用于光接收器的时钟恢复制造技术

我们公开了一种用于直接检测强度调制光信号的光接收器，光接收器的数字信号处理器采用时钟恢复电路，即使信号的眼图基本上闭合，该时钟恢复电路也能在不依赖色散补偿处理的情况下可靠地恢复所接收的光信号的内部时钟。在示例实施例中，时钟恢复电路包括频域相位检测器，该频域相位检测器仅使用对应于所接收的光信号的数字频谱分量的子集来及时地确定以及跟踪接收器模数转换器的采样相位。然后，所确定的采样相位被用于通过数字插值或者通过适当控制接收器的模数转换器的采样频率和相位，使所接收的光信号的数字电样本与它的内部时钟同步。时钟恢复电路的一些实施例可以被有利地用于两通道光接收器中。

Clock recovery for optical receivers

We have disclosed an optical receiver for direct detection of intensity modulated optical signals. The digital signal processor of the optical receiver uses a clock recovery circuit. Even if the eye diagram of the signal is basically closed, the clock recovery circuit can reliably restore the internal time of the received light signal without relying on the dispersion compensation processing. Clock. In the example implementation, the clock recovery circuit includes a frequency domain phase detector, which only uses a subset of the digital spectrum components corresponding to the received optical signal to determine and track the sampling phase of the receiver analog to digital converter in time. The determined sampling phase is then used to synchronize the digital electrical sample of the received light signal with its internal clock by digital interpolation or by properly controlling the sampling frequency and phase of the analog to digital converter of the receiver. Some embodiments of the clock recovery circuit may be advantageously used in the two pass light receiver.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光接收器的时钟恢复
本公开涉及光通信设备，以及更具体但非排他地涉及用于光接收器的时钟恢复。
技术介绍
本节介绍可以有助于于更好理解本公开的方面。因此，本节的陈述应当以这种方式来阅读，而不应被理解为，承认什么是现有技术中的内容，或者什么不是现有技术中的内容。一些数字数据流在无伴随时钟信号的情况下被传输。为了从这种传输中恢复该数据，接收器首先生成适当的时钟信号，以及随后使用所生成的时钟信号来解码该数据信号。在接收器处实施的这部分信号处理通常被称为时钟和数据恢复(CDR)。如果所接收的光信号由于光纤链路中的色散、偏振模式色散、加性噪声、和/或非线性光学效应以及其他线性光学效应而失真，则光接收器中的CDR处理可能会面临一定挑战。例如，当信号失真导致接收信号的眼图基本上闭合时，可能出现CDR处理中的重大问题。经常用于光通信中的高数据速率通常会加剧以及复合这些问题。
技术实现思路
本文公开了用于直接检测强度调制光信号的光接收器的各种实施例，光接收器的数字信号处理器采用时钟恢复电路，即使信号的眼图基本上闭合，该时钟恢复电路也能在不依赖色散补偿处理的情况下可靠地恢复所接收的光信号的内部时钟。在示例实施例中，时钟恢复电路包括频域相位检测器，该频域相位检测器仅使用对应于所接收的光信号的数字频谱分量的子集来及时地确定以及跟踪接收器模数转换器的采样相位。然后，所确定的采样相位被用于通过数字插值或者通过适当控制接收器的模数转换器的采样频率和相位，使所接收的光信号的数字电样本与它的内部时钟同步。时钟恢复电路的一些实施例可以被有利地用于两通道光接收器中。根据一个实施例，提供了一种装置，包括：第一光检测器，被配置为将第一光输入信号转换为与所述第一光输入信号的光功率成比例的第一电信号；第一模数转换器，被配置为通过对所述第一电信号进行数字采样来生成数字电样本的第一序列；以及数字信号处理器，被配置为：对数字电样本的所述第一序列应用傅里叶变换操作以生成数字频谱分量的第一集合；将数字频谱分量的所述第一集合分成数字频谱分量的第一子集和数字频谱分量的第二子集；使用数字频谱分量的所述第一子集来计算第一采样相位；以及使用所述第一采样相位来恢复在所述第一光输入信号中编码的数据。根据另一实施例，提供了一种制造设备的方法，该方法包括将数字信号处理器配置为执行以下各项的步骤：对数字电样本的第一序列应用傅里叶变换操作以生成数字频谱分量的第一集合；将数字频谱分量的第一集合分成数字频谱分量的第一子集和第二子集；使用数字频谱分量的第一子集计算第一采样相位；以及使用第一采样相位来恢复在第一光输入信号中编码的数据；并且其中该设备包括：第一光检测器，被配置为将第一光输入信号转换成与该第一光输入信号的光功率成比例的第一电信号；第一模数转换器，被配置为通过对第一光信号进行数字采样来生成数字电样本的第一序列；以及数字信号处理器。附图说明通过示例的方式，从以下详细描述和附图中，各种公开实施例的其他方面，特征和益处将更加明显，其中：图1示出了根据实施例的光通信系统的框图；图2示出了根据实施例的可以在图1的光通信系统中使用的数字信号处理器的框图；图3示出了根据实施例的可以在图2的数字信号处理器中使用的时钟恢复电路的框图；图4示出了根据备选实施例的可以在图2的数字信号处理器中使用的时钟恢复电路的框图；图5示出了根据另一备选实施例的可以在图2的数字信号处理器中使用的时钟恢复电路的框图；图6示出了根据又一备选实施例的可以在图2的数字信号处理器中使用的时钟恢复电路的框图；图7示出了根据实施例的两通道时钟恢复电路的框图；以及图8示出了根据实施例的可以采用图7的两通道时钟恢复电路的光接收器的框图。具体实施方式图1示出了根据实施例的光通信系统100的框图。系统100包括通过光纤链路130彼此光学耦合的光发射器110和光接收器150。在示例实施例中，光线链路130是在其中具有一个或多个光放大器的放大光链路，诸如，耦合在光线134的对应部分之间的光放大器136。光发射器110被配置为使用单边带(SSB)脉冲幅度调制(PAM)(诸如，PAM-4)或者另一合适调制方式来生成调制光输出信号128，该调制光输出信号128上编码有输入数据流102。在示例实施例中，光发射器110包括：激光器112、驱动器电路116、光调制器120、以及光滤波器124。在操作中，激光器112生成光载波114，该光载波被施加到光调制器120。驱动器电路116将输入数据流102转换成电驱动信号118，并且将该电驱动信号施加到光调制器120，从而促使光调制器调制光载波114。由光调制器120以此方式生成的所得调制光信号122由光滤波器124进行光学滤波，以基本上移除或者显著地衰减两个调制边带中的一个。由光滤波器124输出的所得经滤波的光信号是调制光输出信号128。等式(1)提供近似描述调制光信号128的电场E(t)的数学表示。其中t是时间；E0是电场幅度；1/α是载波信号比；m(t)是调制波形；是m(t)的希尔伯特变换；以及，ω0是光载波频率。此处，PAM信号被成形为SSB形式，例如，以使信号能够传播更长的距离而不会受到灾难性的信号衰减。在通过光纤链路130的传输之后，调制光信号128被转换为向光接收器150提供光输入的调制光信号148。与信号128相比，信号148通常更嘈杂并且更失真，例如，由于光纤链路130施加的各种传输阻抗。如上文中已经指出的，调制光信号148中的一些信号失真可能是因为光纤链路130中色散、偏振模式色散、加性噪声和/或其他不利的光学效应。光接收器150被配置为处理调制光信号148以恢复数据流102，然后该数据流102被引导到外部电路或者设备(未在图1中明确示出)。更具体地，光电检测器(例如，光电二极管)152操作以使用传统的平方律检测来将光信号148转换为对应的电信号154。电信号154在跨阻放大器(TIA)156中被放大，并且所得放大的电信号158被由模数转换器(ADC)160转换成数字形式。然后，数字信号处理器(DSP)164对由ADC160生成的所得数字电信号162进行处理，以恢复数据流102。在DPS164中实施的处理尤其包括CDR处理，它的示例实施在下文中参考图2-7进行更详细的描述。ADC160通过使用由控制信号166设置的适当采样频率和采样相位对放大的电信号158进行采样而生成数字电信号162。在一些实施例中，控制信号166可以具有比光信号148的标称符号速率高两倍频率，但是以其他方式也不与该光信号的内部时钟同步。在一些实施例中，可以使用DPS164的时钟恢复电路生成控制信号166，例如，如在下文中参考图4-5所详细描述的。图2示出了根据实施例的DSP164(图1)的框图。图2中也示出了数字电信号162、可选的控制信号166以及输出数据流102(图1)。在示例实施例中，DSP164包括时钟恢复电路210，信号均衡器220，以及限幅器230。本领域的技术人员将理解，在其备选实施例中，DSP164可以包括附加的已知信号处理电路，诸如电子色散补偿器。在时钟恢复电路210中实施的时钟恢复通常旨在将DSP中执行的数字信号处理与光信号148的内部时钟同步。在示例实施例中，时钟恢复电路210操作以：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：第一光检测器，被配置为将第一光输入信号转换为与所述第一光输入信号的光功率成比例的第一电信号；第一模数转换器，被配置为通过对所述第一电信号进行数字采样来生成数字电样本的第一序列；以及数字信号处理器，被配置为：对数字电样本的所述第一序列应用傅里叶变换操作以生成数字频谱分量的第一集合；将数字频谱分量的所述第一集合分成数字频谱分量的第一子集和数字频谱分量的第二子集；使用数字频谱分量的所述第一子集来计算第一采样相位；以及使用所述第一采样相位来恢复在所述第一光输入信号中编码的数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.08 US 15/018,0191.一种装置，包括：第一光检测器，被配置为将第一光输入信号转换为与所述第一光输入信号的光功率成比例的第一电信号；第一模数转换器，被配置为通过对所述第一电信号进行数字采样来生成数字电样本的第一序列；以及数字信号处理器，被配置为：对数字电样本的所述第一序列应用傅里叶变换操作以生成数字频谱分量的第一集合；将数字频谱分量的所述第一集合分成数字频谱分量的第一子集和数字频谱分量的第二子集；使用数字频谱分量的所述第一子集来计算第一采样相位；以及使用所述第一采样相位来恢复在所述第一光输入信号中编码的数据。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一光输入信号是脉冲幅度调制光信号；以及其中所述第一光输入信号是单边带光信号。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述数字信号处理器被进一步配置为：对数字频谱分量的所述第二子集应用复共轭操作以生成数字频谱分量的对应共轭子集；使用数字频谱分量的所述对应共轭子集来计算所述第一采样相位；将所述第一子集的所述数字频谱分量乘以所述对应共轭子集的所述数字频谱分量来生成对应的乘积集合；生成所述乘积的总和；以及使用所述总和的相位来计算所述第一采样相位。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述数字信号处理器被进一步配置为：对数字频谱分量的所述第一子集进行重新排序以生成数字频谱分量的对应重新排序的集合；使用数字频谱分量的所述对应重新排序的集合来计算所述第一采样相位；将所述第一子集的所述数字频谱分量乘以所述对应重新排序的集合的所述数字频谱分量以生成对应的乘积集合；生成所述乘积的总和；以及使用所述总和的相位来计算所述第一采样相位。5.根据权利要求1所述的装置，其中所述数字信号处理器被进一步配置为对数字电样本的所述第一序列进行插值以生成数字电样本的对应插值序列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金田纪章，
申请(专利权)人：阿尔卡特朗讯美国公司，
类型：发明
国别省市：美国,US