专利名称：保持光数据调制和周期调制光源间时间对准的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明提供了 一种改变和锁定光数据调制和周期调制光源间相对定时 的方法。
背景技术：
在采用数据格式，诸如归零(RZ)格式，而不是简单的非归零(NRZ) 格式的光传输中，经常使用 一种能产生规律脉冲流的周期调制光源而不是连 续波光源。
为了获得稳定且优化的运行，光数据调制需要有一个相对于调制光源的 固定的时间延迟。例如，在调制光的峰值与数据比特位的中心交迭时，通常 会获得RZ传输的最佳性能。
产生这一时间的传统方法是改变调制光的定时。这是因为在时钟信号上 产生时间延迟比在宽带数据信号上产生时间延迟容易得多。通过在时钟驱动 器之前或之后放置一个压控移相器，可以改变时钟的定时，时钟驱动器用来 驱动时钟调制器或直接调制激光器(DML)。因此，该相移和线路速率频率 相对应。例如，如果数据速率为10Gbps,则相移处于10GHz。在其它传统 的RZ脉冲产生方案中，也可以用半速率频率来驱动马赫-曾德(MZ)调制 器以产生线路速率时钟脉冲队列。在这种情况下，相移处于半速率频率。为 了防止在相对相位中由机械变化、热变化或其它环境改变而引起从最佳点随 着时间的緩慢漂移，通常采用 一个反馈回路来锁定数据调制和光源之间的相 对定时。
然而，在此传统方法中使用的高频移相器，尤其是如果相移需要覆盖最 小360度，也就是本领域技术人员通常所说的一个比特位时，高频移相器非
常复杂和昂贵。例如，移相器的插入损耗在相移范围内变化很大。而且，^艮 难制造出相对于控制电压来说在较大范围内呈线性相移的移相器。此外，当 使用反馈回路来锁定相对定时时，抖动的相移可能在输出的光数据信号上增 加不需要的时间抖动。
因此，需要设计一种改进的用于对准规律的光源和光数据调制间的定时的 方法，以产生类RZ数据信号。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了 一种改进的用于数据传输系统的时间对齐的方 法和系统。具体地，改变较低频率时钟信号的相位以使数据调制的定时与周 期调制光源对准。
在 一 个实施例中，把第 一 参考时钟信号提供给通过数据驱动器与数据调 制器连接的第一复用器，并把第二参考时钟信号提供给通过时钟驱动器与时 钟调制器连接的第二复用器。在把第一参考时钟信号提供给第一复用器之前 对该第 一参考时钟信号进行相位调整，其中该相位调整使数据调制器调制的 数据的定时与时钟调制器产生的周期调制光源对准。
根据以下具体实施例的描述并结合附图，可以更好地理解本发明的结构 和运行方法以及本发明的目标和优点。
图1A示出了传统的RZ发射机；
图1B示出了具有锁相环的传统RZ发射机；
图2示出了电并串数据转换器；
图3A示出了本发明一实施例的具有低频移相器的类RZ发射机；
图3B示出了本发明一实施例的具有低频移相器和锁相环的类RZ发射机。
具体实施例方式
本发明提供一种改变和锁定较低频率时钟的相位来使数据调制的定时 与周期调制光源对准的方法和系统。
图1A示出了传统的RZ发射机100。发射机100用来改变调制光的定 时以便为稳定和优化运行提供必需的时间对准。可以通过在时钟信号上产生 时间延迟来实现与宽带数据信号的对准。
如RZ发射机100中所示，RZ格式的数据在两个阶段中产生。在第一 阶段中，连续波(CW)激光器102和时钟调制器104产生载波。源106用 来向时钟驱动器108提供时钟信号，并向数据驱动器IIO提供一组NRZ数 据。通过在时钟驱动器108的后面放置压控移相器112来实现时钟的定时改 变。此相移时间信号将驱动时钟调制器104。相移是根据线路速率频率进行 的，例如，如果数据率为10Gbps，则相移处于lOGHz。周期调制的载波包 括短于一个比特位的光脉冲流。在第二阶段中，使用数据调制器114调制物 理变量从而在光载波上编码数据。数据驱动器IIO用来把来自源106的NRZ 数据提供给数据调制器114。编码的数据和周期调制的载波可共同产生RZ 格式。
需要注意的是，在一些RZ脉沖产生方案中，也可以采用半速率频率来 过驱动MZ调制器以产生线路速率时钟脉冲队列。在这种情况下，在半速率 频率进行相移。然而，在所有的归零光发射机中，数据和时钟路径之间未对 准的程度随着诸如温度和老化等自然因素的变化而改变。随着比特率的增加 和比特时间位的减小，定时的变化可能会严重限制发射机的性能。
图1B示出了传统的RZ发射机116。 RZ发射机116包括传统的RZ发 射机100和锁相环。RZ格式釆用编码数据和载波产生。如图1A的说明所 述，传统RZ发射机IOO可能在数据和随着诸如温度、环境变化、机械改变、
为了防止未对准而引起从最佳点的相对定时漂移，通常采用反馈回路来
帮助锁定数据调制和光源之间的相对定时。这通常是这样实现的首先，监
测和分析光输出，然后，改变控制电压使时间对准保持在最佳值。这种反馈
(锁相)回路包括监测光输出的光耦合器118。光电探测器120在允许控制 单元122调整移相器U2处的控制电压之前，分析光信号。
通常，如果NRZ调制的"眼"交叉点低于50%,当时钟的峰值与比特 位的中心对准时，RZ发射机的平均输出光功率最大，如果"眼"交叉点高 于50%,则RZ发射机的平均输出光功率最小。因而，最简单的反馈方法是 监测平均输出光功率，并改变移相器上的控制电压使输出功率最大(或最 小)。为使用此方法，控制单元122发送一个抖动电压来调制压控移相器 112上的控制电压。该抖动电压可以在几十赫兹到几万赫兹范围内。然而， 传统RZ发射机IOO和116中使用的高频移相器，尤其是在相移需要覆盖最 小360度或一个比特位时，高频移相器非常复杂并且昂贵。此外，当使用反 馈回路来锁定相对定时时，抖动的相移可能在输出的光数据信号上增加不需 要的时间抖动。
图2示出了将在本发明的各个实施例中使用的电并串数据转换器200。 电并串数据转换器200包括与外部参考时钟204 —起工作的复用器(MUX) 芯片202。 MUX芯片202用来复用较低速率的数据输入，诸如来自某些凄t 据信号处理(DSP )芯片的并行输出，以便在相对较高的线路速率形成输出。 DSP芯片的并行输出的数据速率通常比线路速率低很多倍。因此，在此实施 例中，外部参考时钟204被用来以部分线路速率输出。在MUX芯片202中， 时钟频率被上变换为用来携带数据输出的线路速率频率。如框图200中所 示，MUX芯片202用来接收N个低速率数据输入206。在上变换后，MUX 芯片202可以向发射机提供数据输出208和时钟输出210。
注意，线路速率时钟和数据都被设计为与低频参考时钟同步。通过改变 参考时钟的相位，可以更有效地调整时钟和数据输出。例如，由于参考时钟 的频率为线路速率的1/N,所以线路速率时钟的相移或时移为参考时钟的N 倍。
图3A示出了本发明一实施例的具有低频移相器的类RZ发射机300。 该方法使用低频移相器对准规律光源和光数据调制之间的定时用以产生类 RZ数据信号。
在图3A中，参考时钟产生器302用来通过低频移相器306向MUX304 提供参考时钟信号，并向MUX308提供参考时钟信号。此参考时钟信号处 于低于线路速率的预定频率。MUX304通过数据驱动器312与数据调制器 310连接，而MUX308则通过时钟驱动器316与时钟调制器314连接。与传 统RZ发射机100类似，时钟调制器进一 步与激光源连接以便时钟调制器314 可以产生周期调制光源。MUX304就象在一个NRZ发射机中那样运行，4巴 低速率并行数据信号转换为线路速率串行数据。MUX304的线路速率串行时 钟输出被用来驱动时钟调制器314。
由于MUX308通过从参考时钟产生器302获得参考时钟输入来向时钟 驱动器316提供线路速率时钟信号，所以MUX308的并行输入可以空闲， 或者都被接地。移相器306用来在参考时钟信号到达MUX304之前对参考 时钟信号进行相位调整。通过在参考时钟产生器302和MUX304之间放置 低频调相器306,可以在低频下进行参考时钟信号的相位调整以使数据调制 器310的定时与时钟调制器314的周期调制光源对准。
为了避免未对准和从最佳点的相对定时漂移，此方法在图3B中采用了 一个反馈回路以便通过监测平均输出光功率并且相应地控制移相器上的电 压来帮助锁定最佳对准的相对定时。
图3B示出了本发明一实施例的具有低频移相器和锁相环的类RZ发射 机318。在此实施例中，类RZ发射机318包括如图3A中所述的类RZ发射 机300和锁相环320。如上所述，数据和随着诸如温度、环境变化、机械改 变、老化等多种自然因素的变化而改变的时钟路径之间可能会出现未对准。 为了防止未对准引起从最佳点的相对定时漂移，通常采用反馈回路来帮助锁 定数据调制和光源之间的相对定时。这通常是这样实现的首先，监测和分 析光输出，然后通过改变控制电压把时间对准保持在最佳值。
锁相环320包括光耦合器322、光电探测器324和控制单元326,并净皮 作为用来锁定最佳对准的相对定时的反馈回路。把光耦合器322与时钟调制 器314和数据调制器310放置在一起以监测光输出。在允许控制单元326发 送用于调整移相器306处的控制电压的反馈控制信号328之前，光电探测器 324分析光信号。
由于当时钟的峰值与比特位的中心对准时，RZ发射机的平均输出光功 率通常最大，所以最简单的反馈方法是监测光输出的平均功率，并改变移相 器上的控制电压以使输出功率最大。为了使用此方法，通常会抖动移相器上 的控制电压(举例来说，在几十赫兹到几万赫兹范围内的小调制)来产生必 需的反馈信号。在这个例子中，监测光输出的平均功率，并且可以抖动移相 器306上的控制电压来产生允许改变移相器306上的控制电压所必需的反馈 信号以使输出功率最大。
可选地，反馈回路可以用来使MUX304除了提供它发送给数据驱动器 的数据之外，还提供另外的线路速率时钟信号。通过比较此时钟信号和时钟 驱动器316产生的时钟信号，可以把误差信号反馈给控制单元326以进一步 调整移相器306。例如，这两个信号之间的相位差可以由误差信号推导出来 的电平表示，该误差信号基于使用射频(RF)混频器(未示出)来对信号 进行结合的两个时钟信号获得。
还应理解，低速率下的相位调整可以在时钟侧而不是在数据侧进行。在 另一个实施例中，把低频移相器306放置在MUX308前面的时钟3各径上而 不是MUX304前面的数据路径上。然而，由于规律脉冲流的定时不受4牛动 过程影响，所以该优选实施例把低频移相器306放置在MUX304之前，从 而使RZ输出上的时间抖动最小。
以上提供了许多不同实施例或实现本发明不同特征的实施例。描述内容 和过程的具体实施例的是为了能够更好地理解本发明。当然，这些仅作为实 施例并不用于限制本发明权利要求所保护的范围。
尽管此处本发明被具体化在一个或多个具体例子中进行阐述和说明，但
本发明并不局限于此，因为在本发明的精神和权利要求等同替代范围内可以 对本发明进行多种修改和结构变化。因此，可以在符合本发明保护范围的要 求下适当宽泛地构造本发明所附权利要求，正如以下权利要求所述。
权利要求
1、一种用于数据传输系统的时间对准的方法，其特征在于，该方法包括提供第一参考时钟信号给通过数据驱动器与数据调制器连接的第一复用器；提供第二参考时钟信号给通过时钟驱动器与时钟调制器连接的第二复用器；在提供所述第一参考信号给所述第一复用器之前，对所述参考时钟信号进行相位调整，其中，所述相位调整使所述数据调制器调制的数据的定时对准所述时钟调制器产生的周期调制光源。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二复用器提供线路速 率时钟信号给所述时钟驱动器。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一参考时钟信号和第
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括提供用于帮助对所述第一参考时钟信号进行相位调整的反馈控制信号。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反馈控制信号在收到,皮 监测的光输出的平均功率时生成。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述反馈控制信号基于来自 所述第一复用器的第一时钟信号和来自所述时钟驱动器的第二时钟信号之间的 相位差生成。
7、 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述相位差由结合所述第一 时钟信号和所述第二时钟信号的误差信号推导出的电平表示。
8、 一种具有时间对准的数据传输系统，其特征在于，该系统包括 参考时钟，产生第一参考信号和第二参考信号；第一复用器，接收所述第一参考信号； 数据调制器，通过数据驱动器连接至所述第一复用器；第二复用器，接收所述第二参考信号；时钟调制器，通过时钟驱动器连接至所述第二复用器；移相器，与所述参考时钟和第一复用器相连接，对所述第一参考信号进行 相位调整以使所述数据调制器调制的数据的定时对准所述时钟调制器生成的周 期调制光源。
9、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二复用器提供线路速 率时钟信号给所述时钟驱动器。
10、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一参考信号和第二 参考信号处于低于所述线路速率的预定频率。
11、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，进一步包括 一种装置，生成用于帮助对所述第一参考信号和第二参考信号进4亍相位调整的反馈控制信号。
12、 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述反々贵控制信号在收到 监测的光输出的平均功率时生成。
13、 根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述反馈控制信号基于来 自所述第一复用器的第一时钟信号和来自所述时钟驱动器的第二时钟信号之间 的相位差生成。
14、 根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述相位差由所述第一时 钟信号和所述第二时钟信号生成的误差信号推导出的电平表示。
15、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述时钟调制器和数据调 制器采用非归零调制机制。
16、 一种具有时间对准的数据传输系统，其特征在于，该系统包括 参考时钟，生成处于参考频率的第一参考信号和第二参考信号； 第一复用器，接收所述第一参考信号；数据调制器，通过数据驱动器与所述第一复用器连接； 第二复用器，接收所述第二参考信号；时钟调制器，通过时钟驱动器与所述第二复用器连接；移相器，与所述参考时钟和第一复用器相连，对所述第一参考信号进行相 位调整以使所述数据调制器调制的数据的定时对准所述时钟调制器的周期调制 光源，其中，所述数据调制器采用非归零调制机制并且所述第二复用器以预定线 路速率向具有高于所述参考频率的线路速率的时钟驱动器提供线路速率时钟信
17、 根据权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括 反馈模块，生成用于帮助对所述第一参考信号和第二参考信号进行相位调整的反馈控制信号。
18、 根据权利要求n所述的系统，其特征在于，所述反馈控制信号在收到 监测的光输出的平均功率时生成。
19、 根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述反馈控制信号基于来 自所述第一复用器的第一时钟信号和来自所述时钟驱动器的第二时钟信号之间 的相卩立差生成。
20、 根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述相位差由结合所述第 一时钟信号和所述第二时钟信号的误差信号推导出的电平表示。
全文摘要
公开了一种用于数据传输系统的时间对准的方法和系统。把第一参考时钟信号提供给通过数据驱动器与数据调制器连接的第一复用器，把第二参考时钟信号提供给通过时钟驱动器与时钟调制器连接的第二复用器。在把第一参考时钟信号提供给第一复用器之前对参考时钟信号进行相位调整，其中所述相位调整使该数据调制器调制的数据对准该时钟调制器产生的周期调制光源的定时。
文档编号H04B10/12GK101176281SQ200680016233
公开日2008年5月7日 申请日期2006年5月17日 优先权日2005年5月18日
发明者白聿生 申请人:华为技术有限公司