專利名稱：調(diào)節(jié)光學(xué)接收器模塊的放大器的增益的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER) 測(cè)量來調(diào)節(jié)光學(xué)接收器模塊的放大器的增益的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前用在光通信中的典型光學(xué)收發(fā)器模塊包括發(fā)射器部分和接收器部分。發(fā)射器 (TX)部分包括激光器驅(qū)動(dòng)器(其通常是集成電路(1C))、一個(gè)或多個(gè)激光二極管、以及光學(xué)系統(tǒng)。激光器驅(qū)動(dòng)器輸出電信號(hào)到激光二極管以對(duì)它們進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)激光二極管被調(diào)制時(shí)，它們輸出光學(xué)信號(hào)，該光學(xué)信號(hào)之后被TX部分的光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)到保持在連接器內(nèi)的各個(gè)發(fā)射光纖或波導(dǎo)的端部上，該連接器與接收器模塊匹配。TX部分通常還包括開環(huán)或閉環(huán)光學(xué)輸出功率控制系統(tǒng)，用于將激光器的平均光學(xué)輸出功率水平保持在基本恒定的水平。光學(xué)收發(fā)器模塊的接收器(RX)部分通常包括至少一個(gè)光電檢測(cè)器、至少一個(gè)互阻放大器(TIA)以及至少一個(gè)線性放大器(LA)。光電檢測(cè)器(通常為P反向N(PIN)光電二極管)響應(yīng)于由光電檢測(cè)器檢測(cè)到的光來產(chǎn)生光電流信號(hào)。TIA從光電檢測(cè)器接收單端電壓信號(hào)，并且將該電壓信號(hào)與限幅閾值(TH)電壓水平相比較并產(chǎn)生差分電壓信號(hào)。該差分電壓信號(hào)之后被輸出到LA。LA是高增益差分放大器，其將從TIA輸出地差分電壓信號(hào)倍量化(quantize)或數(shù)字化。在典型的光學(xué)鏈路中，光學(xué)鏈路預(yù)算是判定光學(xué)鏈路執(zhí)行性能的良好程度的關(guān)鍵因素。在鏈路中可以容許的光學(xué)損耗的最大量由能夠保證的光學(xué)發(fā)射功率的最小量以及根據(jù)可以檢測(cè)到的光學(xué)功率的最小量(接收器靈敏度)所決定。鏈路性能也受到在接收器經(jīng)受已知為接收器過載的情況之前接收器能夠容許的最大功率的限制。當(dāng)在鏈路上傳輸在眼睛安全限制內(nèi)的最大傳輸功率，同時(shí)在鏈路中發(fā)生最小量的光學(xué)損耗時(shí)，發(fā)生這種情況。光學(xué)接收器中可用的整體動(dòng)態(tài)范圍通常限制了光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在用于光學(xué)RX模塊中的典型TIA中，在TIA的增益、帶寬、功率耗散和過載水平之間進(jìn)行折衷。光學(xué)TX模塊的靈敏度通常最主要受到TIA的輸入級(jí)的噪音、增益和帶寬的影響。通過最優(yōu)地確定使得TIA的晶體管的尺寸和偏壓，使得電路噪音最小化。通過確定TIA 的晶體管的尺寸和偏壓來影響用于給定處理技術(shù)的TIA的帶寬。一般來說，對(duì)于給定量的功率耗散來說，TIA的增益的增加導(dǎo)致TIA的帶寬的減小。TIA的增益的增加減小了輸入相關(guān)噪音，但是減小了 TIA的帶寬。通過增加TIA的晶體管的偏壓電流或者通過使用新穎的電路拓?fù)洌瑏砘謴?fù)經(jīng)減小的帶寬。然而，TIA的增益可以導(dǎo)致TIA中的電壓擺動(dòng)，這會(huì)引起接收器過載。TIA中的電壓擺動(dòng)的上限受到以下兩個(gè)因素的極大影響，S卩，電壓凈空 (headroom)和裝置擊穿電壓。電壓凈空由TIA的電源電壓設(shè)置。更高的電源電壓導(dǎo)致更大的凈空，這允許在晶體管進(jìn)入飽和(或者在參照互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件時(shí)，離開飽和)之前更大的電壓擺動(dòng)。當(dāng)雙極器件進(jìn)入飽和或者CMOS器件進(jìn)入線性操作時(shí)，觀察到接收器過載。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，觀察到抖動(dòng)的大大的增加，這是由于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換速度的降低。器件擊穿電壓指的是構(gòu)造TIA的晶體管的擊穿電壓。對(duì)于使用領(lǐng)先工藝技術(shù)制造的晶體管來說，電壓的器件擊穿表示不能夠克服的限制。創(chuàng)新的電路技術(shù)可以被用來在模擬電路中對(duì)晶體管施加偏壓，使得他們可以利用明顯超出各個(gè)晶體管的擊穿電壓的電源電壓來工作。然而，這些技術(shù)僅對(duì)于有限范圍的輸入信號(hào)擺動(dòng)成功。用于克服這些限制的最普通的解決方案是在在光學(xué)RX模塊中使用自動(dòng)增益控制 (AGC)電路，以調(diào)節(jié)TIA的增益。AGC電路采用閉反饋環(huán)，該閉反饋環(huán)具有測(cè)量在TIA的輸出處的幅度并且將其與輸出幅度基準(zhǔn)值相比較的電路。如果所測(cè)量的輸出幅度在基準(zhǔn)值以上，那么由AGC電路使TIA的增益減小。如果所測(cè)量的輸出幅度在基準(zhǔn)值以下，那么由AGC 電路使TIA的增益增加。這種類型的AGC電路構(gòu)造可以提供光學(xué)RX模塊的動(dòng)態(tài)范圍的顯著增加。這種AGC電路可以僅在TIA中或在整個(gè)接收器數(shù)據(jù)路徑中實(shí)施。如果主要?jiǎng)訖C(jī)是為了防止TIA在飽和狀態(tài)下工作，那么AGC僅需要在TIA中實(shí)施。存在關(guān)于典型AGC電路構(gòu)造的挑戰(zhàn)和劣勢(shì)。一個(gè)劣勢(shì)是其難以使得閉反饋環(huán)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性。在閉反饋環(huán)中需要非常低的頻率主導(dǎo)極點(diǎn)。這種閉反饋環(huán)引發(fā)了對(duì)可以傳送的數(shù)據(jù)模式產(chǎn)生限制的低頻截止(即，帶通響應(yīng))。為了支持更長(zhǎng)的比特運(yùn)轉(zhuǎn)周期，反饋環(huán)的帶寬必需更小，這可能導(dǎo)致由AGC電路占用大量的娃體(silicon real estate)。與典型AGC電路相關(guān)的另一個(gè)劣勢(shì)是用于調(diào)節(jié)增益的結(jié)構(gòu)通常是與金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)有緣電阻并聯(lián)的無源電阻。該MOS有源電阻具有比無緣電阻更大的寄生電容， 這減小了接收器的上帶寬并且也有助于更大的噪音。與典型AGC電路相關(guān)的另一個(gè)劣勢(shì)是他們由于反饋電路而具有更高的功率消耗并且需要更大的偏置電流以克服可變電阻的寄生電容。因此，存在對(duì)于消除AGC閉環(huán)反饋電路的需要的、用于控制TIA的增益的方法和設(shè)備的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER)測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)光通信裝置的光學(xué)接收器(RX)的互阻放大器(TIA)的增益的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括光學(xué)RX模塊的開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路以及光學(xué)RX模塊的模塊控制器。增益調(diào)節(jié)電路被構(gòu)造為調(diào)節(jié)光學(xué)RX模塊的TIA 的增益。光學(xué)RX模塊的模塊控制器從在光學(xué)RX模塊外部的處理裝置接收至少一個(gè)控制比特。一個(gè)或多個(gè)控制比特與由外部處理裝置獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果相關(guān)。模塊控制器基于從外部處理裝置接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)，并且將一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，以使得開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)TIA的增益。方法包括以下步驟。在光學(xué)RX模塊的模塊控制器中，從在光學(xué)RX模塊外部的處理裝置接收至少一個(gè)控制比特。該至少一個(gè)控制比特與由外部處理裝置獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果相關(guān)。在模塊控制器中，至少一個(gè)控制信號(hào)基于從外部處理裝置接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特而產(chǎn)生，并且被輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路。在開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路中，接收由模塊控制器輸出的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)，并且開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路基于一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)來調(diào)節(jié) TIA的增益。本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)通過以下說明、附圖以及權(quán)利要求而變得清楚。


圖I示出了其中基于由系統(tǒng)控制器獲得的BER測(cè)量結(jié)果來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的光學(xué)RX的 TIA的增益的光通信系統(tǒng)的框圖。圖2示出了圖I中示出的光通信系統(tǒng)由光學(xué)鏈路耦合到獲得BER測(cè)量結(jié)果的鏈路級(jí)處理裝置的框圖。圖3示出了表示根據(jù)圖示實(shí)施例的開環(huán)增益調(diào)節(jié)方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，一種開環(huán)增益調(diào)節(jié)方法和設(shè)備被提供來用于基于其中采用光學(xué)RX 模塊的光學(xué)鏈路的BER的測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)光學(xué)RX模塊的TIA的增益。TIA的增益被調(diào)節(jié)，直到作出已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了令人滿意的或者最優(yōu)的鏈路BER的判斷為止?，F(xiàn)在將會(huì)參照幾個(gè)說明性的或示意性實(shí)施例描述該設(shè)備和方法。圖I示出了其中基于由系統(tǒng)級(jí)的控制器60獲得的BER測(cè)量來調(diào)節(jié)光學(xué)RX模塊10 的TIA 3的增益的光通信系統(tǒng)I的框圖，其中系統(tǒng)級(jí)的控制器60在光學(xué)RX模塊10的外部。 光學(xué)RX模塊10被安裝在光通信系統(tǒng)I的主板印刷電路(PCB) 50上。光通信系統(tǒng)I通常也包括TX模塊(未示出)，但是為了圖示的簡(jiǎn)單以及清楚，TX模塊在圖I中未示出。光學(xué)RX模塊10包括通常用在光學(xué)RX模塊中的組件，諸如光電檢測(cè)器2、前述TIA 3、LA 4和模塊控制器20。光學(xué)RX模塊10也包括在通常光學(xué)RX模塊中所沒有的組件，諸如開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40。光電檢測(cè)器2通常是P-I-N光電二極管。光電二極管2、TIA 3 和LA 4表現(xiàn)為光接收器I的單個(gè)通道。然而，應(yīng)當(dāng)注意光學(xué)RX模塊I可以是具有多個(gè)光電檢測(cè)器2、多個(gè)TIA 3和多個(gè)LA 4的多通道的、光學(xué)RX模塊。為了圖示的簡(jiǎn)單以及清楚， 在圖I中示出了單個(gè)光學(xué)通道。除了系統(tǒng)控制器60之外，輸入/輸出(I/O)接口裝置61也被安裝在主板PCB 50 上。I/O接口裝置61將主板PCB 50與光學(xué)鏈路62相接。系統(tǒng)控制器60經(jīng)由接口 70與模塊控制器20通信,該接口 70例如可以是互集成電路(Inter-Integrated Circuit, I2C) 接口。模塊控制器20控制光學(xué)RX模塊10的操作，例如，將控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40以使其設(shè)置TIA 3的增益以及將控制信號(hào)輸出到TX模塊(未示出)的激光二極管驅(qū)動(dòng)器集成電路(未示出)以引起激光二極管(未示出)的偏壓和/或調(diào)制電流。通過經(jīng)由I/O接口裝置61在光學(xué)鏈路62上發(fā)送和接收控制比特以及經(jīng)由接口 70將控制比特發(fā)送到模塊控制器20或從模塊控制器20接收控制比特，系統(tǒng)控制器60控制光通信系統(tǒng)I的操作。光學(xué)RX模塊10是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD)層的一部分，該光纖分布式數(shù)據(jù)接口模型為由已知的美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(ANSI)的標(biāo)準(zhǔn)集和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)所限定的已知光學(xué)網(wǎng)絡(luò)模塊。系統(tǒng)控制器60、1/0接口裝置61和光學(xué)鏈路62是FDDI模型的物理層協(xié)議(PHY)的一部分。FDDI模型的PMD層由標(biāo)準(zhǔn)ANSIX3、 166-1989 和 ISO 標(biāo)準(zhǔn) 9314-3 管理。FDDI 模型的 PHY 層由標(biāo)準(zhǔn) ANSIX3、148-1988 和 ISO 標(biāo)準(zhǔn)9314-1管理。
根據(jù)圖示實(shí)施例，系統(tǒng)控制器60測(cè)量鏈路BER，并且基于所測(cè)量的鏈路BER將控制比特經(jīng)由接口 70發(fā)送到模塊控制器20。已知在系統(tǒng)控制器的PHY層中測(cè)量鏈路BER。因此，根據(jù)該示意性實(shí)施例，使用已知的技術(shù)來允許在PHY層中通過系統(tǒng)控制器60獲得BER 測(cè)量結(jié)果?；谶@些鏈路BER測(cè)量結(jié)果，系統(tǒng)控制器60經(jīng)由接口 70將控制比特發(fā)送到模塊控制器20。在接收到這些控制比特之后，模塊控制器20將控制信號(hào)發(fā)送到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40，以使其調(diào)節(jié)TIA 3的增益。以此方式調(diào)節(jié)TIA 3的增益的操作繼續(xù)，直到系統(tǒng)控制器60判定為鏈路BER處于令人滿意的值或最優(yōu)值為止。開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40可以具有與已有的AGC電路相同或相似的構(gòu)造，但以下除外代替基于來自AGC電路的輸出的反饋來調(diào)節(jié)TIA增益，開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40基于從模塊控制器20接收到的控制信號(hào)來調(diào)節(jié)TIA增益。例如，開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40可以包括與 MOS有源電阻并聯(lián)的無源電阻。光學(xué)RX模塊中所需的動(dòng)態(tài)范圍的大部分歸因于在光學(xué)連接器模塊中發(fā)生的光學(xué)損耗的變化，該光學(xué)連接器模塊將鏈路的光纖與RX模塊相耦合。然而，一旦光纖已經(jīng)被連接到RX模塊并且已經(jīng)建立的鏈路，歸因于連接器的光學(xué)損耗是固定的，并且由于老化和溫度造成光學(xué)損耗隨著時(shí)間的變化較小。根據(jù)圖示實(shí)施例，雖然可以在任何時(shí)刻執(zhí)行校準(zhǔn)序列，但是在發(fā)生在加電(power up)時(shí)的校準(zhǔn)序列期間，以離散的水平或步進(jìn)地調(diào)節(jié)TIA 3的增益。通常不可能在傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)在TIA 3的增益中進(jìn)行離散的調(diào)節(jié)，因?yàn)檎{(diào)節(jié)可能足夠大以引起錯(cuò)誤爆發(fā)。然而，因?yàn)樵S多上述光學(xué)損耗與對(duì)于給定光學(xué)鏈路而言固定的源相關(guān)，所以在加電時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)序列足夠提供所需的動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展，而不需要付出閉環(huán)AGC電路的復(fù)雜性以及成本作為代價(jià)。因此，本發(fā)明消除了在光學(xué)RX模塊10中包括閉環(huán)AGC電路的需要。光學(xué)RX模塊應(yīng)當(dāng)覆蓋的總動(dòng)態(tài)范圍可以被分為兩類，S卩，隨著溫度、電源電壓以及其他隨時(shí)間變化的參數(shù)而變化的第一部分，以及隨著制造過程、由于未對(duì)準(zhǔn)而引起的光學(xué)耦合損耗和/或一旦線纜被插入并且建立鏈路就不再改變的光學(xué)連接器損耗而變化的第二部分。由于第一部分在鏈路已經(jīng)被建立之后會(huì)發(fā)生改變的事實(shí)，第一部分在這里將會(huì)被稱作為“變化部分”。由于第二部分在鏈路已經(jīng)被建立之后不會(huì)改變的事實(shí)，第二部分在這里將會(huì)被稱作為“固定部分”。對(duì)于具有可拆卸光纜的鏈路，固定部分可以在每次拆卸和配合之后改變。由于這個(gè)原因，鏈路將會(huì)被重新建立并且本發(fā)明的增益調(diào)節(jié)校正算法將會(huì)在每次光學(xué)連接器從RX 模塊10斷開連接時(shí)重新執(zhí)行。一旦光學(xué)連接器與RX模塊10配合，任何光學(xué)損耗的大部分可以被假定為歸因于固定部分，并且因此可以被假定為不隨時(shí)間改變。以離散的水平進(jìn)行增益調(diào)節(jié)允許光學(xué)RX滿足在足以覆蓋動(dòng)態(tài)范圍的固定和可變部分兩者的范圍上的性能標(biāo)準(zhǔn)(例如，靈敏度或過載)?；诟采w動(dòng)態(tài)范圍的可變和固定部分所需的動(dòng)態(tài)范圍，來確定將會(huì)被使用的離散增益調(diào)節(jié)水平的數(shù)目。TIA 3應(yīng)當(dāng)能夠在不調(diào)節(jié)TIA 3的增益的狀態(tài)下處理動(dòng)態(tài)范圍的可變部分。根據(jù)在光學(xué)RX模塊10處的功率水平，在光學(xué)RX模塊10的輸出處的抖動(dòng)可能影響系統(tǒng)水平BER。如果TIA 3的增益被設(shè)置到太低的水平，那么光學(xué)RX模塊10的靈敏度將會(huì)減小。如果這在光學(xué)RX模塊10的輸入功率較低時(shí)發(fā)生，則聚集在光學(xué)鏈路62中的過剩隨機(jī)抖動(dòng)(RJ)將會(huì)引起B(yǎng)ER的增加。在這種情況下，系統(tǒng)控制器60將相應(yīng)的控制比特經(jīng)由接口 70發(fā)送到模塊控制器20，這轉(zhuǎn)而使得模塊控制器20促使開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40增加 TIA 3的增益，直到由系統(tǒng)控制器60測(cè)量的BER處于最優(yōu)的或可接受的水平。如果TIA 3 的增益太高，那么過載能力減小。如果這在光學(xué)RX模塊10的輸入功率較高時(shí)發(fā)生，聚集在光學(xué)鏈路62中的過剩隨機(jī)抖動(dòng)(RJ)將會(huì)引起B(yǎng)ER的增加。在這種情況下，系統(tǒng)控制器60 將相應(yīng)的控制比特經(jīng)由接口 70發(fā)送到模塊控制器20，這轉(zhuǎn)而使得模塊控制器20促使開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40降低TIA 3的增益，直到由系統(tǒng)控制器60測(cè)量的BER處于最優(yōu)的或可接受的水平。如果接口 70是I2C接口，那么一個(gè)或多個(gè)寄存器被包括在能夠由模塊控制器20以及由系統(tǒng)控制器60寫入和讀取的接口 70中。這些寄存器中的一個(gè)可以被用來執(zhí)行增益調(diào)節(jié)處理。例如，N比特寄存器(未示出)可以致力于存儲(chǔ)與TIA 3的增益設(shè)置相對(duì)應(yīng)的N個(gè)比特。系統(tǒng)控制器60測(cè)量鏈路BER、并且基于所測(cè)量的鏈路BER來判斷TIA 3的增益是否需要增加或減小。如果系統(tǒng)控制器60判斷為TIA 3的增益需要增加或減小，那么系統(tǒng)控制器60將更新的N比特值寫入到寄存器。然后，模塊控制器20從寄存器讀取更新的N比特值，并且使得開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40相應(yīng)地調(diào)節(jié)TIA 3的增益。因此，在這種情況下，系統(tǒng)控制器60執(zhí)行測(cè)量鏈路BER以及(如果需要的話)判斷增益調(diào)節(jié)的量和方向的任務(wù)。模塊控制器20簡(jiǎn)單地從寄存器讀取增益調(diào)節(jié)值，并且將控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40 以使其進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鲆嬲{(diào)節(jié)。作為將N比特增益調(diào)節(jié)值寫入到I2C接口的寄存器的替換方案，系統(tǒng)控制器60可以改為將鏈路BER測(cè)量值寫入到寄存器。在這種情況下，模塊控制器20從寄存器讀取鏈路 BER測(cè)量值，并且判定對(duì)TIA 3的增益進(jìn)行的適當(dāng)調(diào)節(jié)。然后，模塊控制器20將控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40，以使其對(duì)于TIA 3的增益進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。圖2示出了圖I中示出的光通信系統(tǒng)I由光學(xué)鏈路62耦合到執(zhí)行BER測(cè)量的鏈路級(jí)處理裝置100的框圖。圖I和圖2中類似的附圖標(biāo)記表示類似的組件或元件。圖I中示出的實(shí)施例與圖2中示出的實(shí)施例之間的差異是鏈路級(jí)處理裝置100 (而不是系統(tǒng)控制器60)獲得鏈路BER測(cè)量結(jié)果。鏈路級(jí)處理裝置100例如可以是以軟件或固件方式執(zhí)行鏈路BER測(cè)量算法的微處理器或微控制器。鏈路級(jí)處理裝置可以使耦合到光學(xué)鏈路62的、在光通信裝置I和PHY層或更高層的一部分的外部的、并且能夠獲得鏈路BER測(cè)量結(jié)果的任何裝置。如果接口 70是I2C接口，那么鏈路級(jí)處理裝置100與系統(tǒng)控制器60通信，以使得系統(tǒng)控制器60讀取和寫入前述N比特寄存器。鏈路級(jí)處理裝置100測(cè)量鏈路BER，并且基于所測(cè)量的鏈路BER來判斷TIA 3的增益是否需要增加或減小。如果鏈路級(jí)處理裝置100 判斷為TIA 3的增益需要增加或降低，那么鏈路級(jí)處理裝置100使得系統(tǒng)控制器60將更新的N比特值寫入到寄存器。然后，模塊控制器20從寄存器讀取更新的N比特值，并且使得開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40相應(yīng)地調(diào)節(jié)TIA 3的增益。應(yīng)當(dāng)注意，可以對(duì)于上文中參照?qǐng)DI和圖2描述的實(shí)施例進(jìn)行許多修改。圖I和圖2中示出的實(shí)施例所具有的共同點(diǎn)之一是通過在PHY層中還發(fā)起調(diào)節(jié)TIA 3的增益的處理的裝置來獲得鏈路BER測(cè)量結(jié)果。因此，測(cè)量鏈路BER以及調(diào)節(jié)TIA 3的增益的處理都是開環(huán)增益調(diào)節(jié)處理的一部分，這導(dǎo)致基于在PHY層中或一個(gè)或多個(gè)更高層中獲得的測(cè)量結(jié)果調(diào)節(jié)TIA 3的增益。開環(huán)增益調(diào)節(jié)處理避免了與在光學(xué)RX模塊中實(shí)施閉環(huán)AGC電路
9相關(guān)的前述缺陷和成本。圖3示出了表示根據(jù)圖示實(shí)施例的開環(huán)增益調(diào)節(jié)方法的流程圖。如上所述，該方法通常在加電時(shí)執(zhí)行，但是該方法可以在任何時(shí)候執(zhí)行。在方法的開始處，由PHY層裝置獲得鏈路BER的測(cè)量結(jié)果，如框110所示。作為這里所使用的術(shù)語(yǔ)，術(shù)語(yǔ)“PHY層裝置”表示 PHY層中的裝置。應(yīng)當(dāng)注意，PHY層中的裝置不在PMD層中，反之亦然。然后，PHY層裝置基于所測(cè)量的鏈路BER產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制比特，并且使得所產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)比特被發(fā)送到光學(xué)RX模塊，如框120所示。根據(jù)方法和設(shè)備所實(shí)施的方式，由PHY層裝置在步驟120處產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)控制比特可以表示所測(cè)量的鏈路BER的值或者對(duì)于TIA的增益進(jìn)行的調(diào)節(jié)的量和方向。例如，系統(tǒng)控制器60可以獲得BER測(cè)量結(jié)果，并且將表示測(cè)量結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)比特發(fā)送到模塊控制器20，這將會(huì)(I)基于所測(cè)量的鏈路BER判定TIA 3的增益需要被調(diào)節(jié)的量；以及(2)將一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益控制電路60，以使其進(jìn)行適當(dāng)?shù)腡IA增益調(diào)節(jié)?？蛇x地，作為另一個(gè)示例，系統(tǒng)控制器60可以獲得鏈路BER測(cè)量結(jié)果，并且基于測(cè)量結(jié)果來判定對(duì)TIA 3的增益進(jìn)行的任何調(diào)節(jié)。然后，系統(tǒng)控制器60將與增益調(diào)節(jié)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)控制比特發(fā)送到模塊控制器20，模塊控制器20之后將一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益控制電路40，以使其進(jìn)行相應(yīng)的增益調(diào)節(jié)。在步驟110和120中提到的PHY層裝置可以使相同的裝置或者它們可以是不同的裝置。例如，步驟110和120可以兩者都由系統(tǒng)控制器60執(zhí)行，或者步驟110可以由鏈路級(jí)處理裝置100執(zhí)行，并且步驟120可以由系統(tǒng)控制器60執(zhí)行。換言之，由步驟110和120 表示的任務(wù)可以在單個(gè)PHY層裝置中執(zhí)行或者它們可以分布在多個(gè)PHY層裝置上。在已經(jīng)執(zhí)行步驟110和120之后，光學(xué)RX模塊10的模塊控制器20將一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益控制電路40，以使其基于由PHY層裝置獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果來調(diào)節(jié)TIA 3的增益。使得步驟110和120在PHY層中執(zhí)行的一個(gè)好處是它們可以由在PHY層裝置的處理器上實(shí)現(xiàn)的軟件和/或硬件來執(zhí)行。例如，在接口 70被實(shí)施為I2C接口的情況下，系統(tǒng)控制器60可以從I2C接口的上述N比特寄存器讀取表示當(dāng)前TIA增益設(shè)置的比特，并且將這些比特發(fā)送到鏈路級(jí)處理裝置100。由鏈路級(jí)處理裝置100的處理器執(zhí)行的軟件可以獲得鏈路BER測(cè)量值，計(jì)算新的增益調(diào)節(jié)值，并且將相應(yīng)的新TIA增益設(shè)置值發(fā)送到系統(tǒng)控制器60。系統(tǒng)控制器60之后將新的TIA增益設(shè)置比特寫入到I2C接口的N比特寄存器。模塊控制器20之后將會(huì)從N比特寄存器讀取這些比特，并且使得開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路40相應(yīng)地調(diào)節(jié)TIA 3的增益。對(duì)于圖3中示出的方法的、以軟件執(zhí)行的任何部分，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)指令將會(huì)被存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如，只讀存儲(chǔ)器(ROM)裝置、可編程ROM裝置(PROM)、可擦寫 PROM(EPROM)、電可擦寫ROM(EEPROM)以及靜態(tài)或動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM或DRAM)裝置。非固態(tài)裝置也可以被用來存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，例如磁性記錄介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)注意，為了描述本發(fā)明的原理和概念的目的，已經(jīng)參照示意性實(shí)施例描述了本發(fā)明。例如，雖然已經(jīng)參照單通道光學(xué)RX模塊描述了本發(fā)明，但是光學(xué)RX模塊可以具有多重通道，并且可以是獨(dú)立光學(xué)RX模塊或者是具有一個(gè)或多個(gè)光學(xué)TX的光學(xué)收發(fā)器模塊的RX側(cè)?？紤]到這里提供的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，可以對(duì)于這里描述的實(shí)施例進(jìn)行許多調(diào)節(jié)，而不背離本發(fā)明的目的，并且這些修改都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)光通信裝置的光學(xué)接收器(RX)的互阻放大器(TIA)的增益的設(shè)備，其基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述設(shè)備包括光學(xué)RX模塊的開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，所述增益調(diào)節(jié)電路被構(gòu)造為調(diào)節(jié)所述光學(xué)RX模塊的所述TIA的增益；以及所述光學(xué)RX模塊的模塊控制器，所述模塊控制器從在所述光學(xué)RX模塊外部的處理裝置接收至少一個(gè)控制比特，所述至少一個(gè)控制比特與由所述外部處理裝置獲得的鏈路BER 測(cè)量結(jié)果相關(guān)，所述模塊控制器基于從所述外部處理裝置接收的所述至少一個(gè)控制比特產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)，并且將所述至少一個(gè)控制信號(hào)輸出到所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，以使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)所述TIA的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述外部處理裝置是所述光通信系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)模型的物理層協(xié)議(PHY)層的一部分，所述模塊控制器和所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路是所述FDDI模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD) 的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器基于所測(cè)量的鏈路BER獲得的增益調(diào)節(jié)值，并且其中，所述至少一個(gè)控制信號(hào)使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路將所述TIA的增益調(diào)節(jié)與所述增益調(diào)節(jié)值相關(guān)的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器獲得的、與所述鏈路BER測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)的鏈路BER測(cè)量值，并且其中，所述模塊控制器基于從所述系統(tǒng)控制器接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特來判定增益調(diào)節(jié)值，并且產(chǎn)生所述至少一個(gè)控制信號(hào)以表示所述增益調(diào)節(jié)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述外部處理裝置是鏈路級(jí)處理裝置，所述鏈路級(jí)處理裝置是光纖分布式數(shù)據(jù)接(FDDI)模型的物理層協(xié)議(PHY)層的一部分，所述模塊控制器和所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路是所述FDDI模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD)的一部分，并且其中，所述鏈路級(jí)處理裝置在所述光通信系統(tǒng)的外部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述鏈路級(jí)處理裝置基于所測(cè)量的鏈路BER獲得的增益調(diào)節(jié)值，并且其中，由所述模塊控制器輸出的所述至少一個(gè)控制信號(hào)使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路將所述TIA的增益調(diào)節(jié)與所述增益調(diào)節(jié)值相關(guān)的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述鏈路級(jí)處理裝置獲得的、與所述鏈路BER測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)的鏈路BER測(cè)量值，并且其中，所述模塊控制器基于從所述鏈路級(jí)處理裝置接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特來判定增益調(diào)節(jié)值，并且產(chǎn)生所述至少一個(gè)控制信號(hào)以表示所述增益調(diào)節(jié)值。
8.一種用于調(diào)節(jié)光通信裝置的光學(xué)接收器(RX)的互阻放大器(TIA)的增益的設(shè)備，其基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述設(shè)備包括安裝在所述光通信系統(tǒng)的系統(tǒng)電路板上的系統(tǒng)控制器；光學(xué)RX模塊的開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，所述光學(xué)RX模塊安裝在所述系統(tǒng)電路板上，所述增益調(diào)節(jié)電路被構(gòu)造為調(diào)節(jié)所述光學(xué)RX模塊的所述TIA的增益；以及所述光學(xué)RX模塊的模塊控制器，所述模塊控制器經(jīng)由接口與所述系統(tǒng)控制器通信，所述模塊控制器經(jīng)由所述接口從所述系統(tǒng)控制器接收至少一個(gè)控制比特，所述至少一個(gè)控制比特與由所述系統(tǒng)處理器獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果相關(guān)，所述模塊控制器基于從所述系統(tǒng)控制器接收的所述至少一個(gè)控制比特產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)，并且將所述至少一個(gè)控制信號(hào)輸出到所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，以使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)所述TIA的增益。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述系統(tǒng)處理器是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI) 模型的物理層協(xié)議(PHY)層的一部分，所述模塊控制器和所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路是所述 FDDI模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD)的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器基于所測(cè)量的鏈路BER獲得的增益調(diào)節(jié)值，并且其中，所述至少一個(gè)控制信號(hào)使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路將所述TIA的增益調(diào)節(jié)與所述增益調(diào)節(jié)值相關(guān)的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器獲得的、與所述鏈路BER測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)的鏈路BER測(cè)量值，并且其中，所述模塊控制器基于從所述系統(tǒng)控制器接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特來判定增益調(diào)節(jié)值，并且產(chǎn)生所述至少一個(gè)控制信號(hào)以表示所述增益調(diào)節(jié)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述接口是互集成電路(I2C)接口。
13.一種用于調(diào)節(jié)光通信裝置的光學(xué)接收器(RX)的互阻放大器(TIA)的增益的方法， 其基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述方法包括以下步驟在光學(xué)RX模塊的模塊控制器中，從在所述光學(xué)RX模塊外部的處理裝置接收至少一個(gè)控制比特，所述至少一個(gè)控制比特與由所述外部處理裝置獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果相關(guān)；在所述模塊控制器中，基于從所述外部處理裝置接收的所述至少一個(gè)控制比特產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)，并且將所述至少一個(gè)控制信號(hào)輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路；以及在所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路中，接收由所述模塊控制器輸出的所述至少一個(gè)控制信號(hào)， 并且使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路基于所述至少一個(gè)控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述TIA的增益。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述外部處理裝置是光通信系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)模型的物理層協(xié)議(PHY)層的一部分， 所述模塊控制器和所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路是所述FDDI模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD)的一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器基于所測(cè)量的鏈路BER獲得的增益調(diào)節(jié)值，并且其中，所述至少一個(gè)控制信號(hào)使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路將所述TIA的增益調(diào)節(jié)與所述增益調(diào)節(jié)值相關(guān)的量。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述系統(tǒng)控制器獲得的、與所述鏈路BER測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)的鏈路BER測(cè)量值，并且其中，所述模塊控制器基于從所述系統(tǒng)控制器接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特來判定增益調(diào)節(jié)值，并且產(chǎn)生所述至少一個(gè)控制信號(hào)以表示所述增益調(diào)節(jié)值。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述外部處理裝置是在所述光通信系統(tǒng)的外部的鏈路級(jí)處理裝置，所述鏈路級(jí)處理裝置是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)模型的物理層協(xié)議(PHY)層的一部分，所述模塊控制器和所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路是所述FDDI模型的物理媒體相關(guān)部分(PMD)的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述鏈路級(jí)處理裝置基于所測(cè)量的鏈路BER獲得的增益調(diào)節(jié)值，并且其中，由所述模塊控制器輸出的所述至少一個(gè)控制信號(hào)使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路將所述TIA的增益調(diào)節(jié)與所述增益調(diào)節(jié)值相關(guān)的量。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述至少一個(gè)控制比特表示由所述鏈路級(jí)處理裝置獲得的、與所述鏈路BER測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)的鏈路BER測(cè)量值，并且其中，所述模塊控制器基于從所述鏈路級(jí)處理裝置接收的一個(gè)或多個(gè)控制比特來判定增益調(diào)節(jié)值，并且產(chǎn)生所述至少一個(gè)控制信號(hào)以表示所述增益調(diào)節(jié)值。
20.一種具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)指令用于基于鏈路比特錯(cuò)誤率(BER)測(cè)量結(jié)果來調(diào)節(jié)光通信裝置的光學(xué)接收器(RX)的互阻放大器(TIA) 的增益，所述指令包括由光學(xué)RX模塊的模塊控制器執(zhí)行的第一組指令，所述第一組指令使得所述模塊控制器從在所述光學(xué)RX模塊外部的處理裝置接收至少一個(gè)控制比特，所述至少一個(gè)控制比特與由所述外部處理裝置獲得的鏈路BER測(cè)量結(jié)果相關(guān)；由所述模塊控制器執(zhí)行的第二組指令，所述第二組指令使得基于從所述外部處理裝置接收的所述至少一個(gè)控制比特產(chǎn)生至少一個(gè)控制信號(hào)；以及由所述模塊控制器執(zhí)行的第三組指令，所述第三組指令使得所述至少一個(gè)控制信號(hào)被輸出到開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路，來使得所述開環(huán)增益調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)所述TIA的增益。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)光學(xué)接收器模塊的放大器的增益的方法和設(shè)備，其基于其中采用了光學(xué)RX模塊的光學(xué)鏈路的BER的測(cè)量結(jié)果來調(diào)節(jié)光學(xué)RX模塊的TIA的增益。調(diào)節(jié)TIA的增益，直到作出了已經(jīng)實(shí)現(xiàn)令人滿意的或最優(yōu)的鏈路BER的判定為止。
文檔編號(hào)H03G3/30GK102594446SQ20121001497
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者弗雷德里克·W·米勒 申請(qǐng)人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司