專利名稱：對用于光纖鏈路長跨距應用的雪崩光電二極管光接收器和激光發(fā)射器進行自適應地調整 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明要求于2008年4月19日提交的美國專利申請第11/785,631號的優(yōu)先權， 其是基于并要求于2005年9月16日提交的美國臨時申請第60/717， 193號的權利的于2006 年9月18日提交的美國專利申請第11/522， 517號的部分連續(xù)案；以及其是基于并要求于 2005年9月16日提交的在先美國臨時申請第60/717， 194號的權利的于2006年9月18日 提交美國專利申請第11/522， 515號的部分連續(xù)案，其全部內容作為參考合并于此。
本發(fā)明通常涉及可以在系統(tǒng)運行期間調整其性能而不干擾網絡流量的雪崩光電 二極管("APD")光接收器和激光器系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明旨在通過控制一組主系統(tǒng)參數將 小變化自適應地應用到系統(tǒng)的關鍵部分。自適應的例行程序可以在系統(tǒng)運行期間執(zhí)行，以 保持主系統(tǒng)參數接近它們的最優(yōu)值。在調整期間，系統(tǒng)可以劃分成獨立的系統(tǒng)部分。每部 分的調整可以獨立于系統(tǒng)的其它部分。對于光網絡系統(tǒng)，可基于網絡信道架構來分配不同 部分的最優(yōu)化和優(yōu)先級。 具體地，本發(fā)明涉及通過使用以下五個受控的特征來自適應地調整光網絡系統(tǒng)不 同部分的參數的設備和方法Q因子；比特誤碼率(BER) ;"1"和"0"電平的直方圖；輸入光 功率；以及激光器輸出功率。然而，本領域普通技術人員應當認識到，其它關鍵特征也可以 和本發(fā)明的設備和方法結合使用。
背景技術：
光網絡系統(tǒng)的實時監(jiān)測對于控制和改善光學系統(tǒng)的性能很重要。 一種已知的實 時監(jiān)測的實現包括使用本地存儲器、控制器以及查找表(LUT)電路來調整和設置主系統(tǒng)參 數。然而，這種方法的主要缺陷是這種方法要求在使用系統(tǒng)之前對光網絡信道進行復雜的 初始校準。 實際上，與自調整(可選地，文中稱作自適應調整)相似的方法也用以調整光學系 統(tǒng)的參數。例如，在美國專利第5， 929， 982號描述的系統(tǒng)中，通過接收器的信噪比的自適應 最優(yōu)化來實現APD增益的自適應調整。具體地，為了監(jiān)測目的，測量超過某些閾值的噪聲水 平并將其用于自適應地設置。然而，基于超過某些閾值的噪聲的測量使用自適應的系統(tǒng)來 調整APD增益以及計算信噪比的缺點在于盡管這種方法可以在接收的光信號具有完全打 開的眼圖的良好質量時給出適當的結果，但當眼圖的質量不好時，例如，當光纖中存在光色 散或者沒有足夠的信號時間抖動時，這種方法不能提供清晰的結果，并且將不能解決在信 號連接中的故障。
發(fā)明內容
因此，在該技術領域存在對于不需要復雜的初始校準，而提供清晰的結果并將解 決信號連接中故障的自適應調整的設備和方法的需求。本發(fā)明通過提供使用以下五種受控 的特征來自適應地調整光網絡系統(tǒng)不同部分的參數的設備和方法來解決上述以及其他要
3求Q因子、BER、"1"和"0"電平的直方圖、輸入光功率以及激光器輸出功率。這些被監(jiān)測 的參數將全面地解決光學系統(tǒng)運行中的不同問題，這是因為在光鏈路故障中可能牽涉光學 系統(tǒng)的不同部分。使用上述的五個參數使用戶可以確定和定位系統(tǒng)發(fā)生故障的部分，例如， 發(fā)送器，光纖，或者接收器。 根據以下對本發(fā)明的詳細描述以及附圖，其它目的，特征和優(yōu)點對于本領域普通 技術人員是明顯的。
為了更完整地理解本發(fā)明、其滿足的需求，以及其目的、特征和優(yōu)點，現在將結合 附圖的以下描述作為參考。
圖1示出了可與本發(fā)明的實施例結合使用的光網絡信道的視圖； 圖2示出了如與本發(fā)明的實施例結合使用的示例性眼圖及其相對于Q因子的關
系； 圖3示出了描述根據本發(fā)明實施例的BER相對于Q因子的關系的視圖；
圖4A和4B示出了如與本發(fā)明的實施例結合使用的眼圖和對應的直方圖的視圖；
圖5示出了如與本發(fā)明的實施例結合使用的描述APD偏置電壓相對于溫度的關系 的視圖； 圖6示出了在標準電平"1"或"0"的一個中具有噪聲的實例的視圖； 圖7示出了根據本發(fā)明的實施例比較在執(zhí)行均衡前和執(zhí)行均衡后的激光器特性
的視圖； 圖8示出了根據本發(fā)明的實施例比較在執(zhí)行均衡前和執(zhí)行均衡后的系統(tǒng)功率預 算的視圖； 圖9示出了根據本發(fā)明的實施例對于整個接收器系統(tǒng)的自適應調整的任務流程 的示例圖； 圖10示出了根據本發(fā)明的實施例的具有各種硬件部件和其它特征的示例性系統(tǒng) 圖； 圖11示出了根據本發(fā)明的實施例的具有各種硬件部件和其它特征的示例性系統(tǒng) 具體實施例方式
現在參考圖l，其中示出了諸如密集波分復用器(DWDM)信道的光網絡信道的總架 構。從源側到目的側的數據業(yè)務經由光纖使用波長、發(fā)送，并通過APD接收器在光纖的目 的側被接收。經由光纖將光信號入2和入3傳輸到發(fā)送側，而不干擾由、輸送的信號。例 如，、可以是數據業(yè)務，入2和、可以包括管理信號。 對于網絡系統(tǒng)結構，用于自適應系統(tǒng)調整的系統(tǒng)參數特征組可以包括至少五個參 數Q因子，以塊Q表示；比特誤碼率，以塊BER表示；"1"和"0"電平的直方圖，以塊H表示； 激光器輸出功率水平；以及接收器中測量的輸入功率水平，以塊IP表示。
如所示出的，溫度監(jiān)測器和APD偏置控制器被連接，這是因為與沒有過多噪聲的 有利增益相對應的APD的最優(yōu)高電壓范圍受溫度影響。例如，最優(yōu)高電壓在70度時可以為A，在75度時可以為A+1。 這五個參數的使用使得在檢查進入接收器的輸入信號在執(zhí)行精確自適應調整的 恰當范圍內之后對接收器部分進行精確地自適應調整。 在圖1中，塊1 、 2和3分別對應于激光器部分，APD (雪崩光電二極管)接收器部分 以及DW匿處理器部分。激光器部分具有連續(xù)波長的激光，其由內部調制器調制。激光器輸 出功率和消光比(ER)被共同監(jiān)測，并且可以通過激光器輸出功率控制器調節(jié)。APD接收器 部分由APD本身、維持APD處的最優(yōu)偏置電壓的APD偏置控制器塊、以及輸入功率和溫度監(jiān) 測塊組成。APD接收器部分還具有兩個放大級轉阻放大器(TIA)和后置放大器(PA)。圖 1的最后一部分是DW匿處理器部分3。這部分的塊均衡器被配置為補償當沿著長光纖傳輸 光信號時發(fā)生的信號光色散。DW匿也可以包括時鐘數據恢復(CDR)單元。
盡管圖1示出了僅包括激光器部分(1)和APD部分(2)的第二側，第二側還可以 類似于第一側所示出的，包括DWDM部分。
激光器輸屮,功率水平"L" 為了控制光纖中的衰減，監(jiān)測激光器輸出功率水平"L"在保持系統(tǒng)的期望性能中 (特別是對于接收器部分)以保證輸入信號的水平足以執(zhí)行對接收器部分的自適應調整是 很重要的。對激光器輸出信號(L)的值和測量的輸入光功率(IP)進行比較來允許確定光 纖是否損壞。此外，使用整組系統(tǒng)參數和不同部分(例如接收器和發(fā)送器)，給出靈活性和 全組監(jiān)測特征，以控制整個網絡系統(tǒng)而不干擾業(yè)務信號。
Q因子"Q"
Q因子被定義為 Q = abs(ii「 ii。)/(c^+o。) [方程(l)] 其中abs表示絕對值，abs(y「i!。)是指數字信號"1"和"0"電平的強度之間的 距離，(0,0。)指的是圍繞電平"1"和"0"的強度的標準偏差之和。 圖2示出了 Q和眼圖質量之間的關系的實例。眼圖是通過在示波屏上疊加多個脈 沖來展示數字光纖鏈路性能的一種普遍方式。在圖2中，視圖200代表生成眼圖的脈沖疊 加。"眼"的區(qū)域被示為201 ，它應當是在"1"和"0 "電平之間沒有干擾的區(qū)域。全"1"脈 沖應該在眼區(qū)域的上方，而全"O"脈沖應該在眼區(qū)域的下方。這個眼區(qū)域(可選地這里稱 之為模板(mask))對于不同的網絡協(xié)議是標準的。視圖202代表在眼中心的電平"1"和電 平"0"的強度。 Q因子相對于比特誤碼率"BER"的關系 基于接收信號中的噪聲分布的高斯近似，比特誤碼率(BER)和Q的關系如下 BER=l/2 erfc(Q/ )[方程(2)] 圖3示出了計算出的BER對Q值的曲線關系。這里，erfc是補余誤差函數。BER 對于Q值的直接關系導致Q的最高值對應于光網絡信道達到的最好的BER。使用方程(2) 的唯一要求是信號分布應該是純高斯分布。這提供了僅用Q因子來優(yōu)化系統(tǒng)參數的選擇。 然而，如果信號分布不是完全的高斯分布，則通過僅用Q因子執(zhí)行調整可能不精確，通過使 用諸如H和BER的其他參數來考慮諸如光色散以及附加拾取噪聲的其它因素的作用，以提 供準確的方案。 電平1和電平0的強度肓方圖"H"
可用于最優(yōu)化的另 一個參數是H，它表示電平"1"和電平"0 "強度的實際直方圖。 圖4A中示出了信號眼圖和H之間的關系。在圖4A中，圖形400表示信號眼圖。圖形401 示出"眼"區(qū)域。在圖4B中，圖形402示出了在令人滿意的鏈路以及令人滿意的眼圖的情 況下電平"1"和電平"0"強度的直方圖。在此情況下，電平"l"的強度的直方圖在"眼"區(qū) 域上方的區(qū)域，電平"O"的強度在"眼"區(qū)域下方的區(qū)域。圖形404是眼區(qū)域的圖形。信號 在電平l和電平O之間交叉的點稱為交叉點"x"。在圖4A中用水平虛線示出交叉點。在 圖4B中，S0是低電平信號(電平O)周圍的區(qū)域。Sl是高電平信號(電平l)周圍的區(qū)域。 在SO的面積等于Sl的面積的情況下出現圖4A中的交叉點x。典型地，理想的交叉點大約 介于電平1和0的中間位置。然而，交叉點可能出現在更接近電平1的位置或者更接近電 平O的位置。此外，可以調節(jié)系統(tǒng)以將交叉點移動到不同的電平。調整交叉點將影響信號 的交叉。隨著交叉點移動到更接近電平l，常常導致系統(tǒng)在判斷信號是在1還是在O時出現 的誤差增加。 圖6示出了最優(yōu)化輸出信息將需要改變交叉點的信號的實例，這是因為信號包括 僅在信號上部的噪聲。 通過使用H，可能對兩個電平強度都進入禁止"眼"區(qū)域的眼圖起作用。圖形403 示出在此情形下的直方圖的例子。清除區(qū)域401和404對于通過測量直方圖(或者H，如結 合圖1所描述的那樣)來調整眼圖質量來說是第一優(yōu)先的任務。
輸入功率"IP" 通過控制圖1中所示的輸入功率(IP)塊和激光器消光比(ER)，可以確定輸入信號 是否處于可執(zhí)行自適應調整的階段。例如，在圖4所示的實施例中，ER為h/y。。
如果沒有正確地設置激光器輸出功率，則同時控制輸入功率IP和激光器輸出功 率L能夠得出關于光纖本身或者激光的質量的結論。確定光纖中總損耗的關系式如下
插入損耗=L-IP[dB] [方程(3)] 根據本發(fā)明的另一方面，通過由監(jiān)測整組參數(至少為上述五個參數-Q、 BER、 H、
IP和L)來自適應地調整系統(tǒng)，可以實現光接收器的綜合調整和對系統(tǒng)中不同問題的解決。 圖5示出自適應電路如何根據本發(fā)明的實施例通過在輸入代碼中做最小的改變
來校正APD偏置電壓。對于每個溫度(Tl， T2和T3)的APD偏置的最佳值可以通過找到Q
的最大值來選擇。在自適應過程的開始可以使用初始(虛線)曲線。這表示將加載入系統(tǒng)
存儲器中的初始的大致的溫度系數曲線，此后系統(tǒng)本身可以調整偏置電壓。 參考圖5，通過搜索Q的最大值作為主參數(此外，當眼的質量不夠好時使用H、
BER、 IP和L)調整APD偏置電壓也可以用來保持APD偏置電壓溫度補償。 APD偏置電壓溫度補償可以通過使用查找表執(zhí)行。以這種方式，將所需的偏置電壓
與溫度的線性相關載入存儲器中，并且系統(tǒng)本身設置對應于測量溫度的偏置電壓。然而，這
種方法的主要缺點在于該方法要求在使用系統(tǒng)前對光網絡信道進行復雜的初始校準。 使用自適應調整的一個主要優(yōu)勢是最初只需加載初始的大致的溫度系數曲線，然
后系統(tǒng)自身可以調整偏置電壓。根據本發(fā)明的設備和方法的附加優(yōu)勢在于當APD接收器的
一些參數被改變時，系統(tǒng)本身可以校正這些改變而不必停止運行。 眼圖的判定閾值可通過優(yōu)化BER來調整，此外，可通過優(yōu)化H、 Q、 IP和L來調整。 如果標準電平"1"或"0"中的一個有很多噪聲(例如，參見圖6)，則可以設置附加補償電壓，以減小BER的劣化量。圖6示出了在諸如電平1的頂部電平處的附加噪聲。為了這個 任務，偏移電壓的調整可以通過尋找最優(yōu)的BER來執(zhí)行。在圖6中，穿過整個信號長度的寬 的虛線是設置在50%處的判定閾值。這樣，在電平之間的大約中間位置的閾值處來執(zhí)行信 號是在電平1處還是在電平0處的確定。圖6還示出了引入正偏移電壓以減小判定閾值電 平，其被示為穿過信號的第一上部的寬的虛線。添加正的增加到判決閾值將降低電平確定 中的錯誤量。 系統(tǒng)的激光器部分的特性可以通過定義最佳BER，自適應地改變激光器輸出功率 參數L以及調整消光比(ER)來進行優(yōu)化。根據直方圖測量，ER被定義為ER二 y 1/y0。冷 卻的光發(fā)送器子模塊(TOSA)通常用于10Gbps的長距離應用中。TOSA由光學耦合到監(jiān)測二 極管的分布式反饋連續(xù)波長(DFB CW)源組成，該監(jiān)測二極管和電吸收調制器(EAM)整體集 成，如圖l所示。使用帶有集成偏置電路的商業(yè)上可獲得的EAM驅動器，將攜帶10Gbps業(yè) 務的高頻信號施加到EAM輸入上。集成偏置電路被用于改變光信號的調制和ER以及平均 輸出功率L。 圖7說明了利用本發(fā)明可以獲得的激光器特性的示例性最優(yōu)化。上方曲線示出了 在均衡器級之前光色散代價相對于激光器輸出功率L;下方曲線示出了在均衡器級之后的 同一特性。通常，在這種TOSA發(fā)送器中，激光器輸出功率L的增長引起色散代價的迅速增 加，在圖7中由上方曲線表示。如果進行對系統(tǒng)中色散代價的補償，則均衡器塊可以在色散 代價的值不超過均衡器電路規(guī)格限制的范圍內來補償色散代價。經補償的相關性由圖7中 的下方曲線示出。系統(tǒng)功率預算可以定義為兩個主要成分-接收器靈敏度(-30dBm)和激 光器輸出功率_之和減去色散代價 功率預算=_30dBm+L-色散代價 [方程(4)] 圖8示出了對于均衡器級之前和之后的情況的功率預算曲線。"均衡器之后"的情
況有一個清晰的局部最大值。這個事實可用于L參數值的自適應最優(yōu)化。 在一個實施例中，系統(tǒng)每部分的自適應調整均不受或者基本不受系統(tǒng)的其它部分
的影響，并且可以基于預先確定或者選取的優(yōu)先級單獨進行。每部分的調整可以獨立于系
統(tǒng)的其它部分。對于光網絡系統(tǒng)，可以基于網絡信道架構來指定不同部分的最優(yōu)化和優(yōu)先
級。圖9示出了整個接收器系統(tǒng)自適應調整的任務流程的示例性實施例。 在圖9步驟Sl中，基于信號劣化檢查光纖的質量。通過控制輸入功率(IP)塊和
激光器輸出功率(L)，可以進行關于光纖的接入損耗和質量的確定。此外，可以進行關于輸
入信號是否在正確區(qū)域中的檢查。 在步驟S2，基于來自Sl的信息進行光纖的質量是否良好的確定。如果確定光纖不 好，就會向操作者報告光纖質量不好，并將繼續(xù)監(jiān)控光纖質量。如果確定光纖良好，則自適 應調整轉向步驟S3。 在步驟S3處，改變APD偏置來提供相應的最大Q值。除了提供最大Q值之外，可 以改變BER、 H、 IP以及L參數用于系統(tǒng)的最優(yōu)運行。 在步驟S4處，進行Q值是否在最大值處的確定。針對接收器側進行這一確定。如 果Q值不在最大值處，則將再次調整參數。可以發(fā)送出錯信息。然而，在一個實例中，不發(fā) 送出錯信息，并且在進行關于Q值的確定之后自動調整參數。如果Q值在最大值處，則系統(tǒng) 繼續(xù)到步驟S5。
在步驟S5處，對激光器輸出功率L進行調整，使其達到提供最小BER的值。這將 包括消光比(ER)、激光器輸出功率L以及交叉點X。 在步驟S6處，對BER是否處于最小值進行判斷。先前進行的調整影響系統(tǒng)的發(fā)送 器側。如果BER不在最小值處，則步驟S5中的調整繼續(xù)。如果BER在最小值處，則系統(tǒng)以 最優(yōu)質量繼續(xù)，自適應調整進入空閑模式。 因此，自適應調整包括為檢查和調整光纖質量，檢查和調整影響系統(tǒng)接收器側的 參數以及檢查和調整影響系統(tǒng)發(fā)送器側的參數。 本發(fā)明可以用硬件、軟件或其結合來實現，可以在一個或多個計算機系統(tǒng)或其它 處理系統(tǒng)中實現。在一個實施例中，本發(fā)明針對于一個或者多個能夠執(zhí)行文中描述的功能 性的計算機系統(tǒng)。圖10中示出了這種計算機系統(tǒng)200的實例。 計算機系統(tǒng)200包括一個或者多個處理器，例如處理器204。處理器204連接到通 信基礎設施206，例如，通信總線、交叉條(cross-over bar)或者網絡。依據該示例性計算 機系統(tǒng)描述了各種軟件實施例。閱讀此說明書后，相關領域的技術人員應當明白怎樣使用 其他計算機系統(tǒng)和/或架構來實現本發(fā)明。 計算機系統(tǒng)200可以包括顯示接口 202，將來自通信基礎設施206(或者來自未示 出的幀緩沖器)的用于顯示的圖形、文本以及其它數據轉發(fā)到顯示單元230上。計算機系 統(tǒng)200還包括主存儲器208，優(yōu)選地為隨機存取存儲器(RAM)，并且還可以包括第二存儲器 210。第二存儲器210可以包括，例如，硬盤驅動器212和/或代表軟盤驅動器、磁帶驅動 器、光碟驅動器等的可移動存儲器驅動器214。可移動存儲器驅動器214以公知的方式從可 移動存儲單元218中讀出和/或者寫入到可移動存儲單元218中?？梢苿哟鎯卧?18代 表軟盤、磁帶、光碟等，其通過可移動存儲器驅動器214讀出并寫入到可移動存儲器驅動器 214。如可以理解地，可移動存儲單元218包括其中已存有計算機軟件和/或數據的計算機 可用存儲介質。 在替代的實施例中，第二存儲器210可以包括用于允許計算機程序或其它指令加 載到計算機系統(tǒng)200中的其它相似的裝置。這種裝置可以包括，例如，可移動存儲單元222 和接口 220。這樣的實例可以包括程序盒和盒接口 (例如，在視頻游戲裝置中所發(fā)現的)、 可移動存儲芯片(例如可擦可編程只讀存儲器(EPROM)或者可編只讀存儲器(PROM))和相 關插口 ，以及其它允許軟件和數據從可移動存儲單元222傳送到計算機系統(tǒng)200的可移動 存儲單元222和接口 220 計算機系統(tǒng)200還可以包括通信接口 224。通信接口 224允許軟件和數據在計算 機系統(tǒng)200和外部裝置之間傳輸。通信接口 224的實例可以包括調制解調器、網絡接口 (例 如以太網卡)、通信端口、個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)插槽及卡等。經由通信接 口 224傳輸的軟件和數據呈信號228的形式，該信號228可以是電子、電磁、光或者其它能 夠被通信接口 224所接收的信號。這些信號228經由通信路徑(例如，信道)226提供給通 信接口 224。該路徑226承載信號228，并可以用導線或線纜、光纖、電話線、蜂窩鏈路、射頻 (RF)鏈路和/或其它通信信道來實現。在本文件中，術語"計算機程序介質"和"計算機可 用介質"通常用于指代介質，例如可移動存儲驅動器214、安裝在硬盤驅動器212中的硬盤、 以及信號228。這些計算機程序產品為計算機系統(tǒng)200提供軟件。本發(fā)明針對這種計算機 程序產品。
計算機程序(也稱作計算機控制邏輯)儲存在主存儲器208和/或第二存儲器 210中。也可以經由通信接口 224接收計算機程序。當執(zhí)行這種計算機程序時，該計算機程 序使計算機系統(tǒng)200能夠執(zhí)行如文中所述的本發(fā)明的特征。具體地，當執(zhí)行計算機程序時， 該計算機程序使處理器204能夠執(zhí)行本發(fā)明的特征。因此，這種計算機程序代表計算機系 統(tǒng)200的控制器。 在使用軟件實現本發(fā)明的實施例中，軟件可以被存儲在計算機程序產品中，并使 用可移動存儲驅動器214、硬盤驅動器212或者通信接口 224將其加載到計算機系統(tǒng)200 中。當通過處理器204執(zhí)行控制邏輯(軟件)時，該控制邏輯使得處理器204執(zhí)行如文中 所述的本發(fā)明的功能。在另一實施例中，本發(fā)明主要利用諸如專用集成電路(ASIC)的硬件 組件以硬件來實現。相關領域技術人員應當清楚用以執(zhí)行文中所述功能的硬件狀態(tài)機的實 現。 在另一實施例中，使用硬件和軟件的結合來實現本發(fā)明。 圖11示出了結合本發(fā)明的系統(tǒng)300的示例性實施例。圖11中的系統(tǒng)被設計以為 主激光器和APD設置參數。APD參數可包括APD高電壓電平，激光器的功率、消光比以及交 叉點x。圖11中的系統(tǒng)被設計為利用控制和自適應調整來設置這些參數以獲得最優(yōu)BER。 開始，預定的參數被引入微控制器mPl，用于通過串行端口連接器RS-232接口設置系統(tǒng)的 各種參數。端口連接器RS232可以連接到PC或者具有處理器的其它設備。這些預定的參 數是初始猜測參數，它們可提供最優(yōu)性能，卻不要求進行全面的初始校正。將初始預定參數 轉換為所需格式并通過總線12C(接口到芯片或者芯片到芯片的接口 )將其傳輸到多個寄 存器驅動器、接口激光器以及APD。 微控制器mPl可以包括多個1/0端口和存儲器尋址能力。例如，mPl可以是具有 64k(16位)存儲器尋址能力的8位引擎。在一個實施例中，mPl包括以下四個I/0端口 提 供地址/數據Al-8/Dl-8的端口 0 ;提供MS位的地址空間A9-16的端口 2 ;用于例如利用 12C總線進行串行通信的端口 1 ;以及用于RS232、RD、WR以及程序存儲使能(PSEN)命令的 端口 3。 微處理器mPl的端口 1通過兩線連接作為以下芯片接口 I2Cj，用于測量直方圖 H和用于測量系統(tǒng)的Q ;數/模轉換器I2C_2，設置激光器的輸出功率L、消光比ER、以及交 叉點x ;以及數/模轉換器12C—3，控制APD的高電壓HV。系統(tǒng)包括振蕩器OSC、復位電路 RESET、用于發(fā)送器/接收器的線路D/Rv、以及用于總線I2C的遠程I/O擴展器EX1。 EX1可 以是16位擴展器。 上電之后，振蕩器OSC開始饋送時鐘，例如16MHz的時鐘，并且RESET系統(tǒng)提供復 位功能。復位功能可以手動提供或者通過上電轉換(transition)來提供。然后，保存在閃 存F1中的存儲的參數和編譯的代碼被導入mPl中。由于在EX1的端口 1上出現轉換，擴展 電路EX1生成INT信號。這使mPl為EX1的端口 2提供使能信號，并提供缺省的激光器設 置和APD參數以通過12C接口將其寫入到12C—2和I2C_3芯片中。例如，12Cj可以是測 量直方圖H和Q的ADC。 在實際業(yè)務中，BER以及可校正和不可校正的錯誤的數量由處理器mP2來評估，并 且通過A/D總線將數據傳輸到SRAM1。處理器mP2是提供BER的網絡處理器。例如，mP2可 以是8位網絡處理器。mPl讀取BER測量值，并發(fā)布命令以校正激光器和/或APD設定。固
9件可以主動將SRAM1用于交換執(zhí)行期間所作計算的數據和結果。在系統(tǒng)300中，B1是帶三 態(tài)輸出的鎖存器，例如八進制透明鎖存器。 系統(tǒng)300包括閃存F1和靜態(tài)RAM存儲器SRAM1。例如，F1可以是256kb (32k * 8 位)的閃存，且SRAMl可以是32k * 8位的存儲器。閃存F1可以執(zhí)行兩個功能。第一，閃存 Fl可以在上電后引入程序代碼。例如，閃存Fl可以復位mPl指向0000h的向量。第二，閃 存Fl可以運行保存在閃存中的應用程序代碼。對于Fl和SRAM1可以有不同的訪問次數。
在示例性實施例中，mPl的程序計數器有16位。那么，如果程序代碼是64k大小， 則代碼的一半可以儲存在閃存的32k字節(jié)中。閃存F1可以被映射以占據可尋址空間的下 半部(0-7FFFh)，而SRAM1可以被映射以占據可尋址空間的上半部(8000h-FFFFh)，從而使 得Fl和SRAM2的使用與微控制器的可尋址空間相匹配。 在圖11所示的實施例中，系統(tǒng)300通過控制主參數組將小的變化自適應地應用到 APD和激光器的關鍵部分。為了保持主系統(tǒng)參數接近它們的最優(yōu)值，可以在系統(tǒng)運行中執(zhí)行 自適應的例行程序。 現在根據上述優(yōu)點對本發(fā)明的實例實施例進行了描述。應當理解，這些實例子僅 用來示出本發(fā)明。本領域技術人員應當了解許多變化和修改。
權利要求
一種自適應地調整雪崩光電二極管(APD)光接收器和激光器系統(tǒng)的方法，所述方法包括確定Q因子、最優(yōu)比特誤碼率(BER)、輸入信號功率的直方圖H上的電平“1”和“0”的強度、輸入光功率以及激光器輸出功率中至少一個的值；以及調整由所述Q因子、所述最優(yōu)BER、所述輸入信號功率的直方圖H上的電平“1”和“0”的強度、所述輸入光功率以及所述激光器輸出功率所組成的組中的至少一個參數。
2. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括將所述系統(tǒng)分成獨立的部分，并獨立于所 述系統(tǒng)的其它部分調整每個部分。
3. 根據權利要求2所述的方法，進一步包括基于網絡信道架構確定將分配給所述系統(tǒng) 的部分的優(yōu)先級；并且以基于所述部分的優(yōu)先級的順序來調整每個部分。
4. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括通過控制所述激光器輸出功率和所述輸入光功率確定光纖的質量； 如果所述光纖被確定為質量不好，則調整所述光纖的質量；以及 如果所述光纖被確定為質量良好，則繼續(xù)監(jiān)測并自適應地調整系統(tǒng)參數。
5. 根據權利要求4所述的方法，進一步包括確定最大Q值并且自適應地調整所述APD偏置以對應于所述最大Q值。
6. 根據權利要求5所述的方法，進一步包括對應于所述最大Q值自適應地調整H、輸入光功率以及激光器輸出功率中的至少一個。
7. 根據權利要求5所述的方法，進一步包括 自適應地調整所述激光器輸出功率以對應于最小BER。
8. 根據權利要求7所述的方法，進一步包括自適應地調整所述消光比和交叉點中的至少一個以對應于最小BER。
9. 根據權利要求6所述的方法，進一步包括 自適應地調整所述激光器輸出功率以對應于最小BER。
10. 根據權利要求9所述的方法，進一步包括自適應地調整所述消光比和交叉點中的至少一個以對應于最小BER。
11. 一種雪崩光電二極管光接收器和激光器系統(tǒng)，包括APD部分；激光器部分；以及 處理器部分；其中，所述系統(tǒng)被配置為通過控制由Q因子、最優(yōu)比特誤碼率、輸入信號功率的直方圖 H上的電平"1"和"0"的強度、輸入光功率以及激光器輸出功率所組成的組中的至少一個參 數來調整所述系統(tǒng)的至少一個部分。
全文摘要
一種用于雪崩光電二極管(“APD”)光接收器和激光器系統(tǒng)以在系統(tǒng)運行期間調整其性能而不干擾網絡流量的系統(tǒng)和方法。通過控制一組主系統(tǒng)參數可以將小變化自適應地應用到系統(tǒng)的一些關鍵部分，這些參數包括Q因子、比特誤碼率(BER)、“1”和“0”電平的直方圖、輸入光功率以及激光器輸出功率。可以在系統(tǒng)運行期間執(zhí)行該自適應的例行程序，以保持主系統(tǒng)參數接近它們的最優(yōu)值。在調整期間，可將系統(tǒng)分成獨立的部分。每部分的調整可以獨立于系統(tǒng)的其它部分。對于光網絡系統(tǒng)，可以基于網絡信道架構來分配不同部分的優(yōu)化和優(yōu)先級。
文檔編號H04B10/08GK101711464SQ200880016708
公開日2010年5月19日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權日2007年4月19日
發(fā)明者尼古拉·費迪亞金, 維塔利·吉洪諾夫, 賀來信教 申請人:阿列德·泰萊西斯公司