专利名称：高功率效率光学无线发射机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学通信设备，且更具体地，涉及一种能够以高功率效率传送光学信号的光学无线发射机。
背景技术：
近来，信息技术(IT)的进步已经导致无处不在的(ubiquitous)通信环境的发展，在所述无处不在通信环境中可以在任何类型的设备之间提供各种服务，而与时间和地点无关。此外，在无处不在通信网络中，由于诸如无绳.(coddess )可操作性和移动性而导致用于连接到不同终端的无线通信的使用已经逐渐增加。
在当前使用的无线通信技术中，RF/MW频带从几MHz变化到几十GHz，并且与有线通信技术相比，使用了相对低的服务率。此外，在无线通信技术中，需要在用户终端、卫星、和军事网络之中进行频率共享。而且，需要解决诸如信息安全、和对人体有害的电磁干扰(EMI)之类的问题。
作为用于解决传统无线通信的问题的有前景的技术，已经提出了其中使用通过空间传播的光来传递信息的光学无线通信技术。
根据当前的研究结果，强度调制(IM) /直接检测(DD)光学无线通信技术可以提供用于室内光学无线通信的廉价实用的光学调制方案。
图1是图示了传统的IM/DD光学无线通信设备的构思图。
参考图1来简要描述传统的光学无线通信设备的操作。通过调制器10将输入的电信号转换为适合于光学信道的线路代码，并通过放大器将其放大为合适的电流信号。诸如激光二极管(LD)或发光二极管(LED)之类的发光装置20通过使用该电流信号来输出光学信号(光学信道)。光学信号通过光电二极管(PD) 30来检测，并被转换为光学电流信号。所述光学电流信号通过解调器40来解调，并输出到接收机。
调制器IO所执行的调制被分类为时域调制和频域调制。在时域调制中，使用了用于通过利用信号强度的开关特性来调制传送信号的非归零(NRZ)或归零(RZ)码开-关键控方案、和用于通过利用脉冲之间的时间差来调制传送信号的脉沖位置调制方案。通过使用 一个副载波或多个副载波来执行所述频域调制。
作为频域调制方案，使用正交频分复用(OFDM)。 OFDM被广泛用于其中必须解决由于多径所导致的信号干扰的有线/无线通信，诸如，x数字订户线路(xDSL)、无线局域网(LAN)和无线因特网。OFDM具有易于实现和易于进行频带管理的优点。
在OFDM中，输出信号具有大的峰均功率比(PAPR: peek-to-averagepowerratio )。因此，输出级上的功率放大器的操作效率被降低，并且通信性能由于功率放大器的非线性所导致的信号变形(deformation)而恶化。因此，在使用OFDM的IM光学无线通信中，由于高PAPR而导致降低了光学无线发射机的功率效率并发生了非线性信号变形。下面参考图2来详细描述这些问题。图2是图示了传统的IM光学无线发射机的示意框图。参考图2来描述光学无线发射机的操作。利用基带调制器201来调制输入的电信号。基带调制器201的输出信号是数字信号。所述数字信号被数模(DA)转换器202转换为模拟信号。通过功率放大器203对所述模拟信号进行放大。利用放大的信号来驱动LD或LED 204,以生成与功率放大器203的输出信号成比例的光功率信号。
如上所述，在其中OFDM方案被用于基带调制器201的情况下，基带调制器201的输出信号具有高PAPR特性。因此，为了对输出信号进行线性放大，功率放大器203需要实现为具有A类偏置状态。通常，A类放大器的最大功率效率被限制到50%或更低。放大器的功率效率与输入信号的PAPR成反比。例如，如果PAPR是10dB，则功率放大器203的功率效率是大约5% 。
具有高PAPR特性的信号经历了由功率放大器的非线性所导致的信号变形。为了防止信号变形，功率放大器203需要具有比平均系统功率大10dB-20dB的输出功率能力。根据我们的研究结果，用于1Gb/s 3Gb/s室内光学无线通信的光学无线发射机需要具有1W的平均光功率。这样的高功率光学无线发射机比用于超宽带(UWB)通信的典型O.lmW光学无线发射机高40dB。因此，如果通过使用传统技术来实现1W的光学无线发射机，假设
LD/LED的电光转换效率为50% ，则功率放大器203需要被实现为具有20W到40W的最大输出功率。换言之，不能通过使用传统的技术来实现有竟争力的1W光学无线发射机。
为了光学无线通信技术针对UWB技术或802.11n技术的竟争性，必须解决功率放大器203的这个高功耗的问题。作为实践的方法，可以使用大量的LD或LED来生成1W光学信号，同时保持高调制速率(Gb/s)。然而，当利用高电流来操作诸如垂直空腔表面发射激光器(VCSEL)的LD时，由于LD阵列的冷却结构的差异而导致出现LD的光功率强度的不均匀性。因此，使用大量的LD的光学无线发射机需要应对LD的光功率强度的不均匀性。
在使用大量的LD或LED的情况下，还需要大量的驱动器来驱动LD或LED。通常，驱动器由与光学元件相比不同的材料制成。因此，单独形成的两个装置必须彼此连接。然而，对于两个装置之间的连接，需要大量的连接线。这样，为了实现廉价的光学无线发射机，应该减少驱动器与LD或LED之间的连接线的数量
发明内容
技术问题
本发明提供了一种高功率效率的光学无线发射机，其解决低功率效率、由于输出的非线性而导致的信号失真、大量的连接端子、和光源的光学强度的不均匀性的问题。
技术解决方案
根据本发明的一方面，提供了一种高功率效率光学无线发射机，包括
幅度到阵列编码器，用于将从基带调制器输入的电信号的幅度转换为光源控
制信号，以生成与该电信号对应的光功率；光源驱动器组，用于基于所述幅
度到阵列编码器的光源控制信号来驱动光源；以及MMRS (修正的混合基数
系统)或MMRR (具有冗余的修正的混合基数系统)光源组，由光源驱动
器组驱动，以生成不同的光功率强度。
在本发明的以上方面中，MMRS光源组可包括n个光源组，其中所述n
个光源组的第一光源组包括m,-l个第一单位光源，并且第一单位光源的相
对光功率强度是1，其中所述n个光源组的第二光源组包括m2-l个第二单位光源，并且第二单位光源的相对光功率强度是mr，其中所述n个光源组的第k光源组包括mk-l个第k单位光源，并且第k单位光源的相对光功率强
度是h'm,;其中所述n个光源组的第n光源组包括nv1个第n单位光源，
/ = 1
并且第n单位光源的相对光功率强度是"riw,;以及其中n、 m" m2、 mk和
m。是任意的自然数，并且MMRS光源组通过控制单位光源的开-关来生成具
有范围为从0到(f^,-1 )的任意整数的光功率强度。
此外，所述MMRR光源组可包括n个光源组，其中所述n个光源组的第一光源组包括m,+(Xj-l个第一单位光源，并且第一单位光源的相对光功率强度是1，其中所述n个光源组的第二光源组包括m2+oi2-l个第二单位光源，并且第二单位光源的相对光功率强度是m,;其中所述n个光源组的第k光源组包括mk+ctk-l个第k单位光源，并且第k单位光源的相对光功率强度是
Hm,;其中所述n个光源组的第n光源组包括mn+an-l个第n单位光源，并
且第n单位光源的相对光功率强度是"riw,;以及其中n、 m,、 m2、 mk、 mn、
ai、 a2、 (Xk和(Xn是任意的自然数，并且MMRR光源组通过控制单位光源的开-关来生成具有范围为从O到(ftw,-l )的任意整数的光功率强度。
/ = 1
此外，与使用单独驱动的光源的光学无线发射机相比，可以按指数规律
的驱动器之间的连接线的数量。此外，可以通过并联、串联、或者并联和串联二者地连接许多LD或LED，来构建每个光源组的每个单位光源。
此外，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号(Dn,D,)的所述幅度到阵列编码器301或400可包括n-1个输入转换器401，用于将所述电信号307转换为MMRR/MMRS记数法电信号(Qn, Q2， R!); n个^f莫加法器(modulo adder),用于基于位信息(Qn, ...， Q2， R,)和最后周期最后接通边界位置信息(S'n,…，S、)来计算当前周期最后接通边界位置信息(Sn,S,); n个寄存器，用于存储当前周期最后接通边界位置信息；以及n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和最后周期最后接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
此外，模加法器402 (k)可利用模(nvhXk-l)力。(modulo (mk+ak-l)addition )、通过将最后周期最后接通边界位置信息(S'k)相加到电信号307的MMRR/MMRS第k位信息(Qk或R,)，来计算当前周期最后接通边界位置信息(Sk)。
此外，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器可包括:n-l个输入转换器，用于将所述电信号转换为MMRS记数法电信号；n个模加法器，用于基于位信息(Qn,…，Q2,R,)和当前周期首先接通边界位置信息(S;…，S'、)来计算当前周期最后接通边界位置信息(Sn, S,); n个随机数发生器405，用于生成当前周期首先接通边界位置信息；n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和当前周期首先接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
此外，每个才莫加法器可通过4吏用冲莫力口法方法(modulo addition method )来计算当前周期最后接通边界位置信息，其中所述模加法方法可以是将当前周期首先接通边界位置信息(S'k)相加到电信号的位信息(Qk或R,)、将该结果除以每个位的单位光源的数目(mk+oik-l)以获得余数、并将该余数输入到当前周期最后接通边界位置信息(Sk)的方法。
此外，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器可包括查找单元，用于输出预先存储在由电信号和最后周期最后接通边界位置信息(S'n, S、)所指定的信息存储器中的当前周期最后接通边界位置信息(Sn, ...， SO; n个寄存器，用于存储当前周期最后接通边界位置信息；n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和最后周期最后接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信
号
此外，查找单元的查找存储器页面的数量可通过电信号和光源的数目来确定，其中每个查找存储器页面的存储器空间是通过电信号的动态范围来确
FT附
定的；以及其中每个查找存储器页面具有'=''行，并且每行存储当前周期最后接通边界位置信息(Sn,…，S,)。此外，所述查找单元可输出最佳的当前周期
最后接通边界位置信息(Sn， ...， S0，其考虑光源驱动器的驱动功率电压信息和光源组的温度信息。此外，当启动高功率效率光学无线发射机时可以固定驱动功率电压信息，以及光源组的温度信息可以被存储在辅助存储器设备中，并且可以当操作溫度改变时被加载到查找单元上。
此外，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅
度到阵列编码器可包括随机数发生器，用于生成用于确定查找开始位置的
信号(0 T-1);查找单元，用于输出预先存储在由电信号和用于确定查找开
始位置的信号(O T-l)所指定的信息存储器中的当前周期最后接通边界位置
信息(Sn， ...， S,)和当前周期最后接通边界位置信息(S"n,…，S'、)；以及n个解码
器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和当前周期首先接通边界位置
信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
此外，查找单元的查找存储器页面的数量可以是T,其中每个查找存储
器页面的存储器空间可通过电信号的动态范围来确定；以及其中每个查找存储器页面具有f[附,行，并且每行存储当前周期最后接通边界位置信息(Sn,…,
S,)和当前周期最后接通边界位置信息(S"n， ...， S",)。
此外，所述随机数发生器可以用生成用于确定查找开始位置的信号(O T-l)的并相等地输出范围从1到T-l的整数的、诸如计数器的设备来替换。
根据本发明的高功率效率光学无线发射机，与传统的光学无线发射机相比，提供了驱动器与光源之间的较小数量的连接端子和线路，并且可以获得具有高功率效率的任意电平的光学输出功率。此外，即使在使用具有不均匀光功率强度的光源的情况下，也可以实现具有线性操作特性的光学无线。
有益效果
在根据本发明的光学无线发射机中，可通过使用小量的连接端子和线路来连接大量的光源和驱动器，从而可能实现具有简单结构的廉价光学无线发射机。
此外，在根据本发明的光学无线发射机中，可以通过仅接通和关断具有各种光功率强度的光源来生成任意的模拟光功率，从而可能实现高功率效率的光学无线发射机。
此外，根据本发明，即使在使用具有不均匀光功率特性的多个光源的情况下，也可能实现具有线性操作特性的光学无线发射机。
通过参考附图来详细描述本发明的示范实施例，本发明的以上和其它特
征和优点将变得更明显，在附图中
图l是图示了传统的强度调制(IM) /直接检测(DD)光学无线通信设备的构思图2是图示了传统的IM光学无线发射机的示意框图；图3是图示了根据本发明的实施例的高功率效率光学无线发射机的结构的视图4A至图4D是根据本发明的实施例的、图示了被用作图3的幅度到阵列编码器Umplitude-to-array coder)的各种幅度到阵列编码器的结构的视图；和
图5A和图5B是根据本发明的实施例的、图示了图4C和图4D的查找单元的存储器分配图(memorymap)的配置的视图。
具体实施例方式
下文中，将通过参考附图来说明本发明的示范实施例，而详细描述本发明。图中的相同附图标记指的是相同的元件。在说明书中，不同术语是用于描述本发明的目的，而不是想要限制由权利要求限定的本发明的范围。
图2的基带调制器201的输出(即，图3的输入信号307)可以用任意的自然数X来表示，其可用等式1来表达。在等式1中，ak表示第k位(digit),并且b门表示第k权数。在通常的混合基数(MR: mixed radix)记数法中，仅可以使用上至比权数少1的最大位的位。然而，如果第(k+l)权数满足等式
l中的条件Am,,即，如果基于第k最大位来设置第(k+l)权数，则可以对任
何位使用满足所述条件的任意自然数。因此，等式1所表达的基数系统记数法一皮称作1奮正的混合基凄t系统(MMRS: modified mixed radix system )记数法。
现在，详细描述MMRS记数法的特性。对于所有k,如果m尸2，则等式1变成自然数的二进制系统记数法。对于所有k，如果m^10，则等式1 变成自然数的十进制系统记数法。如果m尸10且m2=2,则第一项表达具有 权数1的十进制系统记数法，而第二项表达具有权数10的二进制系统记数法。
X= a+a2bi+a3b2+…+akbn
这里，0^ak<mk，bk-一nV， mk是任意的自然数，并且k=l, 2, 3，…n。
用等式2来表达图3的输入电信号307的动态范围，即可以用等式1表 达的自然数范围。在等式1中唯一地确定动态范围中的所有自然数。即，可 以用等式1来唯一地表达具有相同幅度的输入电信号307。
生成与输入电信号307对应的光学输出功率的操作相同于将输入电信号 307转换为MMRS记数法输入电信号X的操作。即，输入电信号X 307的 电光转换操作相同于以下操作，即，将输入电信号X转换为等式1的MMRS 记数法输入信号，将已转换的MMRS记数法输入信号X的权数1， b,， b2,
bn-,对应于光源的相对光功率强度1， m，m2m,,…，H，，…，，将MMRS
记数法输入信号X的位数ai， a2， ...， ak，...an对应于每个权数的光源的数目，以 及才妻通对应的光源。
如果输入电信号X 307的动态范围满足等式2，则对输入信号X的所有 值进行电光转换所需要的光源的最小数目是用于对应位数的(m,-l)， (m2-l),....，(mk-l)，…，和(nvl)。根据MMRS记数法构建的光源组被称为MMRS
光源组。即，利用具有相对光功率强度1, m,， n^m,, ...,nm,,...，和fi'm,的光
/=1 '=1
源来构建MMRS光源组，所述相对光功率强度是MMRS记数法输入信号X 的权数，其中与光功率强度对应的光源数是(m广l)， (m2-l),....， (mk-l),…，和 (mn-l)。利用-l)个连接线来连接MMRS光源组和用于该MMRS光源组的
驱动器。然而，在其中利用具有相同光功率强度(即，相对光功率强度为1) 的单位光源来构建MMRS光源组的情况下，必要的连接线的数目是fl， -1 。
例如，当m,=16、 m2=16、和m3=16时，通过使用具有动态范围0到4095 的光源来构建MMRS光源组，用于驱动器的连接线的总数是45，并且用于 利用具有相对光功率强度1的单位光源构建的光源组的连接线的总数是 4095。
可以用数目极大减少了的光源-驱动器连接线来连接MMRS光源组。此
外，等式2的范围中的所有光功率强度可以通过仅控制MMRS光源组的单
位光源的开-关来生成。即，MMRS光源组可通过对单位光源进行接通和关
断来生成具有模拟功率强度的光，而没有使用模拟功率放大器。相应地，可
通过使用MMRS光源组来实现廉价的高功率效率光学无线发射机。 [MMRR光源组]
MMRS光源组的单位光源的光功率强度需要具有MMRS记数法中的权 凄t 1,mbm2m,，...， fifm,，...，和fi[w,。然而，由于用于产生单位光源的处理的
不均匀性，而导致非常难以获得单位光源的光功率强度的均匀性。作为单位 光源的光功率强度的不均匀性的应付措施，在其中与(k+l)权数对应的单
位光源的光功率强度小于特定的值ftm,的情况下，可以通过另外接通与第k
/ = 1
位对应的冗余单位光源来补偿光学无线发射机的光功率强度的减少量。相
反，在其中与(k+i)权数对应的单位光源的光功率强度大于特定的值nw,
'=1
时，可以通过另外关断与第k位对应的冗余单位光源来补偿光学无线发射机 的光功率强度的增加量。
此外，在其中通过使用峰值驱动方案来驱动MMRS光源组的单位光源 的情况下,有利的是，鉴于热释放和电光转换效率，而需要将曾经接通的单 位光源维持在关断状态达到一预定的时间间隔。为了获取预定的关断时间间隔，需要比MMRS光源组的单位光源数目更大数目的单位光源。
为了应对单位光源的光功率强度的不均勾性、并获取单位光源的峰值可
操作性，MMRR光源组所需要的单位光源的数目大于MMRS光源组的每位
所需要的最小数目(m,-l), (m2-l)，....，(mk-l)，…，或(nvl)。
为此，如果使用比MMRS记数法输入信号的第k最大位mk-l大ak的整
数，则可由等式3表达输入电信号307。等式3所表达的基数系统记数法被
称作具有冗余的修正混合基数系统(MMRR: modified mixed radix system
with redundancy )记数法。 [等式3]
X= a'+a2bi+a3b)2+…+akbn
这里，0^ak<mk+ak, bk-,=行，，mk和ak是任意的自然数，并且 k=l,2,3v..n。
与MMRS光源组类似，根据MMRR记数法实现的光源组被称作MMRR 光源组。即，利用具有相对光功率强度1,m!,m2m,，…，行m,，…，和fi;,的光
源来构建MMRR光源组，所述相对光功率强度是MMRR记数法输入信号X 的权数，其中与光功率强度对应的光源数是(m!+a广l), (m2+a2-l),....,(mk+ak-l)，…，和(mn+an-l)。 MMRR光源组具有如下功能避 免单位光源的光功率强度的不均匀性，和单位光源的峰值可操作性，连同 MMRS光源组的所有特性。 [实施例]
图3是图示了根据本发明的实施例的高功率效率光学无线发射机的结构 的4见图。
参考图3,高功率效率光学无线发射机300包括幅度到阵列编码器301，
信号；光源驱动器组302,具有不同的驱动力；以及MMRR光源组303到
306，具有不同的光功率强度。
更具体地，光学无线发射机300包括幅度到阵列编码器301,用于将
来自基带调制器的电信号输入307转换为光源开-关控制信号D,(l:nn+a广l)到Dn(l:mn+an-l);光源驱动器组302(1)到302(n),具有相对驱动力1到fi，，
,=1
并用于驱动由幅度到阵列编码器301的输出信号D,(l:m,+a「l)到 Dn(l :mn+oin-l)控制的、MMRR光源组303到306的开-关；以及MMRR光源
组303到306，具有相对光功率强度1到，由光源驱动器组302(1)到302(n)
驱动，以生成范围为从o (最小)到A，+t"/ri，-1 (最大)的光功率强度。
第一光源驱动器302 ( 1 )利用m,+a,-l个驱动器来构建，所述驱动器基 于m,+a,-l个光源开-关控制信号D,(l:m,+a,-l)、利用相对驱动力1来驱动光 源303(1)到303(m,+a广l)的开-关。第二光源驱动器302 ( 2 )利用m2+a2-l个 驱动器来构建，所述驱动器基于m2+a2-l个光源开-关控制信号 D2(l:m2+a2-l)、利用相对驱动力m,来驱动光源304(1)到304(1112+012-1)的开-关。对于任意的位于3到(n-l )之间的整数k，第k光源驱动器302 (k) 利用mk+ak-l个驱动器来构建，所述驱动器基于mk+(Xk-l个光源开-关控制信
号Dk(l:mk+ak-l)、利用相对驱动力行，来驱动光源305(1)到305(mk+ak-l)的
开-关。最后，第n光源驱动器302 (n)利用mn+an-l个驱动器来构建，所 述驱动器基于mn+an-l个光源开-关控制信号Dn(l:nvKvl)、利用相对驱动力
"n'm,来驱动光源306(1)到306(mn+an-l)的开-关。
'=1
MMRR光源组303到306的每一个可以用并联、串联、或者并联且串 联的合适数量的发光装置(诸如，LD和LED)来构建。
根据本发明，可通过仅控制具有不同光功率强度的单位光源的开-关驱. 动，来生成无线通信的光学信号。在这个情况下，用于对光学无线发射机的
功率损失。
此外，根据本发明，具有各种光功率强度的单位光源组合地使用，从而 与使用具有一个光功率强度的光源的传统光学无线发射机相比，可以按指数
16规律地减少在MMRR光源组303(1)到306(mn+an-l)与光源驱动器组302(1) 到302(n)之间的连接端子和线路的数量。
详细描述用作图3的幅度到阵列编码器的各种幅度到阵列编码器的结构 和操作。
图4A是图示了被用作图3的幅度到阵列编码器的第一类幅度到阵列编 码器的构造的视图。
参考图4A,第一类幅度到阵列编码器400 (A)包括n-l个输入转换
器401(n-l)到401(1)、 n个模加法器402(n)到402(1)、 n个寄存器(403(n)到
403(1)、以及n个解码器404(n)到404(1)。
第(n-l)输入转换器401(n-l)将输入电信号307除以等式1的第n权数
"riw,，并分别输出其商和余数作为Qn和Rn-,。所述商Q。被输入到第n模加
法器402(n)，而所述余数Rn-,被输入到第(n-2)输入转换器401(n-2)。类似地， 在2到(n-3)输入转换器之中的第k输入转换器将从第(1^+ l)输入转换器
401(k+ l)输入的余数Rk+，除以等式1的第(k + 1 )权数fj，，并分别输出
其商和余数作为Qk+,和Rk。商Qk+,被输入到第(k + 1 )模加法器402(k+l)， 而余数Rk被输入到接下来的第(k-1 )输入转换器401 (k-1)。
最后，第一输入转换器401 ( 1 )将从第二输入转换器401(2)输入的余数 R2除以等式1的第二权数mp并将其商Q2和余数R,分别输入到第二模加 法器402(2)和第一模加法器402(1)。
对于1与(n-l )之间的任意整数k，从n-l个输入转换器401(n-l)到401(1) 之中的第k输入转换器输出的作为结果的第k商Qk+!对应于第k位ak，而 第一输入转换器401(l)的余数R,对应于第一位a,。结果，通过n-l个输入转 换器401(n-l)到401(1)将输入电信号307转换为MMRS记数法的输入电信 号。MMRS记数法的输入电信号的位被输入到n个模加法器402(n)到402(1)。
第n模加法器402(n)基于第n-l输入转换器401(n-l)的商Q。和具有相对
光功率强度fiV (权数"riw,)的光源组306的最后周期(period)最后接通 边界位置信息S'n，通过使用模(mn+(Xn-l)加，来生成新的当前周期最后接通边界位置信息Sn。
新生成的当前周期最后接通边界位置信息Sn和存储在寄存器403(n)中 的最后周期最后接通边界位置信息S、被输入到解码器404(n),以便生成具
有权数"n'w,的光源组306的光源开-关控制信号Dn(l:mn+an-l)。
模(mn+an-l)加是用于将Qn+S'n除以mn+an-l以获得余数并输出余数的处
理。数nvhxn-l表示具有相对光功率强度"n'w,的光源的数目。即，对于输入
电信号307的MMRS记数法，光源的数目比第n位所需要的光源数目mn-l 大(Xn。类似地，对于1与(n-2)之间的任意整数k，第k模加法器402 (k)
基于第(k-l )输入转换器401(k-l)的商Qk和具有相对光功率强度行w,(权
/ = 1
数g，)的光源组的最后周期最后接通边界位置信息S'k，通过使用模
(mk+(Xk-l)加，来生成新的当前周期最后接通边界位置信息Sk。
新生成的当前周期最后接通边界位置信息Sk和存储在寄存器403(k)中 的最后周期最后接通边界位置信息S'k被输入到解码器404(k),以便生成具
有权数行，的光源组的光源开-关控制信号Dn(l:mk+ak-l)。
,=1
最终，第一模加法器402(1)的当前周期最后接通边界位置信息S,和最后 周期最后接通边界位置信息S',被输入到解码器404(1),以便生成具有权数1 的光源组的光源开-关控制信号D,(l:mi+arl)。
第k解码器404(k)的操作如下。
首先，将S'k和Sk增加l。即，执行操作S'k《二S'k+l和Sk〈二二Sk+l。 这里，通过考虑第一状态S'k为O而选择增量l。 所述操作被分类为如下的三种情况。
在其中S'k= Sk的第一情况下，即Qk= 0，输出光源开-关控制信号 Dk( 1 :mk+ak-1 )作为关断状态。
在其中S'k< Sk的第二情况下，在光源开-关控制信号Dk(l:mk+oik-l)之中， 输出信号Dk(S'k)到Dk(Sk-l)作为接通状态，并且输出其它信号作为关断状态。在其中S'k> Sk的第三情况下，在光源开-关控制信号Dk(l:mk+ak-l)之 中，输出信号D"S'0到Dk(mk+ak-l)和D"l)到Dk(Sk-l)作为接通状态，并输 出其它信号作为关断状态。
结果，对于1到n之间的任意整数k，通过使用生成当前周期最后接通 边界位置信息Sk的模加法器402 (k)、生成最后周期最后接通边界位置信息 S'k的寄存器405(k)、以及生成与Sk和S'k对应的光源开-关控制信息的解码器 404 (k)，而生成了信号Dk(l:mk+ak-1),该信号Dk(l:mk+ak-l)用于循环地接 通与MMRS记li法输入电信号307的第k位信息Qk对应的光源数。
图4B是图示了被用作图3的幅度到阵列编码器的第二类幅度到阵列编 码器的构造的视图。
参考图4B,第二类幅度到阵列编码器400 (B)包括n-l个输入转换 器401(n-l)到401(1)、n个模加法器402(n)到402(1)、n个随机数发生器405(n) 到405 (1)、以及n个解码器404(n)到404( 1)。
与前述的第一类幅度到阵列编码器400 (A)相比，第二类幅度到阵列 编码器400 (B)包括n个随机数发生器405(n)到405(1)来替代n个寄存器 403(n)到403(1)。因此，在第二类幅度到阵列编码器400 (B )中，随机地选 择当前周期首先接通边界位置信息S'k。尽管其名称不同，但是最后周期最 后接通边界位置信息S'k和当前周期首先接通边界位置信息S'k实质上是彼此 等同的。
在n个随机数发生器405(n)到405(1)之中的任意第k随机数发生器在每 个周期以相等的概率来生成位于0与mk+ak-2之间的一个整数。
在第二类幅度到阵列编码器400( B )中，对于1到n之间的任意整数k, 通过使用生成当前周期最后接通边界位置信息Sk的模加法器402 (k)、生成 当前周期首先接通边界位置信息S'k的随机数发生器405(k)、以及生成与Sk 和S'k对应的光源开-关控制信息的解码器404 (k)，而每个周期以具有任意 首先接通位置的状态来生成信号Dk(l:mk+ak-l)，该信号Dk(l :mk+ak-l)用于接 通具有光功率强度ll'm,的光源，该光源的数目对应于MMRS记数法输入电 信号307的第k位信息Qk。
只有光源的光功率强度^L正确地维持在特定值1, m,， mzm,,…，…,
和n，，前述的第一类幅度到阵列编码器400 (A)和第二类幅度到阵列编
,=1码器400 (B)才操作在正常状态。即，第一类幅度到阵列编码器400 (A) 或第二类幅度到阵列编码器400 (B)不具有避免光源的光功率强度的不均 匀性的功能。
图4C是图示了被用作图3的幅度到阵列编码器的第三类幅度到阵列编 码器的构造的视图。与第一类幅度到阵列编码器400 (A)或第二类幅度到 阵列编码器400 (B)不同，第三类幅度到阵列编码器400 (C)具有避免光 源的光功率强度的不均匀性的功能。
参考图4C，第三类幅度到阵列编码器400 (C)包括查找单元406， 用于输出预先存储在由输入电信号307指定的地址中的n个最后周期最后接 通边界位置信息(S'n， ...， SN)和n个当前周期最后接通边界位置信息(Sn，...， S,); n个寄存器403(n)到403(1);以及n个解码器404(n)到404(1)。
在第三类幅度到阵列编码器400 (C)中，n个寄存器403(n)到403(1)、
以及n个解码器404(n)到404(1)的操作等同于图4A的第一类幅度到阵列编
码器400 (A)中的那些操作。
在图3的MMRR光源组之中的第一光源组303(1)到303(m,+a,-l)的每个
单位光源需要具有相对光功率强度1。在所述MMRR光源组之中的第二光
源组304(1)到304(m2+a2-l)的每个单位光源需要具有相对光功率强度m，。对
于3到(n-l )之间的任意整数，在所述MMRR光源组之中的第k光源组305(1)
到305(mk+ak-l)的每个单位光源需要具有相对光功率强度fi];,。最后，在所
述MMRR光源组之中的第n光源组306(l)到306(mn+oin-l)的每个单位光源需
要具有相对光功率强度fi、。当满足不同光功率强度的条件时，使用图4A
的第一类幅度到阵列编码器400 (A)或图4B的第二类幅度到阵列编码器 400 (B)的光学无线发射机正常工作。
然而，由于半导体材料和处理的不均匀性、以及^f艮据光源的结构和位置 而在冷却能力中的差异，在光源的光功率强度之间存在轻微的差异。
因此，查找单元406存储最佳的当前周期最后接通边界位置信息(Sn，...， S,)，以便根据光学无线发射机的当前状态信息、基于光源的光功率强度的先 前测量，来调整与输入电信号307对应的光功率强度。光学无线发射机的当前状态信息包括:存储在n个寄存器403(n)到403(1) 中的最后周期最后接通边界位置信息(S、， ...， S'O、光源驱动器302的驱动功 率电压、和光源组303到306的4喿作温度等。此外，对于更准确的当前状态 信息，可以包括其它信息。所述状态信息净皮按照状态持续时间的时间为单位 来分类，并且在应用具体状态时，在查找单元406上加载当前周期最后接通 边界位置信息(Sn,…，S,)。
由于在每个周期改变最后周期最后接通边界位置信息(SV ...， S'O,所以 查找单元406需要存储与最后周期最后接通边界位置信息(S'n,…，S、)的状态 对应的当前周期最后接通边界位置信息(Sn，...，S,)。另一方面，由于当指定根 据本发明的光学无线发射机时、固定了光源驱动器402的驱动功率电压信息， 所以可以选择根据驱动功率电压的改变的最佳当前周期最后接通边界位置 信息(S。，…，S,)，并在指定光学无线发射机时将其加载到查找单元406上。
操作温度信息的、查找单元406的配置信息受环境影响，所以将查找单元406 的配置信息预先存储在辅助存储器设备中，并在操作温度改变时将其加载到 查找单元406上。
在第三类幅度到阵列编码器400 (C)中，n个解码器404(n)到404(1) 根据输入电信号307和当前状态信息，来解码从查找单元406输出的最后周 期最后接通边界位置信息(S'n，…，S、)和最佳当前周期最后接通边界位置信息 (Sn， ...，SO,以生成光源开-关控制信号D,(l:m,+a广l)到Dn(l:mn+an-l)。
以这个方式，第三类幅度到阵列编码器400 (C)具有避免光功率强度 的不均匀性、操作功率的不均匀性、和光源的操作温度的不均匀性的功能。
图4D是图示了被用作图3的幅度到阵列编码器的第四类幅度到阵列编 码器的构造的视图。第四类幅度到阵列编码器400 (C)具有避免光源的光 功率强度的不均匀性的功能。此外，第四类幅度到阵列编码器400 (C)包 括简单查找单元。
参考图4D，第四类幅度到阵列编码器400(D)包括随机数发生器407, 用于在每个周期以相等的概率来生成0到(T-l)之间的任意整数；查找单 元408，用于输出预先存储在由随机数发生器407的输出和输入电信号307 指定的地址中的n个当前周期最后接通边界位置信息(Sn，…，S,)和n个当前周 期首先接通边界位置信息(S'V，…，S",);以及n个解码器4(M(n)到4(M(1)。在第四类幅度到阵列编码器400 (D)中，n个解码器404(n)到404(1)的操作与 第一类幅度到阵列编码器400 (A)的那些操作相同。
随机数发生器407的输出范围T是依照用于根据本发明的光学无线发射 机的工程参数而确定的常数。在第四类幅度到阵列编码器400 (D)中，随 机数发生器407执行与第三类幅度到阵列编码器400 (C)中的n个寄存器 403(n)到403(1)(其输出最后周期最后接通边界位置信息(S'n, ...， S',))的操作 对应的操作。即，随机数发生器407可以用可均匀地输出0与(T-l )之间 的整数的任意设备来替换。例如，随机数发生器T可以用以T为模的计数器 来替换。
在第三类幅度到阵列编码器400 (C)中，大尺寸的存储设备被用于查 找单元，以便存储各种状态信息。然而，在第四类幅度到阵列编码器400(D) 中，具有变量T的地址大小的信息存储设备被用于查找单元，并且变量T被 唯一地确定。
在第四类幅度到阵列编码器400 (D)中，虽然查找单元408的查找信 息配置方法类似于第三类幅度到阵列编码器400 (D)的查找单元406的查 找信息配置方法，但是需要同时配置当前周期首先接通边界位置信息(S"n，
S'、)和当前周期最后接通边界位置信息(Sn, SO。
图5A是根据本发明的实施例的、图示了图4C的查找单元的存储器分
配图的配置的视图。
参考图5A，查找存储器500 (A)包括L个查找存储器页面501(0)到
501(L-l)。在其中最后周期最后接通边界位置信息(S'n,...,S',)被用作用于查找
的状态信息的情况下，基于输入电信号X的大小和光源的数目来将数L确
定为<formula>formula see original document page 22</formula>
根据输入电信号X的动态范围来确定一个页面的存储器空间。第一查找 存储器页面501 (0)具有flm,行，并且每个行存储与具体输入电信号对应的
<formula>formula see original document page 22</formula>
当前周期最后接通边界位置信息(Sn，...，S,)。例如，针对在第一查找存储器页
面501 (0)的第O行中存储的信息，在其中最后周期最后接通边界位置信息 (S'n, ...， S、)是(0, O)并且输入电信号307的大小是0的情况下，当前周期最后接通边界位置信息(Sn，…，S,)变成(O,…，0),其与最后周期最后接通边界位 置信息(S'n，...， S',)相同。
第一查找存储器页面501 (0)的地址是fl，—1，其中存储了用于提供
与输入电信号的最大值fl，-l最接近的光功率强度的当前周期最后接通边
界位置信息(Sn,…，S,)。
第二到最后查找存储器页面501 ( 1 )到501(L-l)的每个具有f^,行，并
且每个行根据与第一查找存储器页面501 (O)相同的原理来存储当前周期最 后接通边界位置信息(Sn,…，S,)。
图5B是根据本发明的实施例的、图示了图4D的查找单元的存储器分 配图的配置的碎见图。
参考图5B，查找存储器500 (B)包括T个查找存储器页面502(0)到 502(T-l)。数目T是基于在实现根据本发明的光学无线发射机时光源的驱动 负载而确定的变量。查找存储器500 (B)的页面配置方法与图5B的查找存 储器500 (A)的页面配置方法相同，除了利用最后周期最后接通边界位置 信息(Sn,…，SO和当前周期首先接通边界位置信息(S"n, S'、)来构建要查找 和输出的信息之外。
由于可任意地选择查找存储器页面的数目T，所以与图5A的查找存储 器500 ( A)相比，可以用相对小量的查找存储器页面来构建查找存储器500 (B)。
在根据本发明的光学无线发射机中，可通过使用小量的连接端子和线路 来连接大量的光源和驱动器，从而可能实现具有简单结构的廉价光学无线发射机。
此外，在根据本发明的光学无线发射机中，可以通过仅接通和关断具有 各种光功率强度的光源来生成任意的模拟光功率，从而可能实现高功率效率 的光学无线发射机。
此外，根据本发明，即使在使用具有不均匀光功率特性的多个光源的情 况下，也可能实现具有线性操作特性的光学无线发射机。领域的技术人员将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种改变，而不脱 离由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。 工业适用性
本发明涉及一种光学通信设备，并具体地，涉及一种能够以高功率效率 来传送光学信号的光学无线发射机。在根据本发明的光学无线发射机中，可 通过使用小量的连接端子和线路来连接大量的光源和驱动器，从而可能实现 具有简单结构的廉价光学无线发射机。
权利要求
1.一种高功率效率光学无线发射机，包括幅度到阵列编码器，用于将从基带调制器输入的电信号的幅度转换为光源控制信号，以生成与该电信号对应的光学输出功率；光源驱动器组，用于基于所述幅度到阵列编码器的光源控制信号来驱动光源；以及MMRS(修正的混合基数系统)或MMRR(具有冗余的修正的混合基数系统)光源组，由光源驱动器组驱动，以生成不同的光功率强度。
2. 根据权利要求1的高功率效率光学无线发射机，其中MMRS光源组包4舌n个光源组，其中所述n个光源组的第一光源组包括mrl个第一单位光源，并且第一单位光源的相对光功率强度是1，其中所述n个光源组的第二光源组包括m2-l个第二单位光源，并且第二单位光源的相对光功率强度是m!;其中所述n个光源组的第k光源组包括mk-l个第k单位光源，并且第k单位光源的相对光功率强度是ilf m,;其中所述n个光源组的第n光源组包括nvl个第n单位光源，并且第n单位光源的相对光功率强度是"ri附,；以及其中n、 m,、 m2、 mk和nin是任意的自然数，并且MMRS光源组通过控制单位光源的开-关来生成具有范围为从0到(j"^,-1 )的任意整数的光功率强度。
3. 根据权利要求1的高功率效率光学无线发射机，其中所述MMRR光源组包括n个光源组，其中所述n个光源组的第一光源组包括m,+a,-l个第一单位光源，并且第一单位光源的相对光功率强度是1,其中所述n个光源组的第二光源组包括m2+oi2-l个第二单位光源，并且第二单位光源的相对光功率强度是m1;其中所述n个光源组的第k光源组包括mk+(Xk-l个第k单位光源，并且第k单位光源的相对光功率强度是行m,;》=1其中所述n个光源组的第n光源组包括mn+an-l个第n单位光源，并且第n单位光源的相对光功率强度是fi'w,;以及其中n、 m,、 m2、 mk、 mn、 a,、 a2、 oik和an是任意的自然数，并且MMRR光源组通过控制单位光源的开-关来生成具有范围为从0到(ft，-1 )的任意整数的光功率强度。
4.根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中，与使用单独驱动的光源的光学无线发射机相比，按指数规律地减少在MMRS或MMRR
5. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，通过并联、串联、或者并联和串联二者地连接单位光源，来构建每个光源组的每个单位光源。
6. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器包括n-1个输入转换器，用于将所述电信号转换为MMRS记数法电信号；n个模加法器，用于基于MMRS记数法电信号的位信息(Qn， ...， Q2, R,)和最后周期最后接通边界位置信息(S'n,…，S'O来计算MMRS记数法电信号的当前周期最后接通边界位置信息(Sn, ...， S,);n个寄存器，用于存储当前周期最后接通边界位置信息；以及n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和最后周期最后接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
7. 根据权利要求6的高功率效率光学无线发射机，其中每个模加法器通过使用模加法方法来计算当前周期最后接通边界位置信息；和其中所述模加法方法是将最后周期最后接通边界位置信息(S'k)相加到电信号的位信息(Qk或R!)、将该结果除以每个位的单位光源的数目(mk+(Xk-l)以获得余数、并将该余数输入到当前周期最后接通边界位置信息(Sk)的方法。
8. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中，生成用于驱动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器包括n-1个输入转换器，用于将所述电信号转换为MMRS记数法电信号；n个模加法器，用于基于MMRS记数法电信号的位信息(Qn, Q2, R,)和当前周期首先接通边界位置信息(S"n， ...， S、)来计算MMRS记数法电信号的当前周期最后接通边界位置信息(Sn，…，Sj);n个随机数发生器，用于生成当前周期首先接通边界位置信息； n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和当前周期首先 接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
9. 根据权利要求8的高功率效率光学无线发射机，其中每个模加法器通过使用模加法方法来计算当前周期最后接通边界 位置信息；和其中所述模加法方法是将当前周期首先接通边界位置信息(S"k)相加到 电信号的位信息(Qk或R0、将该结果除以每个位的单位光源的数目(mk+ak-l) 以获得余数、并将该余数输入到当前周期最后接通边界位置信息(Sk)的方法。
10. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中，生成用于驱 动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器包括查找单元，用于输出预先存储在由电信号和最后周期最后接通边界位置 信息(S'n, S',)所指定的信息存储器中的当前周期最后接通边界位置信息 (Sn,…，S0;n个寄存器，用于存储当前周期最后接通边界位置信息； n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和最后周期最后 接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
11. 根据权利要求10的高功率效率光学无线发射机， 其中查找单元的查找存储器页面的数量是通过电信号和光源的数目来确定的，其中每个查找存储器页面的存储器空间是通过电信号的动态范围来确 定的；以及其中每个查找存储器页面具有行，并且每行存储当前周期最后接通 边界位置信息(Sn，…，S,)。
12. 根据权利要求10的高功率效率光学无线发射机，其中所述查找单 元通过使用光源驱动器的驱动功率电压信息和光源组的温度信息来输出最 佳的当前周期最后接通边界位置信息(Sn,S0。
13. 根据权利要求12的高功率效率光学无线发射机， 其中当设置高功率效率光学无线发射机时，固定驱动功率电压信息，以及其中光源组的温度信息被存储在辅助存储器设备中，并且当操作温度改变时被加载到查找单元上。
14. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中，生成用于驱 动MMRS或MMRR光源组的光源控制信号的所述幅度到阵列编码器包括随机数发生器，用于生成用于确定查找开始位置的信号(0 T-1);查找单元，用于输出预先存储在由电信号和用于确定查找开始位置的信 号(O T-l)所指定的信息存储器中的当前周期最后接通边界位置信息(Sm…, Sj)和当前周期最后接通边界位置信息(S"n,S"O;以及n个解码器，用于基于当前周期最后接通边界位置信息和当前周期首先接通边界位置信息来生成用以控制单位光源的开-关的光源控制信号。
15. 根据权利要求14的高功率效率光学无线发射机，其中查找单元的查找存储器页面的数量是T，其中每个查找存储器页面的存储器空间是通过电信号的动态范围来确 定的；以及其中每个查找存储器页面具有A"7,行，并且每行存储当前周期最后接通/ = 1边界位置信息(Sn， ...， S,)和当前周期最后接通边界位置信息(S;…，S"!)。
16. 根据权利要求3的高功率效率光学无线发射机，其中所述随机数发 生器是相等地输出范围从1到T-1的整数的设备。
全文摘要
提供了一种高功率效率光学无线发射机，其能够解决低功率效率、由于非线性输出而导致的信号失真、大量的连接端子、和光源的光功率强度的不均匀性的问题。所述高功率效率光学无线发射机包括幅度到阵列编码器，用于将从基带调制器输入的电信号的幅度转换为光源控制信号，以生成与该电信号对应的光学输出功率；光源驱动器组，用于基于幅度到阵列编码器的光源控制信号来驱动光源；以及MMRS(修正的混合基数系统)或MMRR(具有冗余的修正的混合基数系统)光源组，由光源驱动器组驱动，以生成不同的光功率强度。
文档编号H04B10/17GK101682428SQ200880017130
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月21日 优先权日2007年3月22日
发明者朴泰俊, 李旺周, 田溶一, 金荣夫 申请人:韩国电子通信研究院