双二进制编码器及光双二进制传输设备的制作方法

专利名称：双二进制编码器及光双二进制传输设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用光双二制进传输方法的光双二进制传输设备。更具体地，本发明涉及一种执行并行处理的双二进制编码器和一种光双二进制传输设备。
背景技术：
通常，密集波复用(以下称为DWDM)光传输系统具有良好的通信效率，因为密集波复用可以通过单一光纤以不同的光波长传输具有多路复用信道的光信号。同样地，DWDM系统能够传输光信号，而不考虑传输速度。因此，目前DWDM系统广泛应用于超高速互联网网络，趋势表明了越来越多的业务量在这样的网络中进行传送。目前，使用的已知系统是能够使用DWDM技术通过单一光纤传输多于一百个信道的系统。而且，正积极进行各种研究以开发通过单一光纤同时传输多于200个40Gbps的信道、从而传输速度大于10T bps的系统。
然而，由于信道间的严重干扰和失真产生了一种对传输能力扩大的限制。当信道距离小于50GHz时，当使用由于数据业务量的快速增加和大于40Gbps数据的高速传输的要求而产生的传统的非归零码(NRZ)方法调制光强度时，这样的干扰可以呈现出来。同时，当二进制NRZ传输信号在光纤介质中传播时，由于传统的二进制NRZ传输信号的直流频率分量和高频分量在引起了非线性和弥散(dispersion)的调制中扩展，传输距离在大于10Gbps的高速传输中受到了限制。
目前，作为可以克服与由色散(chromatic dispersion)而产生的传输距离相关的限制的光传输技术，光双二进制技术已经获得了突出地位。与DWDM传输的其他形式相比，双二进制传输的一个主要优势是，当与通常的二进制传输相比时，缩减了传输谱。
此外，在弥散限制系统中，传输距离与传输谱带宽的平方成反比。例如，当传输谱减小1/2时，传输距离增加4倍。而且，由于在双二进制传输谱中抑制了载波频率，可以放松光纤中所激发的布里渊散射对光功率输出的限制。
图1是示出了一种传统的光双二进制传输设备的结构方块图。在下文中，将参照图1对传统的光双二进制传输设备进行描述。
在图1中，传统的双二进制传输设备包括多路复用器10、预编码器20、低通滤波器30、调制器驱动放大器40、用于输出载波的激光光源50以及马赫-曾德干涉仪型光强度调制器60。多路复用器10多路复用N个1-N信道的数据输入信号，从而输出多路复用后的信号，预编码器20对多路复用后的信号进行编码。低通滤波器30将从预编码器20输出的2电平NRZ电信号转换为3电平电子信号，并减小信号带宽。调制器驱动放大器40放大3电平电信号，从而输出光调制器驱动信号。
在典型的操作中，多路复用器10多路复用N个信道的输入信号，预编码器20编码多路复用后的信号。将从预编码器20输出的2电平二进制信号输入到低通滤波器30，低通滤波器30具有与2电平二进制信号的时钟频率的大约1/4相对应的带宽。对带宽的过度限制引起代码间的干扰，这种干扰将2电平二进制信号转变为3电平双二进制信号。
此外，调制器驱动放大器40放大3电平双二进制信号，从而将其作为马赫-曾德干涉仪型光强度调制器60的驱动信号。根据马赫-曾德干涉仪型光强度调制器60的驱动信号，从激光光源50输出的载波受到相位和光强度调制，然后将其作为2电平光双二进制信号输出。
图2是示出了当借助于图1所示的传统光双二进制传输设备传输具有0011 0101 1110 1010(35EA)的数据序列的信号时，输出的光信号的模式(pattern)和相移的视图。在图2中，数据输入信号变成‘0’的任何时候，将数据输入信号的相位移位π。
然而，根据图1所示的现有设备，在通过电低通滤波器产生3电平数据信号中，伪随机比特序列(以下称为PRBS)具有很大的影响。当PRBS的长度增加时，传输特征的恶化也增加，因此在实现系统中引起了很多困难。
此外，根据图1所示的现有设备，多路复用输入数据，通过预编码器编码多路复用后的数据。因此预编码器的速度必须随着数据传输速度的增加而增加。然而，在传统预编码器的情况下，其结构包括异或(XOR)门；时间延迟单元，用于将XOR门的输出信号延迟1数据比特，并反馈已延迟信号。所以，当使用高速数据信号时，由于时间延迟和XOR门的速度限制，操作高速预编码器是困难的。
图3是示出了另一种传统光双二进制传输设备的结构方块图。图4示出了在图3中的点①、②、③、④和⑤上的输出信号。
在图3中，传统的光双二进制传输设备包括多路复用器10、编码器70、耦合器或加法器80、调制器驱动放大器40、用于输出载波的激光光源50以及马赫-曾德干涉仪型光强度调制器60。多路复用器10多路复用N个信道的数据输入信号从而输出多路复用后的信号，编码器70对多路复用后的信号进行编码，从而使多路复用后的信号包括相位信息。耦合器80将已编码信号转换为3电平电子信号，调制器驱动放大器40放大3电平电子信号，从而输出光调制器驱动信号。
根据图3所示的传统光双二进制传输设备，没有使用低通滤波器和预编码器。代替地，为了使设备能够具有作为光双二进制信号主要特征的相移，编码器70从由多路复用器10中输出的多路复用后的数据信号①中输出具有未移动相位的数据②和需要相移的数据③。
通过耦合器80，将编码器70的输出信号②和③转换为3电平信号④，已转换的信号经过驱动放大器40通过光强度调制器60，然后作为具有相移的光双二进制信号⑤输出。
与图1中的设备相似，由于在图3中的光双二进制传输设备多路复用N个信道的输入信号，然后编码多路复用后的信号，该设备需要高速编码器。然而，由于构成编码器的电子组件的速度的限制，实现这样的高速编码器是困难的。

发明内容
因此，本发明提供了一种即使使用现有低速电子元件仍然可以获得高速的双二进制编码器，和一种使用该双二进制编码器的光双二进制传输设备。
本发明也提供了一种具有不受伪随机比特序列影响的传输特性的光双二进制传输设备。
此外，本发明提供了一种光双二进制传输设备，该设备可以抵抗波长弥散的问题，而无需使用现存反馈型预编码器和现存电低通滤波器。
为了完成前面所提及的项目，根据本发明，提供了一种双二进制编码器，包括判断单元，用于判断在N个信道的数据输入信号中存在奇数个还是偶数个‘0’；触发单元，当‘0’的个数为偶数时，触发判断单元的输出信号；中间信号产生单元，用于根据基于N个信道的预定信道的数据输入信号，确定是否移动其他信道的相位；以及相位分离单元，用于根据中间信号产生单元的输出信号和数据输入信号，将数据分为具有未移动相位的第一数据组和要求相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组。
根据本发明的一方面，提供了一种光双二进制传输设备，包括编码器，用于通过并行处理，将N个数据输入信号分为具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组；第一/第二多路复用器，用于分别对具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组进行多路复用；耦合器，用于耦合分别通过第一/第二多路复用器多路复用后的信号，从而输出3电平信号；光源，用于产生和输出光载波；以及光调制器，用于通过3电平信号，将光载波调制成光双二进制信号，并输出已调制的信号。


通过以下参照了附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中图1是示出了一种传统光双二进制传输设备的结构的方块图；
图2是示出了通过使用图1中的光双二进制传输设备而获得的输出信号的示例的视图；图3是示出了另一种传统光双二进制传输设备的结构的方块图；图4是示出了在图3中的点①、②、③、④和⑤上的输出信号的视图；图5是示出了根据本发明的第一方面的光双二进制传输设备的结构的方块图；图6是示出了根据本发明的执行并行处理的双二进制编码器的结构的视图；图7是示出了图6中的输入/输出信号的示例的视图；图8是示出了根据本发明的第二方面的执行并行处理的双二进制编码器的结构的视图；以及图9是示出了图8中的输入/输出信号的示例的视图。
具体实施例方式
下文中，将参照附图描述本发明。使用相同的参考数字表示与其他附图中相同的元件。在本发明的以下描述中，当其可能使本发明的主体不清楚时，将省略对已知功能和结构的详细描述。
图5是示出了根据本发明的第一方面的光双二进制传输设备的结构的方块图。在图5中，根据本发明的光双二进制传输设备包括编码器100、第一和第二多路复用器200和300、耦合器或加法器400、驱动放大器500、用于输出载波的激光光源600以及马赫-曾德干涉仪型光强度调制器700。编码器100编码N个数据输入信号，第一和第二多路复用器200和300多路复用已编码信号。耦合器400耦合从第一和第二多路复用器200和300输出的信号，驱动放大器500放大耦合器400的输出信号。
编码器100通过并行处理编码N个信道的数据输入信号。
图6是示出了根据本发明第一方面的执行并行处理的双二进制编码器800的结构的视图，表示了其中要进行多路复用的输入信道的数量为4(4n+1到4n+4)的情况。从图6中可以发现，第一和第二多路复用器200和300同图5中的一样，将编码器100的输出信号输入其中。
参照图6，当输入信号是a4n+1、a4n+2、a4n+3和a4n+4时，可以通过对信号‘a4n+1’和以1数据比特时间延迟信号‘b4n+4’而获得的信号进行异或来获得信号‘b4n+1’，然后借助于非门对已异或的信号取非。可以通过对信号‘b4n+1’和信号‘a4n+2’进行异或，获得信号‘b4n+2’，然后借助于非门对已异或的信号取非。可以按照与上述相同的方式获得信号‘b4n+3’和‘b4n+4’。所以，执行以下逻辑操作b4n+1＝～(a4n+1b4(n-1)+4)＝～(a4n+1b4n)b4n+2＝～(a4n+2～(a4n+1b4n))＝～(a4n+2b4n+1)b4n+3＝～(a4n+3～(a4n+2～(a4n+1b4n)))＝～(a4n+3b4n+2)b4n+4＝～(a4n+4～(a4n+3～(a4n+2～(a4n+1b4n))))＝～(a4n+4b4n+3)在逻辑关系式中，每个信号‘bn’是用于无论何时当输入信号变成‘0’时，触发输入信号的信号。在将输入信号an转换为光双二进制信号中，使用信号‘bn’将光双二进制信号分为具有未移动相位的信号和具有180°移动相位的信号。也就是说，可以将信号‘bn’和输入信号‘an’进行与运算以最后获得信号‘cn’和‘dn’。
在图6中，可以使用d触发器(D-FF)将时间延迟1数据比特，可以将另一个异或门插入到其中不使用异或门补偿在异或门的时间延迟的路径中。在这样的情况下，通过将“0”电平信号输入到异或门的一个输入，可以补偿时间延迟而没有信号差异。
参照图5和6，当通过并行处理获得的信号‘cn’和‘dn’分别借助于第一和第二多路复用器200和300进行时间复用时，将多路复用后的信号分别分为未移动相位和需要180°相移的数据，类似于图4中的信号②和③。
通过耦合器400，将具有不同相位的信号②和③转换为3电平信号④，通过驱动放大器500放大3电平信号④。结果，将放大后的信号作为马赫-曾德干涉仪型光强度调制器700的驱动信号。
参考图5，根据马赫-曾德干涉仪型光强度调制器700的驱动信号，相位调制和强度调制从激光光源600输出的载波，然后将其作为2电平光双二进制信号⑤输出。
图7示出了当输入信号是‘1101011110010100’时，图6中的输入/输出信号。在图7中，如果时间复用输入信号a4n+1到a4n+4，则多路复用后的信号等于图4中的输入信号。如果分别时间复用通过并行处理而获得的信号‘cn’和‘dn’，则多路复用后的信号等于图4中的两个输出信号②和③。也就是说，可以按照与图6所示相同的方式执行编码。
根据本发明的第一方面，可以轻松实现双二进制编码器800。然而，当输入信号数量‘n’增加时，累积了出现在异或门的时间延迟。所以，可能出现长于1数据比特的时间延迟。因此，当输入数据的数量小时，本发明的第一方面更加有效。
由于来自上一个异或门的反馈的存在引起了对输入信号数量的这种限制。如果反馈不存在，则输入信号的数量不受限制。此外，同时处理了多个输入，从而即使使用低速元件也可以产生所希望的信号。
图8是示出了根据本发明的第二方面的执行并行处理的双二进制编码器的结构的视图，图9是示出了图8中的输入/输出信号的例子的视图。
根据图8所示类型的双二进制编码器，使用前反馈方法从而不限制输入信号的数量。为了描述方便，下面将对其中输入信号的数量N为4的示例进行描述。
参照图8，双二进制编码器900包括判断单元910、触发单元920、中间信号产生单元930、相位分离单元940和时钟信号CLK。
参照图8和9，判断单元910判断在N个输入信号中存在奇数个或偶数个‘0’。例如，当输入信号的数量N是偶数时，判断单元910根据在N个输入数据中的‘0’的总数，输出‘0’或‘1’。图9示出了上述信号的示例。判断单元910具有其中异或门以金字塔的形式相互连接的结构。如果输入信号的数量增加，则异或门的数量也增加。当输入信号的数量N是4的时，判断单元910包括3个异或门，也就是XOR1、XOR2和XOR3。
当判断单元910的输出数据是‘0’时(即，当输入信号中的‘0’的个数为偶数时)，触发单元920触发判断单元910的输出信号。触发单元920包括与门AND1和反转触发器(以下称为T-FF)，并将判断单元910的信号和时钟信号CLK进行与计算。此外，当产生第n个输出信号b4n+4时，触发单元920使已进行了与计算的的信号通过T-FF。然后，将通过把判断单元910的信号和时钟信号CLK进行与运算而获得的信号输入到T-FF，对输入信号的触发出现在输入数据的每个上升沿(在图9中以箭头标注)。
基于包括几个异或门(即XOR4、XOR5和XOR6)和非门的N个信道中的第n个输出信号b4n+4，根据输入信号an，中间信号产生单元930确定其他信道的相位。
当将由中间信号产生单元930产生的中间信号b4n+1到b4n+4以及输入信号转换为光双二进制信号时，相位分离单元940将光双二进制信号分为具有未移动相位的信号和具有180°相移的信号。可通过多个与门AND2到AND9实现相位分离单元940。
当借助于多路复用器200和300分别时间复用通过上述步骤获得的输出信号cn和dn时，可以获得如图9所示的输出信号(即MUX 1输出和MUX 2输出)。此外，输出信号等于图4中的输出信号信号②和信号③。
根据图8所示类型的双二进制编码器，为了补偿当信号通过异或门时所出现的时间延迟，可以将其中将‘0’施加于一个输入的另一异或门插入到双二进制编码器中，类似于第一实施例的双二进制编码器。
此外，为了补偿在与门的时间延迟，可以将具有向其输入了‘1’的一个输入的另一与门插入到双二进制编码器中。此外，为了补偿由于T-FF而造成的时间延迟，可以采用D-FF以补偿时间延迟。
根据上述本发明的双二进制编码器，在执行时间复用前，通过并行处理来执行编码。所以，即使使用现有低速电子元件，仍然可以防止由于高速数据而引起的瓶颈产生。
此外，不使用现有的反馈型编码器，从而不限制输入数据的数量。
根据本发明，当借助于双编码器获得光双二进制传输设备时，无需高速预编码器。此外，根据本发明的双二进制编码器输出双具有反相特征的双二进制信号，而不使用电低通滤波器，因此除去了由于伪随机比特序列所(PRBS)而产生的影响。
尽管已经参照特定的优选实施例，示出并描述了本发明，本领域的技术人员应当清楚的是，在不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以在形式和细节上对其进行多种改变。
权利要求
1.一种双二进制编码器，包括判断单元，用于判断在N个信道的数据输入信号中存在奇数个还是偶数个‘0’；触发单元，用于当‘0’的个数为偶数时，触发判断单元的输出信号；中间信号产生单元，用于根据基于N个信道的预定信道的数据输入信号，确定是否移动除了所述N个信道以外的其他信道的相位；以及相位分离单元，用于根据中间信号产生单元的输出信号和数据输入信号，将数据分为具有未移动相位的第一数据组和要求相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组。
2.按照权利要求1所述的双二进制编码器，其特征在于判断单元包括以金字塔型相互连接的多个异或(XOR)门，从而当N个信道的数据输出信号中的‘0’的总数是偶数时，判断单元输出‘0’或‘1’。
3.按照权利要求1所述的双二进制编码器，其特征在于触发单元包括与门，用于将判断单元的输出信号和时钟信号进行与运算；以及T-FF，用于在与门的输出信号的每个上升沿触发与门的输出信号。
4.按照权利要求1所述的双二进制编码器，其特征在于中间信号产生单元对触发单元的输出信号取非，以便对数据输入信号和取非后的输出信号进行异或运算(XOR)，然后再次对异或后的信号和数据输入信号进行异或运算。
5.按照权利要求1所述的双二进制编码器，其特征在于相位分离单元包括2N个与门，以便对由中间信号产生单元产生的N个中间信号和N个数据输入信号进行与运算。
6.一种双二进制编码器，包括N个异或门，用于分别接收数据信号aNn+1到aNn+N；连接到异或门的输出接线端的N个非门；N个第一与门，用于将数据信号aNn+1到aNn+N和N个异或门的输出信号分别进行与计算；N个第二与门，用于将数据信号aNn+1到aNn+N和N个非门的输出信号分别进行与计算；以及与第n个非门的输出接线端相连的延迟器，其中将延迟器的输出信号反馈给向其输入数据信号aNn+1的异或门。
7.按照权利要求6所述的双二进制编码器，其特征在于N个第一与门和N个第二与门分别将数据信号aNn+1到aNn+N分为具有未移动相位的第一信号组和要求相移的第二信号组。
8.按照权利要求6所述的双二进制编码器，其特征在于N包括4。
9.一种光双二进制传输设备，包括编码器，用于通过并行处理，将N个数据输入信号分为具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组；第一/第二多路复用器，用于分别对具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组进行多路复用；耦合器，用于耦合分别通过第一/第二多路复用器多路复用后的信号，从而输出3电平信号；光源，用于产生和输出光载波；以及光调制器，用于通过3电平信号，将光载波调制成光双二进制信号，并输出已调制的信号。
10.按照权利要求9所述的光双二进制传输设备，其特征在编码器包括判断单元，用于判断在N个信道的数据输入信号中存在奇数个还是偶数个‘0’；触发单元，用于当‘0’的个数为偶数时，触发判断单元的输出信号；中间信号产生单元，用于根据基于N个信道的预定信道的数据输入信号，确定是否移动除了所述N个信道以外的其他信道的相位；以及相位分离单元，用于根据中间信号产生单元的输出信号和数据输入信号，将数据分为具有未移动相位的第一数据组和要求相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组。
11.按照权利要求9所述的光双二进制传输设备，其特征在于还包括驱动放大器，用于放大作为光调制器的驱动信号的3电平信号。
12.一种双二进制编码方法，包括以下步骤(a)使用判断单元判断在N个信道的数据输入信号中存在奇数个还是偶数个‘0’；(b)当‘0’的个数为偶数时，触发判断单元的输出信号；(c)使用中间信号产生单元，根据基于N个信道的预定信道的数据输入信号，确定是否移动除了N个信道以外的其他信道的相位；以及(d)使用相位分离单元，根据中间信号产生单元的输出信号和数据输入信号，将数据分为具有未移动相位的第一数据组和要求相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于在步骤(c)中，中间信号产生单元对触发单元的输出信号取非，以便对数据输入信号和取非后的输出信号进行异或运算(XOR)，然后再次对异或后的信号和数据输入信号进行异或运算。
14.按照权利要求12所述的方法，其特征在于步骤(a)中的判断单元包括以金字塔型相互连接的多个异或(XOR)门，其中当N个信道的数据输出信号中的‘0’的总数是偶数时，判断单元输出‘0’或‘1’。
15.按照权利要求12所述的方法，其特征在于步骤(d)中的相位分离单元包括2N个与门，其中相位分离单元对由中间信号产生单元产生的N个中间信号和N个数据输入信号进行异或(XOR)运算。
16.一种用于提供光双二进制传输设备的方法，包括以下步骤(a)由编码器通过并行处理，将N个数据输入信号分为具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组，并输出已分离的第一和第二数据组；(b)由第一/第二多路复用器分别多路复用具有未移动相位的第一数据组和需要相移的第二数据组；(c)耦合分别通过第一/第二多路复用器进行了多路复用的信号，从而输出3电平信号；(d)产生和输出光载波；以及(e)通过步骤(c)所述的3电平信号，将光载波调制成光双二进制信号，并输出已调制的信号。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于还包括放大所述3电平信号从而提供驱动信号以驱动光调制器的步骤。
全文摘要
一种双二进制编码器执行并行处理和一种使用该编码器以提高传输能力的光双二进制传输设备。所述双二进制编码器包括判断单元，用于判断在N个信道的数据输入信号中存在奇数个还是偶数个‘0’；触发单元，用于当‘0’的个数为偶数时，触发判断单元的输出信号；中间信号产生单元，用于根据基于N个信道的预定信道的数据输入信号，确定是否移动除了所述N个信道以外的其他信道的相位。相位分离单元，用于根据中间信号产生单元的输出信号和数据输入信号，将数据分为具有未移动相位的第一数据组和要求相移的第二数据组。然后，输出已分离的第一和第二数据组。
文档编号H04B10/06GK1595843SQ200410038639
公开日2005年3月16日 申请日期2004年4月27日 优先权日2003年9月8日
发明者金晟基, 李汉林, 黄星泽 申请人:三星电子株式会社