突发模式技术.doc

内容提要 突发模式发送器 与信号上升沿和下降沿时间关系 自动功率控制 突发模式接收器 电平恢复的几种方法 快速时钟恢复 分界符和错误容限上升沿和下降沿时间 常规电路工作时被设计成维持偏置电流不变 如何快速改变偏置电流并没有得到重视 偏置电流的恒定使一些常规电路在突发工作时，性能很差 如果通过改进，使某些常规电路在突发工作时，也具有很好的性能常规的激光驱动电路对问题的解决方案 简单的讨论：如果在一定比特率下，你能设计一个控制二极管的电路，那么该电路也应该可以以同样的速率来控制偏置电流 下面的电路图就可以给予证明基本的要求 激光驱动器电路应该具有很短的开启时间（Ton）和关断时间（Toff） 如155Mbps系统应达到：TonToff 6.4ns 相对于“标准”的驱动器来说，该驱动电路应该基本不增加任何复杂电路或费用自动功率控制 常规电路经常采用： 检测速度慢的光电二极管（背向光检测二极管） 采用平均信号进行处理的模拟滤波器 用模拟控制环路来保持期望的工作点 在突发模式下是要避免使用这些简单的模拟控制环路数字的突发式自动功率控制电路（APC） 在突发波形上的适当点采样作为检测二极管的输出 用采样值来驱动数字控制环 驱动输出被存储起来以便观测其“瞬时”反应能力 这个方案可以用一片很便宜的微控制器来完成消光比控制 理想情况下，APC应该在保持达到平均功率的同时，让误码率（ER）也达到要求 功率控制部分应该是在全“0”或全“1”的数据时，能够允许慢速的检测二极管精确的测量这些电平 数字控制也涉及到其他方面的处理？例如：发射（Tx）部分的控制 在每个突发数据结束时，如果没有其他的数据需要传送，则应该传送一个Tx控制序列 TX控制序列是一个全零的数据块 该控制序列的长度决定了检测二极管的检测速度的要求 光线路终端（OLT）无法观测到该信号 此外，还需要一个从MAC层到PMD层的额外的“信号”来启动Tx控制下面给出一个突发式发射控制的例子内容提要 突发模式发射器 上升沿和下降沿时间 自动功率控制 突发模式接收器 动态范围、灵敏度和电平恢复 电平恢复 快速时钟恢复 分界符和容错能力动态范围、灵敏度和电平恢复 当一个小信号紧跟在一个大信号后面时，小信号将会很难被检测到 恢复处理过程被以下因素限制 光电二极管载波传输能力的影响 放大器转换速率 AGC的负面影响光电二极管的影响 一个好的PIN管应该是线性的 一些PIN二极管制造工艺上的问题，使得光会漏入结的低场区域 该处的载波产生速度慢，以致在时域响应上产生很长的“尾巴” 解决方法有： 采用不会产生“尾巴”的光电二极管，需要反应速度快和线性好的PIN管 采用AC耦合电平恢复方法放大器的转换速率 模拟数据序列必须很快被转换（判决） 转换速率的限制主要是由于RC时间常数造成的 解决方法是：减少R和C的值 采用集成电路有助于减少C值 采用模拟的“reset”信号可以及时减少R，充分的加快数据恢复AGC的负面影响 总的来说，一个好的突发模式前置放大器只具有传送功能，而不具有“记忆”功能 许多前置放大器表现出慢的增益补偿特性 这一点对连续模式的传输来讲很明显 这一点对突发模式的传输来讲，是致命的缺点 解决方法：明智的挑选你所用的前置放大器接收器电平的恢复 第一个难点就是如何恢复突发信号的逻辑电平 DC耦合 反馈（一般采用自动增益控制） 前馈（一般采用自动门限控制） AC耦合 频域（模拟滤波器） 时域（差分延时接收器）DC耦合 概念很简单：当一个突发信号到达时，测量其功率电平，然后作相应的调整（自适应） 调整要求：信号路径必须时线性的，DC耦合相当于判决电路 理论上，该方式对突发模式来讲，突发信号的灵敏度损失较低（一般是3dB的损失？） 会被某些非线性衰减器件限制（如差的放大器或者慢的光电二极管）AC耦合 基本概念：Rx通道要保持信号完整性的话，就无法接收时刻变化的突发电平 用高通滤波器来完成该功能 电平变化是相当于比较慢的信号 传送的数据是相当于比较快的信号 理论上，这种方式的灵敏度损耗较小（1.5dB） 对衰减比较慢的信号有很好的滤波作用频域滤波器时域滤波器数据的恢复 如果时间常数小，AC耦合输出是一个三态信号 数据信号通过触发电路进行重新产生测量方法 DC耦合在Gbit速率时，一般TlrTdsr 840ns 频域上的AC耦合基本速率在622Mbit/s速率时，一般TlrTdsr 8ns 时域上的AC耦合可以达到单bit的宽度内恢复时间快速时钟恢复 传统的时钟恢复电路（例如锁相环PLL）不再有效 时钟恢复分为以下几种 时间上的过采样 空间上的过采样 瞬时锁定（1比特内）时间上的过采样 要以几倍于比特率的速度采样信号 通过比较对已知的较好的数码（前置码）来选择最佳的采样方式 这个方式当速率较高时就变得不切实际了 Gb/s比特率大约需要采样速率是5Gsamp/s空间上的过采样 可以产生几个频率相同、相位不同的被延时的时钟信号 要求由已知的合适的前置码，通过比较而输出来决定最佳相位重定时 该方法具有可升级性 缺点：要求有时钟频率较低的不对称电路瞬时锁定 可以在每一个输入数据跳变时触发本地时钟信号 要求本地时钟载波系统没有周期性跳变 该方法具有可升级性 缺点：对瞬时脉冲失真很敏感突发数据的分界符 该信号用来标志突发信号逻辑电平的开始 提供快速的协议上同步 标准的同步方法不再有效，因为相位的突变分析方法 分界问题就是要在前导分界序列中从出现时间变动部分中找到真正的分界标志 从出现的错误中辨别处代码标志可以通过均衡距离来描述 如果一个分界符和其他所有分界标志的最小均衡错距离是2N1，那么该分界符标志中出现的错误大约为N强健性要求和限制 什么情况下分界符最具强健性 假设初始BER为1e4 假设分界符长度为820bits 要使突发错误率1E-12，则至少允许出现3个bit的错误 分界符的均衡距离为7 什么条件下分界符可能具有强健性 假设前导码为1010个重复模式 2N个分界符与前导码的最小距离不应大于N结论1 通过搜寻所有分界符的长度来计算选择最大的最小均衡距离 “最佳分界符”的数量应该是： 最佳分界符具有最大的最小均衡距离 最佳分界符中“1”和“0”的个数相同？结论2 通过分析各个分界符与其他分界符标志的最小低重距离，“最佳分界符”长度的设定可以进一步减小 这些分界符就是“最佳分界符” 对于8bit的分界符，可以是这样的7个代码：？ 1B，27，2D，8D，93，D8，E4 对于16bit的分界符，可以是这样的5个代码： 85B3，8C