源極48。第三晶體管50具有接收第一控制電壓的柵極 52、連接到電源電壓的漏極54、以及連接到第二電阻器的源極56。 第四晶體管5 8具有接收第二控制電壓的柵極6 0 、連接到第三晶體管 源極的漏極、以及接地的源極62。第五晶體管64具有接收第三控制 電壓的柵極66、連接到電源電壓的漏極68、以及連接到第一限制放 大器非反向輸入的源極70。第六晶體管72具有接收第三控制電壓的 柵極74、連接到電源電壓的漏極76、以及連接到第一限制放大器反 向輸入的源極78。這些塊或模塊是軟件、硬件、固件和/或軟件、硬 件和/或固件的組合。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明利用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器的 知識(shí)以便對(duì)交流電(AC)耦合電容器進(jìn)行調(diào)整從而減小光學(xué)器件所 需的上行信元之間的恢復(fù)時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明不依賴 于模/數(shù)(A/D)和數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器將來(lái)自媒體接入控制器的信 息送入光接收機(jī)從而調(diào)整AC耦合電容器電壓。在本發(fā)明的第二實(shí) 施方式中使用基于DAC的方法。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器利用其 前面的和隨后的上行信元光功率的預(yù)先知識(shí)來(lái)確定多少電荷將被注 入到TIA和LIMA之間的耦合電容器內(nèi)。本發(fā)明提供的優(yōu)勢(shì)是顯著 減小了突發(fā)模式接收機(jī)為達(dá)到均衡所需的前導(dǎo)碼的數(shù)量。這轉(zhuǎn)換成 無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上增加的上行帶寬。
本發(fā)明的左手側(cè)是來(lái)自互阻放大器(TIA)的差分輸出。右手側(cè) 器件是限制放大器(LIMA)差分輸入。在典型的以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò) (EPON)型光模塊中，這兩個(gè)器件(TIA/LIMA)是利用類似于圖3 的每段差分信號(hào)(例如26和28)的單個(gè)串聯(lián)電容器而彼此耦合的 AC。
由于來(lái)自TIA的輸出信號(hào)具有與在TIA輸入處由光電二極管所 看到的平均光功率成比例的共模電壓，所以TIA和LIMA是AC耦 合的。LIMA要求其輸入被偏置到恒定的共模電壓(VBB)。因此， 位于點(diǎn)R和點(diǎn)C之間的電壓V R-C根據(jù)所接收的平均光功率而采取 不同的值。
當(dāng)前，以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)設(shè)計(jì)需要大量的前導(dǎo)碼，從
而AC電容器具有充電或放電到合適的值的時(shí)間。這要花費(fèi)相對(duì)較 長(zhǎng)的時(shí)間的 一個(gè)原因是因?yàn)闉榱吮苊鈱夯邮諜C(jī)靈敏度的不需
要的衰減，在LIMA輸入處的偏置電路是高阻抗的。然而，LIMA的
高輸入阻抗減小了可從TIA的輸出所引出的電流量。正是需要該TIA 輸出電流將耦合電容器充電到最終值，并且將較小的電流轉(zhuǎn)化為較 長(zhǎng)的時(shí)間用于電容器達(dá)到穩(wěn)定。在該穩(wěn)定時(shí)間期間，LIMA輸入處的 信號(hào)不集中在VBB，并且LIMA產(chǎn)生急劇的占空比失真，這將阻止 時(shí)鐘恢復(fù)器件激活，直到占空比失真消退為止。所需的大量前導(dǎo)碼 相當(dāng)于浪費(fèi)20%的上行帶寬。
本發(fā)明利用PON MAC對(duì)接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)信息進(jìn)行 接收，以在數(shù)據(jù)流到達(dá)之前調(diào)整光接收機(jī)上的耦合電容器。
在上行分組之間的保護(hù)時(shí)間62期間(也可參見(jiàn)圖2中的標(biāo)號(hào) 84),無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器將CNTL3斷言(assert)到Q5和 Q6晶體管。這將通過(guò)低阻抗將節(jié)點(diǎn)C保持在VBB。接著媒體接入 控制器將向CNTL1或CNTL2施加可變寬度脈沖。CNTL1用于提升 耦合電容器上的電壓，而CNTL2用于降低耦合電容器上的電壓。脈 沖的寬度控制注入到節(jié)點(diǎn)B或從節(jié)點(diǎn)B去除的電荷的數(shù)量。通過(guò)這 種方式，電壓VB-C可以快速調(diào)整到3.3V和地之間的任意期望值。 在短暫的時(shí)間之后，所有CNTL信號(hào)都將被解斷言；然后，相對(duì)于 原始信號(hào)通路，調(diào)整電路成為高阻抗，以便在正常操作期間不惡化 接收機(jī)的靈敏度。因?yàn)镃P〉C3，大部分AC耦合電壓表現(xiàn)為跨越電 容器C3 (VB，-C，)，并且可由媒體接入控制器完全調(diào)整。因此電容 器Cl上的電壓是零或非常接近零。電阻器Rl用于保持電容器Cl 排放(被放電)。在可選實(shí)施方式中，以場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)代替 電阻器R1。在一些實(shí)施方式中，包含C1和C3的雙電容器方法可被 去除并且作為替代可使用單個(gè)的電容器。
該電路的特征在于預(yù)先建立媒體接入控制器的查尋表。如果前 面的分組處于功率級(jí)X而下一個(gè)分組處于功率級(jí)Y，則查尋表將顯 示是否驅(qū)動(dòng)CNTL1或CNTL2,以及驅(qū)動(dòng)它多長(zhǎng)時(shí)間。最終結(jié)果是 在保護(hù)時(shí)間結(jié)束之前，耦合電容器將已經(jīng)處于正確的共模電壓，從 而當(dāng)前導(dǎo)碼開(kāi)始時(shí)，在LIMA輸入處的信號(hào)已經(jīng)集中在VBB附近， 這將阻止LIMA的數(shù)據(jù)輸出的占空比失真。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2,示出了開(kāi)銷協(xié)議80。該協(xié)議包括前面的信元數(shù) 據(jù)流82，隨后是保護(hù)時(shí)間84，在保護(hù)時(shí)間之后是在隨后的數(shù)據(jù)流的 凈荷數(shù)據(jù)88之前的前導(dǎo)碼86。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3,90表示帶有AC耦合但沒(méi)有復(fù)位的突發(fā)模式光接 收機(jī)的典型的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有與光接收機(jī)96通信的互阻 放大器92?；プ璺糯笃鬟B接到限制放大器94，該限制放大器依靠排 放(bleed down)電阻器98來(lái)設(shè)置偏置。電容器Cl和C2與Rll和 R12—起形成RC電路。如果可以縮短該放電時(shí)間，則在轉(zhuǎn)換期間， 可以節(jié)省前導(dǎo)碼的許多字節(jié)。這可以通過(guò)利用復(fù)位電路加速電荷均
衡來(lái)建立。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了突發(fā)模式光接收機(jī)的第二系統(tǒng)150。圖4 是不使用PON MAC來(lái)輔助訓(xùn)練的反應(yīng)式電路。因此，本發(fā)明描述 了反應(yīng)式和主動(dòng)式電路拓樸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的第二實(shí)施方式包括具有 反向輸出154和非反向輸出156的第二互阻放大器152。第三電阻器 158連接到第二互阻放大器非反向輸出。第五電容器160連接到第三 電阻器。第四電阻器162連接到第二互阻放大器反向輸出。第六電 容器164連接到第四電阻器。第二限制放大器166具有連接到第五 電容器的非反向輸入168和連接到第六電容器的反向輸入170。第七 晶體管172具有連接到第二互阻放大器非反向輸出的漏極、以及連 接到接收第三控制電壓的復(fù)位端的柵極174。第七晶體管具有源極 176。第八晶體管178具有連接到第二互阻放大器反向輸出的漏極以 及連接到復(fù)位端的柵極。第八晶體管具有源極。第五電阻器180連 接到第二限制放大器非反向輸入。第六電阻器182連接到第二限制 放大器反向輸入。第六電阻器連接到第五電阻器。緩沖放大器184 具有連接到第七晶體管源極的反向輸入186、以及連接到緩沖放大器 反向輸入的輸出188。緩沖器輸出連接到第五和第六電阻器。緩沖放 大器具有非反向輸入190。第七電容器192接地；第七電容器連接到 緩沖放大器非反向輸入。
耦合電容器被放電從而跨越電容器的靜態(tài)電壓將取決于輸入光 功率級(jí)，這是用于限制放大器(LIMA)輸入的理想偏置點(diǎn)。VBB在 LIMA中生成，但具有有限的驅(qū)動(dòng)能力。我們建議插入具有高阻抗輸 入和低阻抗輸出的緩沖放大器，其跟蹤輸入電壓而不加栽LIMA的 VBB輸出。緩沖放大器的低輸出阻抗(小于10ohm)將在大約Ins 內(nèi)對(duì)100pF電容器進(jìn)行放電；這比沒(méi)有復(fù)位電路快500倍。
現(xiàn)在參考圖5，示出突發(fā)模式光接收機(jī)的第三系統(tǒng)200。在本發(fā) 明的第三實(shí)施方式中，第二互阻放大器202具有反向輸出204和非 反向輸出206。第三電阻器208連接到第二互阻放大器非反向輸出。 第五電容器210連接到第三電阻器。第四電阻器212連接到第二互 阻放大器反向輸出。第六電容器214連接到第四電阻器。第二限制 放大器216具有連接到第六電容器的反向輸入218和連接到第五電 容器的非反向輸入220。第七晶體管222具有連接到第二互阻放大器 非反向輸出的漏極和連接到接收第三控制電壓的復(fù)位端224的柵極。 第七晶體管具有源極。第八晶體管226具有連接到第二互阻放大器 反向輸出的漏極和連接到復(fù)位端的柵極。第八晶體管具有連接到第 七晶體管源極的源極。第五電阻器228連接到第二限制放大器非反 向輸入。第六電阻器230連接到第二限制放大器反向輸入。第六電 阻器連接到第五電阻器。第六電阻器和第五電阻器的聯(lián)結(jié)點(diǎn) (junction)處連接到第八晶體管源極。第七電阻器232連接到第五 和第六電阻器的連接處。緩沖放大器234具有反向輸入236、以及連 接到緩沖放大器反向輸入和第七電阻器的輸出238。緩沖放大器具有 非反向輸入240。第七電容器242接地并且連接到緩沖放大器非反向 輸入。第八電容器244連接到第七晶體管源極并且接地。第九電容 器246連接到第八晶體管源極并且接地。
本發(fā)明施加了通常為10到20ns的短時(shí)間的復(fù)位信號(hào)。耦合電容 器將被充電或放電，從而在復(fù)位脈沖的結(jié)束處數(shù)據(jù)完全是可接受的。 現(xiàn)有的解決方案將需要各種時(shí)間長(zhǎng)度來(lái)結(jié)束轉(zhuǎn)換信元間的電平差 越大，則獲得可接受的數(shù)據(jù)的時(shí)間就越長(zhǎng)。利用這種對(duì)AC耦合線 路上的電容器進(jìn)行充電或放電的新方法，可以顯著縮短前導(dǎo)碼，從
而得到無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)上更大的帶寬。
復(fù)位脈沖將在保護(hù)時(shí)間期間對(duì)前面的信元電平進(jìn)行放電。當(dāng)新 的信元到達(dá)并且開(kāi)始前導(dǎo)碼時(shí)，僅需要幾比特來(lái)將電容器充電到所
需的電平。充電的速度取決于開(kāi)關(guān)ON電阻和TIA輸出阻抗，但通 常非常短。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助時(shí)鐘恢復(fù) 的方法250的第一流程圖。該方法使得光接收機(jī)從處于不同光功率 級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù) 流收集252接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及基于從前面的數(shù)據(jù)流所接 收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息來(lái)調(diào)整254光接收機(jī)，以優(yōu)化該光網(wǎng)絡(luò) 單元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。該方法可通過(guò)軟件、硬件、固件 和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)實(shí)施。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7,示出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助時(shí)鐘恢復(fù) 的方法260的第二流程圖。該方法使得光接收機(jī)從處于不同光功率 級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù) 流收集262接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及基于從前面的數(shù)據(jù)流所接 收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整264光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的 隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。該方法還包括利用前面所收集的接收信 號(hào)強(qiáng)度指示信息來(lái)估計(jì)266接收信號(hào)強(qiáng)度指示以調(diào)整光接收機(jī)，存 儲(chǔ)268所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，鏈接270光網(wǎng)絡(luò)單元的所 收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及生成272光網(wǎng)絡(luò)單元的所收集 的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息的查尋表。該方法可通過(guò)軟件、硬件、固 件和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)實(shí)施。
現(xiàn)在參照?qǐng)D8，示出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助時(shí)鐘恢復(fù) 的方法280的第三流程圖。該方法使得光接收機(jī)從處于不同光功率 級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù) 流收集282接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，基于從前面的數(shù)據(jù)流所接收的 接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整284光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的隨后 進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收，以及在利用前面所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示
來(lái)調(diào)整光接收機(jī)的同時(shí)估計(jì)286接收信號(hào)強(qiáng)度指示。該方法可通過(guò) 軟件、硬件、固件和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)實(shí)施。
現(xiàn)在參考圖9，示出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助時(shí)鐘恢復(fù) 的方法300的第一軟件流程圖。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于以下的 指令從光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù)流估計(jì)302接收信號(hào)強(qiáng)度指示， 鏈接304光網(wǎng)絡(luò)單元的所估計(jì)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及基于 從前面的數(shù)據(jù)流所接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整306光接收機(jī) 以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。這些步驟通過(guò)軟件 實(shí)施，但在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，這些步驟還可以通過(guò)硬 件、固件和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)實(shí)施。
重要的是注意到對(duì)于基于FET的方法，PON MAC應(yīng)該知道用于 計(jì)算將施加到FET的脈沖寬度的0NU1和ONU2上行光功率級(jí) (RSSI)。由模糊的信元所跟隨的清晰的信元將需要更長(zhǎng)的脈沖。 在功率級(jí)上很靠近的上行突發(fā)可以根本不需要脈沖，或需要很短的 一個(gè)脈沖。利用基于DAC的方法，PONMAC應(yīng)該考慮ONU2的功 率級(jí)。DAC將生成合適的電壓以接收ONU2功率級(jí)并將其施加到電 容器。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10，示出了無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)媒體接入控制器輔助時(shí)鐘恢 復(fù)的方法310的第二軟件流程圖。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于以下 的指令從前面的光網(wǎng)絡(luò)單元的數(shù)據(jù)流估計(jì)312接收信號(hào)強(qiáng)度指示， 鏈接314光網(wǎng)絡(luò)單元的所估計(jì)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及基于 從前面的數(shù)據(jù)流所接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整316光接收機(jī) 以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 還包括用于以下的指令，收集318光網(wǎng)絡(luò)單元的前面的數(shù)據(jù)流的接 收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，存儲(chǔ)320所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息， 以及生成322光網(wǎng)絡(luò)單元的所收集的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息的查尋
表。這些步驟通過(guò)軟件實(shí)施，但在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下， 這些步驟還可以通過(guò)>5更件、固件和/或軟件、》便件和/或固件的組合來(lái)實(shí)施。
現(xiàn)在參照?qǐng)D11,示出了突發(fā)模式光接收機(jī)的第四系統(tǒng)330。本 發(fā)明的第四實(shí)施方式包括存儲(chǔ)器332和可通信地耦合336到存儲(chǔ)器 的媒體接入控制器334，該媒體接入控制器適于估計(jì)338光網(wǎng)絡(luò)單元 的接收信號(hào)強(qiáng)度指示342以及基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示通過(guò)施加第一 控制電壓、第二控制電壓和第三控制電壓來(lái)調(diào)整340光接收機(jī)，以 優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。
現(xiàn)在參照?qǐng)D12，示出突發(fā)模式光接收機(jī)的第五系統(tǒng)1210。本發(fā) 明的第五實(shí)施方式包括第一互阻放大器1212，具有來(lái)自通過(guò)該第 一互阻放大器輸入的光電二極管的輸入。第一電阻器1214連接到第 一互阻放大器反向輸出而第二電阻器1216連接到非反向輸出。第一 電容器1218連接到第一互阻放大器反向輸出，其中第一電容器與第 一電阻器并聯(lián)。第二電容器1220連接到第一互阻放大器非反向輸出， 其中第二電容器與第二電阻器并聯(lián)。第三電容器1222,連接到第一 電阻器，該第三電容器具有小于第一電容器的電容量。第四電容器 1224，連接到第二電阻器，該第四電容器具有小于第二電容器的電 容量。第一限制放大器1226，具有反向輸入1228并且被連接到第三 電容器，第一限制放大器具有連接到第四電容器的非反向輸入1230。 第一晶體管1232,具有接收第一控制電壓的柵極1234和連接到電源 電壓的漏極1236，以及連接到限制放大器反向輸入的源極1238。第 二晶體管1240，具有接收第一控制電壓的柵極1242和連接到第一晶 體管源極的漏極1244以及連接到限制放大器非反向輸入的源極 1246。第三晶體管1248，具有接收第一控制電壓的柵極1250、連接 到第二電阻的漏極1252以及連接到電壓跟隨器1256輸出的源極 1254，該電壓跟隨器自身具有連接到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器1260的輸出的非反 向輸入1258。第四晶體管1262具有接收第一控制電壓的柵極1264、 連接到第一電阻器的漏極1266以及連接到電壓跟隨器輸出的源極 1268。
第五系統(tǒng)電路以先前實(shí)施方式相類似的方式操作但具有關(guān)鍵的 優(yōu)勢(shì)。在本實(shí)施方式中，PONMAC不需要如同第一電路那樣知道當(dāng)
前才喿作所處于的功率級(jí)以及下一個(gè)信元的功率級(jí)的二維查尋表。在
這種情況下，MAC僅需要知道下一個(gè)信元的功率級(jí)，該功率級(jí)可通 過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)以確定施加到耦合電容器C2的所需DAC電壓。 在前面的信元依然在被接收的同時(shí)，MAC將針對(duì)下一個(gè)即將到來(lái)的 信元的合適的數(shù)字值加栽到DAC中。當(dāng)前面的信元被完成并且信元 間的保護(hù)間隔已開(kāi)始時(shí)，信號(hào)控制l被斷言。這將C2的一側(cè)保持在 Vbb，這對(duì)于限制放大器是需要的。同時(shí)，耦合電容器C2的另一側(cè) -陂驅(qū)動(dòng)到DAC電壓。
選擇DAC電壓使之以與共模信號(hào)電平相同，其將出現(xiàn)在當(dāng)信元 到達(dá)而TIA的輸出變成有效時(shí)。在使用FET代替R1的實(shí)施方式中， 此次將施加短的脈沖對(duì)Cl放電。由于C1〉>C2， TIA共模電壓和需 要輸入共模電壓(Vbb)的LIMA之間的偏移電壓的99%以上顯示穿 過(guò)C2,留給穿過(guò)Cl的電壓近似于零。當(dāng)保護(hù)時(shí)間結(jié)束并且信元前 導(dǎo)碼到達(dá)TIA輸出處時(shí)，控制信號(hào)l被解斷言。在短暫的瞬態(tài)調(diào)整 時(shí)間后，電路將提供非失真的RX數(shù)據(jù)。由于PONMAC知道即將到 來(lái)的信元的功率級(jí)，所以它知道什么電壓需要位于C2上。它不會(huì)像 典型現(xiàn)有技術(shù)EPON型接收機(jī)中那樣等待TIA將C2驅(qū)動(dòng)到合適的 電壓電平。作為替代，它使用該電路對(duì)C2預(yù)充電以在保護(hù)時(shí)間期間 校正電平，從而當(dāng)信元到達(dá)時(shí)，C2已經(jīng)被正確地充電并為非失真接 收做好準(zhǔn)備。失真主要來(lái)自于LIMA輸入處不集中在Vbb上的信號(hào)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D13，示出突發(fā)模式光接收機(jī)的第六系統(tǒng)1310。本發(fā) 明的第六實(shí)施方式包括第一互阻放大器1312，具有來(lái)自通過(guò)該第一 互阻放大器輸入的光電二極管的輸入。第一電阻器1314連接到第一 互阻放大器反向輸出而第二電阻器1316連接到非反向輸出。第一電 容器1318連接到第一互阻放大器反向輸出，其中第一電容器與第一 電阻器并聯(lián)。第二電容器1320連接到第一互阻放大器非反向輸出， 其中第二電容器與第二電阻器并聯(lián)。第三電容器1322，具有第一引 線1324和第二引線1326。第三電容器第一引線連接到第二電阻器， 該第三電容器具有小于第一電容器的電容量。在該圖中，所示出的
電路的一半連接到第一互阻放大器非反向側(cè)，而電路的另一半是對(duì) 示出的電路的鏡像并且被連接到互阻放太器的反向輸出。第 一 晶體
管1328,具有接收第二控制電壓的柵極1330和連接到第三電容器第 一引線的電源電壓的漏極1332和源極1334。第二晶體管1336，具 有接收第二控制電壓的柵極1338和連接到第三電容器第二引線的漏 極1340以及源極1342。限制放大器1344連接到第三電容器第二引 線。電阻器1346連接到限制放大器。第一電壓跟隨器1348連接到 第三電容器第一引線。第二電壓跟隨器1350連接到第三電容器第二 引線。第三晶體管1352,具有連接到第一電壓跟隨器輸出的漏極 1354、連接到第 一控制電壓的柵極1356和連接到第 一 晶體管源極的 源極1358。第三晶體管柵極連接到第四電容器1360第一引線1362。 第四晶體管1368具有連接到第二晶體管源極和第四電容器第二引線 的漏極1370。第四晶體管柵極1372連接到第一控制電壓。第四晶體 管1374連接到第二電壓跟隨器輸出。
第六系統(tǒng)電路改變了接收機(jī)AC耦合時(shí)間常數(shù)。最初控制信號(hào)都 被關(guān)閉并且這里晶體管不導(dǎo)通。在保護(hù)時(shí)間開(kāi)始時(shí)，控制1被斷言。 當(dāng)保護(hù)時(shí)間經(jīng)過(guò)并且前導(dǎo)碼開(kāi)始時(shí)，選擇C2和R2具有使得C2快 速采取TIA和LIMA之間的校正偏移電壓的時(shí)間常數(shù)。電壓跟隨器 將C3驅(qū)動(dòng)至與C2相同的電壓。依然在前導(dǎo)碼期間， 一旦C2充分 的接近它的最終值時(shí)，例如時(shí)間常數(shù)2或3，在控制l被解斷言后接 著是對(duì)控制2的斷言。這里C2和C3是并聯(lián)的并且處于相同的電壓。 此時(shí)時(shí)間常數(shù)是(C2+C3) R2，該時(shí)間常數(shù)是相當(dāng)長(zhǎng)并且被選擇使 得接收才幾可提供72比特CID,連續(xù)數(shù)字抗擾性(consecutive digit immunity)。該系統(tǒng)必須經(jīng)歷連續(xù)的72個(gè)1或0并且不允許LIMA 輸入處的共模電壓漂移Vbb太遠(yuǎn)從而造成失真?？刂?在整個(gè)信元 接收期間保持被斷言并且當(dāng)保護(hù)時(shí)間開(kāi)始時(shí)被解斷言。本實(shí)施方式 利用小電容器C2來(lái)首先獲得TIA和LIMA之間的校正偏移電壓。一 旦該電壓已知，利用電壓跟隨器驅(qū)動(dòng)其跨越更大的電容器C3。接著 C3被切換，從而C3與C2并聯(lián)，以提供滿足系統(tǒng)CID需求所必需
的長(zhǎng)時(shí)間常數(shù)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D14,示出突發(fā)模式光接收的第四方法1410，包括軟 件、硬件、固件和/或軟件、硬件和/或固件的組合的多個(gè)塊或模塊。
信號(hào)，包括:曰從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將5到來(lái)的數(shù)據(jù)流收集1412接收信號(hào) 強(qiáng)度指示，以及基于從即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指
絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。信息的傳送經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線協(xié) 議以及無(wú)線協(xié)議和有線協(xié)議的組合中的至少 一 個(gè)發(fā)生。
現(xiàn)在參照?qǐng)D15，示出突發(fā)模式光接收的第五方法1510，包括軟 件、硬件、固件和/或軟件、硬件和/或固件的組合的多個(gè)塊或模塊。 第五方法使得光接收機(jī)從處于不同光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收 信號(hào)，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流收集1512接收信號(hào) 強(qiáng)度指示，以及基于從即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指
絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。本方法還包括加載1516收集到的接 收信號(hào)強(qiáng)度指示，將收集到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示轉(zhuǎn)換1518為信號(hào)控 制電壓并基于當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度指示和來(lái)自即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信 號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)調(diào)節(jié)1520該信號(hào)控制電壓，其中轉(zhuǎn)換是在保護(hù)時(shí)間之 前被執(zhí)行的并且其中信號(hào)控制電壓大致等于即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的共 模信號(hào)電平。本方法可附加地包括在保護(hù)時(shí)間的結(jié)束處解斷言1522 該信號(hào)控制電壓，施加1524電壓脈沖以解斷言信號(hào)控制電壓，并存 儲(chǔ)1526接收信號(hào)強(qiáng)度指示，其中收集發(fā)生在媒體接入控制器中。信 息的傳送經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線協(xié)議以及無(wú)線協(xié)議和有線協(xié)議的組合 中的至少一個(gè)發(fā)生。
現(xiàn)在參照?qǐng)D16，示出了突發(fā)模式光接收的第三軟件流程圖1610。 第三計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于以下的指令從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到 來(lái)的數(shù)據(jù)流收集1612接收信號(hào)強(qiáng)度指示，基于從即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流 接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示在保護(hù)時(shí)間開(kāi)始時(shí)將第一信號(hào)控制電壓
斷言1614到光4妄收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收，以 及在進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收期間斷言1616第二信號(hào)控制電壓。這些步 驟優(yōu)選地在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或軟件中具體化但也可在固件中真體化 并經(jīng)硬件使用。信息的傳送經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線協(xié)議以及無(wú)線協(xié)議 和有線協(xié)議的組合中的至少一個(gè)發(fā)生。在該圖中所執(zhí)行的步驟可通 過(guò)軟件、硬件、固件和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)執(zhí)行。
現(xiàn)在參照?qǐng)D17,示出了突發(fā)模式光接收的第四軟件流程圖1710。 第四計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于以下的指令從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到
來(lái)的數(shù)據(jù)流收集1712接收信號(hào)強(qiáng)度指示，以及基于從即將到來(lái)的數(shù) 據(jù)流接收到的接收信號(hào)強(qiáng)度指示在保護(hù)時(shí)間開(kāi)始時(shí)將第一信號(hào)控制 電壓斷言1714到光接收機(jī)以優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接 收，以及在進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收期間斷言1716第二信號(hào)控制電壓。 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括用于以下的指令在預(yù)定的間隔之后解斷言 1718第一信號(hào)控制電壓，電壓跟隨1720第一信號(hào)控制電壓和在隨后 保護(hù)時(shí)間的開(kāi)始處解斷言1722第二信號(hào)控制電壓。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 可附加地包括用于以下的指令基于第一信號(hào)控制電壓和第二信號(hào) 控制電壓切換1724多個(gè)能量存儲(chǔ)單元以形成并聯(lián)通路，其中對(duì)第一 信號(hào)控制電壓的斷言發(fā)生在媒體接入控制器中并且對(duì)第二信號(hào)控制 電壓的斷言發(fā)生在媒體接入控制器中。這些步驟優(yōu)選地在計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)或軟件中具體化但也可在固件中具體化并經(jīng)硬件使用。信息 的傳送經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線協(xié)議以及無(wú)線協(xié)議和有線協(xié)議的組合中 的至少一個(gè)發(fā)生。在該圖中所執(zhí)行的步驟可通過(guò)軟件、硬件、固件 和/或軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)執(zhí)行。
現(xiàn)在參照?qǐng)D18,示出突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)的第七實(shí)施方式 1810。突發(fā)模式光接收機(jī)的第七系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)接收信號(hào)強(qiáng)度指 示1814的存儲(chǔ)器1812，以及可通信地耦合1818到存儲(chǔ)器的媒體接 入控制器1816 ，其中媒體接入控制器接收1820光網(wǎng)絡(luò)單元即將到來(lái) 的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng)度指示，基于當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度指示和即將到來(lái) 的信號(hào)的接收信號(hào)強(qiáng)度指示估計(jì)1822信號(hào)控制電壓，以及基于接收
信號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)施加1824估計(jì)的信號(hào)控制電壓到光接收機(jī)以優(yōu)化光 網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。信息的傳送經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線 協(xié)議以及無(wú)線協(xié)議和有線協(xié)議的組合中的至少一個(gè)在處理器和存儲(chǔ) 器之間發(fā)生。在該圖中所執(zhí)行的步驟可通過(guò)軟件、硬件、固件和/或 軟件、硬件和/或固件的組合來(lái)執(zhí)行。
盡管本發(fā)明的系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式已經(jīng)在附圖中示出并且在 以上進(jìn)行了詳細(xì)描述，可以理解，在不脫離由以下權(quán)利要求書所提 出并限定的本發(fā)明的精神的前提下，本發(fā)明不限于所披露的實(shí)施方 式，而是能夠具有多個(gè)重排、改變和替換。例如，本發(fā)明的能力可 通過(guò)一個(gè)或多個(gè)ONT、OLT或媒體接入控制器來(lái)部分或全面地執(zhí)行。 另外，這些能力可以當(dāng)前方式執(zhí)行或以分布式方式執(zhí)行，以及在能 夠提供和/或接收寬帶信號(hào)的任意器件上執(zhí)行，或經(jīng)由能夠提供和/ 或接收寬帶信號(hào)的任意器件執(zhí)行。另外，盡管以特定的方式示出， 但各種模塊或塊可以在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下重新配置。例
如，由媒體接入控制器所執(zhí)行功能可以是自主式的。另外，盡管以 特定的方式示出，根據(jù)本發(fā)明可以使用更多或更少數(shù)目的ONT、OLT 或媒體接入控制器以完成本發(fā)明，向本發(fā)明提供附加的已知特征和/ 或使得本發(fā)明更為有效。另外，例如，存儲(chǔ)器通信的MAC可通過(guò)蜂 窩電話、具有外部無(wú)線能力(例如無(wú)線卡)或內(nèi)部無(wú)線能力(例如 802.11或任意其他的802變體)的計(jì)算機(jī)接入，通過(guò)支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié) 議的電話接入，或通過(guò)能夠發(fā)送和/或接收信息的任意設(shè)備接入。這 里所描述的通信經(jīng)由無(wú)線協(xié)議、有線協(xié)議和/或無(wú)線協(xié)議和有線協(xié)議 的組合的至少一種來(lái)進(jìn)行。這里所描述的塊或模塊是軟件、硬件和/ 或軟件、硬件和/或固件的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于使光接收機(jī)能夠從處于不同光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)的方法，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流收集接收信號(hào)強(qiáng)度指示；以及基于從所述即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示，在保護(hù)時(shí)間期間將信號(hào)控制電壓斷言到光接收機(jī)，以優(yōu)化所述光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括加載所述收集的接收信號(hào) 強(qiáng)度指示。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述收集的接收信號(hào)強(qiáng) 度指示轉(zhuǎn)換為所述信號(hào)控制電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括基于當(dāng)前的信號(hào)強(qiáng)度指示 和來(lái)自所述即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng)度指示來(lái)調(diào)節(jié)所述信號(hào) 控制電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)換在所述保護(hù)時(shí)間 之前執(zhí)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信號(hào)控制電壓大致等 于所述即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的共模信號(hào)電平。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括在所述保護(hù)時(shí)間的結(jié)束處 解斷言所述信號(hào)控制電壓。
8. —種用于突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)，包括 存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)接收信號(hào)強(qiáng)度指示；以及 媒體接入控制器，可通信地耦合到所述存儲(chǔ)器，其中媒體接入控制器接收至光網(wǎng)絡(luò)單元的即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的接收信號(hào)強(qiáng)度指示；基于當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度指示和所述即將到來(lái)的信號(hào)的接收信號(hào) 強(qiáng)度指示估計(jì)信號(hào)控制電壓；以及 基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示，將所述估計(jì)的信號(hào)控制電壓施加到 光接收機(jī)以優(yōu)化所述光網(wǎng)絡(luò)單元的進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，包括互阻放大器，具有反相輸出，該互阻放大器具有非反向輸出；第一電阻器，連接到第一互阻放大器反向輸出；第二電阻器，連接到互阻放大器非反向輸出；第一電容器，連接到互阻放大器反向輸入，該第一電容器與第一 電阻器并聯(lián)連接；第二電容器，連接到互阻放大器非反向輸出，該第二電容器與第 二電阻器并聯(lián)連接；第三電容器，連接到第一電阻器，該第三電容器具有小于第一電 容器的電容量；第四電容器，連接到第二電阻器，該第四電容器具有小于第二電 容器的電容量；第一限制放大器，具有連接到第三電容器的反向輸入和連接到第 四電容器的非反向輸入；以及電壓跟隨器，連接到媒體接入控制器，該電壓跟隨器具有輸入和 輸出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，包括第一晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第一晶體管具有 連接到電源電壓的漏極，該第 一晶體管具有連接到第三電容器的源 極；第二晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第二晶體管具有 連接到電源電壓的漏極，該第二晶體管具有連接到第四電容器的源 極；第三晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第三晶體管具有 連接到第二電容器的漏極，該第三晶體管具有連接到電壓跟隨器輸 出的源極；第四晶體管，具有接收信號(hào)控制電壓的柵極，該第四晶體管具有 連接到所述第 一 電容器的漏極，該第四晶體管具有連接到電壓跟隨器輸出的源極；以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有連接到媒體接入控制器的輸入和連接到電壓跟 隨器輸入的輸出。
全文摘要
一種用于突發(fā)模式光接收機(jī)的系統(tǒng)、方法和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其使得光接收機(jī)從處于不同光功率級(jí)的多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收信號(hào)，包括從光網(wǎng)絡(luò)單元的先前的數(shù)據(jù)流收集接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息，以及基于從先前的數(shù)據(jù)流所接收的接收信號(hào)強(qiáng)度指示信息調(diào)整光接收機(jī)以優(yōu)化該光網(wǎng)絡(luò)單元的隨后進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。信號(hào)強(qiáng)度指示可從即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流以及在即將到來(lái)的數(shù)據(jù)流的保護(hù)時(shí)間期間被斷言的信號(hào)控制電壓來(lái)收集以優(yōu)化進(jìn)入的數(shù)據(jù)流的接收。
文檔編號(hào)H04B10/66GK101188461SQ20061016275
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月28日
發(fā)明者羅杰·多爾頓 申請(qǐng)人:阿爾卡特公司