專利名稱：自適應高功效接收器架構、處理方法和系統的制作方法
技術領域：
本申請涉及光學接收器，更具體地講，涉及光學接收器中的功耗。
背景技術：
在典型的光學接收器應用中，輸入光學功率在6_20dB之間變化，較低范圍更多存在于多模光纖鏈路中并且較高范圍更多存在于單模光纖中。為了適應這種大的動態范圍， 接收器被設計為提供足夠的增益以針對最低指定光學輸入功率產生強的數字輸出。另外， 輸出信號線性的保持也是重要問題。因此，為了保留輸出信號線性，光學接收器使用獨立于輸入信號強度的可變增益放大器或自動增益控制。

發明內容
一個實施例涉及一種處理光信號的方法。根據該方法，把光信號轉換成電壓信號并放大該電壓信號。另外，監測信號強度和/或信號質量參數并產生信號強度和/或信號質量參數的指示。另外，基于所述指示針對所述轉換和/或所述放大調整增益和/或工作帶寬以降低光學接收器的功耗。另一實施例涉及一種包括計算機可讀程序的計算機可讀存儲介質。該計算機可讀程序當在計算機上執行時使計算機監測光信號強度和/或光信號質量參數并產生光信號強度和/或光信號質量參數的指示。所述計算機可讀程序還使計算機基于所述指示調整互阻抗放大器和/或限幅放大器上的增益和/或工作帶寬以降低光學接收器的功耗。另一實施例涉及一種用于處理光信號的接收器系統。該接收器系統包括轉換模塊，被構造為把光信號轉換成電壓信號。另外，該接收器系統還包括放大器，被構造為放大所述電壓信號以使得該電壓信號在數字邏輯部件的可操作范圍內。另外，該接收器系統包括監測器，被構造為監測信號強度和/或信號質量參數。該監測器還被構造為產生信號強度和/或信號質量參數的指示。該接收器系統還包括控制器，被構造為基于所述指示調整所述轉換模塊和/或放大器上的增益和/或工作帶寬以降低該接收器系統的功耗。另一實施例涉及一種用于處理光信號的接收器裝置。該接收器裝置包括光電二極管，被構造為把光信號轉換成電流信號。另外，該接收器裝置還包括互阻抗放大器，可操作地耦接到光電二極管并被構造為把電流信號轉換成電壓信號。此外，該接收器裝置包括 限幅放大器，可操作地耦接到互阻抗放大器并被構造為放大所述電壓信號以使得該電壓信號在數字邏輯部件的可操作范圍內。另外，該接收器裝置還包括監測器，被構造為監測信號強度和/或信號質量參數并產生信號強度和/或信號質量參數的指示。另外，該接收器裝置包括控制器，被構造為基于所述指示在所述互阻抗放大器或所述限幅放大器中的至少一個上調整增益和/或工作帶寬以降低該接收器裝置的功耗。通過下面結合附圖閱讀的說明性實施例的詳細描述，這些和其它特征和優點將會
變得清楚。


本公開將在下面參照附圖對優選實施例的描述中提供細節，在附圖中圖1是大功耗、非自適應光學接收器電路/系統的框圖/流程圖。圖2是詳細示出基于輸入光信號強度和/或輸入光信號質量參數通過控制邏輯實施例在限幅放大器和/或互阻抗放大器上應用的增益/帶寬的曲線圖。圖3是詳細示出基于輸入光信號強度和/或輸入光信號質量參數的光學接收器實施例的功耗的曲線圖。圖4是詳細示出基于輸入光信號強度和/或輸入光信號質量參數的另一光學接收器實施例的功耗的曲線圖。圖5是示例性光學接收器電路/系統實施例的框圖/流程圖。圖6是另一示例性光學接收器電路/系統實施例的框圖/流程圖。圖7是具有可調整負載和可調整電流偏置的示例性放大器實施例的圖。圖8是被構造為多級放大器的示例性放大器實施例的圖。圖9是用于處理光信號的示例性方法實施例的流程圖。
具體實施例方式與典型光學接收器應用關聯的一個問題是在輸入信號強的某些情況下，在接收器中消耗了超過必要程度的功率。例如，如上所述，這種光學接收器應用相對較大的增益以確保適應大動態范圍的輸入光學功率。另外，接收器還采用可變增益放大器或自動增益控制以保持輸出信號線性。因為可變增益放大器被設計為根據輸出信號線性調整增益，所以增益不依賴于輸入強度。結果，當接收到強光學輸入信號時，雖然較低增益足以滿足輸出信號的系統規格，但這些接收器仍然應用相對較大的增益。這樣，光學接收器消耗超過正確處理輸入信號所需的功率。然而，在某些情況下，由于傳輸信號的環境的特性，能夠提高功效。例如，當在100 米的距離或者更短地在例如光學多模3 (0M3)光纖上傳輸光信號時，信號線性受到的影響可忽略不計。因此，在這些類型的情況下，控制邏輯能夠自適應地調整增益以優化在接收器處的功耗而不會損害信號線性。根據一個或多個實施例，接收器能夠專門針對功耗最小化而設計增益調整，由于這些類型的系統中的光學互連的長度短(例如，小于100m)和高信號完整性從而這是可能的。因為信號線性不是關心的問題，所以本發明原理的實施例使用與已知可變增益放大器和已知自動增益放大器相比復雜程度較低并且消耗功率較少的電路設計。本領域技術人員應該理解，本發明的各方面可以實現為系統、方法或計算機程序產品。因此，本發明的各方面可以采用通常全部可在本文稱為“電路”、“模塊”或“系統”的完全硬件實施例、完全軟件實施例(包括固件、常駐軟件、微碼等)或組合軟件和硬件方面的實施例的形式。另外，本發明的各方面可以采用在其上具有計算機可讀程序代碼的一個或多個計算機可讀介質中實現的計算機程序產品的形式。可以使用一個或多個計算機可讀介質的任何組合。計算機可讀介質可以是計算機可讀信號介質或計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質例如可以是但不限于電子、磁、 光學、電磁、紅外或半導體系統、設備或裝置或者前述各項的任何合適的組合。計算機可讀存儲介質的更具體的例子(非窮舉列表)將包括下述各項具有一個或多個線的電連接、便攜式計算機盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器 (EPR0M或閃存)、光纖、便攜式壓縮盤只讀存儲器(CD-ROM)、光學存儲裝置、磁存儲裝置或前述各項的任何合適的組合。在該文檔的上下文中，計算機可讀存儲介質可以是能夠包含或存儲由指令執行系統、設備或裝置使用或結合指令執行系統、設備或裝置使用的程序的任何有形介質。計算機可讀信號介質可包括例如基帶中或作為載波的一部分的嵌入了計算機可讀程序代碼的傳播數據信號。這種傳播信號可采用各種形式中的任何形式，包括但不限于電磁信號、光信號或者它們的任何合適的組合。計算機可讀信號介質可以是并非計算機可讀存儲介質并且能夠傳送、傳播或傳輸由指令執行系統、設備或裝置使用或結合指令執行系統、設備或裝置使用的程序的任何計算機可讀介質。可以使用任何合適的介質(包括但不限于無線、有線、光纖纜、RF等或前述各項的任何合適的組合)傳輸計算機可讀介質上包含的程序代碼。可以按照一種或多種編程語言的任何組合編寫用于執行本發明的各方面的操作的計算機程序代碼，所述編程語言包括面向對象編程語言，諸如JaVa、Smalltalk、C++等； 和常規的過程編程語言，諸如“C”編程語言或類似編程語言。程序代碼可以完全在用戶的計算機上執行、部分在用戶的計算機上執行、作為獨立軟件包執行、部分在用戶的計算機上并且部分在遠程計算機上執行或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在后一情形中，遠程計算機可以通過任何類型的網絡(包括局域網(LAN)或廣域網(WAN))連接到用戶的計算機，或者可以(例如，使用互聯網服務提供商通過互聯網)連接到外部計算機。以下參考根據本發明實施例的方法、設備(系統)和計算機程序產品的流程圖和/ 或框圖描述本發明的各方面。應該理解，流程圖和/或框圖中的每個框以及流程圖和/或框圖中的框的組合能夠由計算機程序指令實現。這些計算機程序指令可被提供給通用計算機、專用計算機或者其它可編程數據處理設備的處理器，以產生一臺機器，從而指令(所述指令經計算機或者其它可編程數據處理設備的處理器執行)產生用于實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的裝置。這些計算機程序指令也可存儲在計算機可讀介質中，該計算機可讀介質能夠指示計算機、其它可編程數據處理設備或其它裝置按照特定的方式發揮作用，從而存儲在計算機可讀介質中的指令產生一種制造產品，所述制造產品包括實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的指令。計算機程序指令也可被加載到計算機、其它可編程數據處理設備或其它裝置上， 以使得在所述計算機、其它可編程設備或其它裝置上執行一系列的操作步驟以產生計算機實現的過程，從而在該計算機或其它可編程設備上執行的指令提供用于實現流程圖和/或框圖的一個或多個框中指定的功能/動作的處理。附圖中的流程圖和框圖示出根據本發明各種實施例的系統、方法和計算機程序產品的可能實現方式的架構、功能和操作。在這個方面，流程圖或框圖中的每個框可代表包括用于實現指定的邏輯功能的一個或多個可執行指令的代碼的模塊、段或一部分。還應該注意的是，在一些另外的實現方式中，框中標注的功能可以不按附圖中標注的次序執行。例如，事實上，根據涉及的功能，連續示出的兩個框可以基本上同時執行，或者這些框有時候可以以相反的次序執行。還應該注意的是，框圖和/或流程圖中的每個框以及框圖和/或流程圖中的框的組合能夠由執行指定的功能或動作的基于專用硬件的系統或專用硬件和計算機指令的組合實現。如本文所述的電路可以是集成電路芯片的設計的一部分。芯片設計可以按照圖形計算機編程語言創建并存儲在計算機存儲介質(諸如，盤、帶、物理硬盤驅動器或者諸如存儲訪問網絡中的虛擬硬盤驅動器)中。如果設計者不制造芯片或者用于制造芯片的光刻掩模，則設計者可通過物理方式(例如，通過提供存儲該設計的存儲介質的拷貝)或者以電子方式(例如，通過互聯網)直接或間接地把得到的設計發送給這種實體。存儲的設計隨后被轉換成用于光刻掩模的制造的合適格式(例如，GDSII)，它通常包括將要在晶片上形成的當前芯片設計的多個拷貝。光刻掩模被用于限定將要被蝕刻或者以其它方式加工的晶片 (和/或晶片上的層)的區域。如本文所述的方法可用于集成電路芯片的制造。所得到的集成電路芯片能夠由制造商以原始晶片形式(即，作為具有多個未封裝芯片的單個晶片)、作為裸芯片或者以封裝形式分發。在后一情況下，芯片安裝于單芯片封裝(諸如具有附于母板或其它更高級載體的引線的塑料載體)或者多芯片封裝(諸如具有表面互連或埋入式互連或者這兩者的陶瓷載體)。在任何情況下，芯片隨后與其它芯片、分立電路元件和/或其它信號處理裝置集成作為(a)中間產品(諸如，母板)或者(b)最終產品的一部分。最終產品可以是包括集成電路芯片的任何產品，從玩具和其它低端應用到具有顯示器、鍵盤或其它輸入裝置和中央處理器的高級計算機產品。現在，參照在其中相似標號代表相同或相似元件的附圖，首先參照圖1，示出大功耗非自適應光學接收器電路/系統100。接收器100可包括由電壓Vpd供電的光電二極管 (PD) 102, PD 102可接收光信號并把光信號轉換成電流。進而，由電壓Vdd TIA供電并可操作地耦接到光電二極管102的互阻抗放大器(TIA) 104可把該電流轉換成電壓信號，由電壓 Vdd u供電的一個或多個限幅放大器(LA) 106能夠對該電壓信號應用增益。由電壓Vdd to供電并可操作地耦接到LA 106的輸出緩沖器108可接收放大的信號并且可沿著受控阻抗互連或者傳輸線110把信號輸出到電接收器112。如圖1中所示，該信號能夠被提供給可操作地耦接到電接收器112的邏輯電路114。這里，在光學接收器100中，光學接收器功耗的很大部分發生在后置放大器(PA) 部件中，所述PA部件由處理TIA的輸出以提供給邏輯部件114的部件表示。PA的功能是從 TIA取得輸出信號(該輸出信號能夠低至幾mV)并使其變為全數字邏輯電平( 300mV)。 這里，TIA的輸出與輸入信號成比例。如上面所討論的，在光學輸入功率高的情況下，PA是冗余的并且增益變得過大，導致浪費功耗。根據本發明原理的各方面，根據輸入光學功率自適應地控制PA中的某些元件的增益和/或帶寬能夠在單通道或多通道架構中實現節電。如上面所討論的，在發送器和光學接收器之間的距離相對較短(例如，小于100m)并且發送器和接收器之間的光學互連具有高信號完整性的環境(諸如，0M3光纖鏈路)中，光學接收器能夠應用增益的這種自適應調整。在這些類型的情形中，信號功率電平相對較高并且信號線性受到的影響可忽略不計。 此外，在光學輸入信號強的這些環境中，PA的速度性能也能夠用來換取功耗。換句話說，接收器能夠減小PA的電壓的工作范圍(帶寬)以實現節電。如本文中在以下進一步所討論的，控制邏輯模塊可響應于強光學輸入信號而減小PA的增益和/或帶寬以節電。另外，控制邏輯模塊可把PA的增益和/或帶寬設置為高水平或最大水平以提供高靈敏度。特別地，如圖2-4中以圖形方式所示，控制邏輯能夠基于輸入光功率管理由PA消耗的功率。圖2的繪圖150示出控制邏輯可基于輸入光信號功率應用于LA 106的增益。控制邏輯能夠另選地或者附加地以它可基于輸入功率信號調整增益的相同方式調整帶寬。換句話說，控制邏輯可在信號強時降低帶寬并且可響應于檢測到弱信號而升高帶寬。針對不同輸入光信號功率的光學接收器的功耗顯示在圖3和4中。例如，當控制邏輯根據繪圖150 應用增益和/或帶寬時，光學接收器的功耗在緩沖器功率固定時如圖3的繪圖152中所述并且在其它情形下如圖4的繪圖154中所述。例如，繪圖IM能夠對應于利用集成光子學的光學接收器，其中省略了傳輸線110和電接收器112。在這種情形下節電甚至更多，因為不存在例如50ohm緩沖器的固定功耗。如繪圖152和154中所示，與典型光學接收器相比， 當輸入光信號功率高時，功耗顯著降低。應該注意的是，與基于輸入光信號功率調整增益和/或帶寬相對，控制邏輯還能夠基于信號質量參數調整增益和/或帶寬。例如，信號質量參數可以是信號質量、誤碼率、 包完整性、開眼(eye opening)參數或者這些參數的組合。這里，控制邏輯能夠以它參照輸入光信號強度調整增益和/或帶寬的相同方式參照信號質量參數調整增益和/或帶寬。例如，圖2中的繪圖150的橫坐標軸可以是信號質量參數。此外，控制邏輯能夠基于輸入光信號強度和信號質量參數的組合調整增益和/或帶寬。另外，還應該理解，雖然控制邏輯已被描述為根據信號強度和/或信號質量參數調整LA的增益和/或帶寬，但控制邏輯的實施例能夠以相同的方式根據信號強度和/或信號質量參數調整TIA的增益和/或帶寬。例如，在繪圖150中參考的增益能夠另選地或者附加地應用于TIA，并且對繪圖152-1M中示出的功耗具有相同或相似的效果。在繼續參照圖1的同時現在參照圖5，示出了示例性光學接收器電路/系統實施例 200。應該理解，電路/系統200可以以硅(Si)互補金屬氧化物半導體(CM0Q電路、硅鍺 (SiGe)電路、雙極電路、砷化鎵(GaAs)電路、磷化銦(InP)電路、氮化鎵(GaN)電路或其它半導體技術實現。另外，電路/系統200可實現于包括一些或全部光學部件的完全集成或混合集成收發器加邏輯芯片。除了 TIA 204和/或LA206能夠在監測器216的幫助下根據控制邏輯模塊218的指示工作之外，電路/系統200能夠包括參照電路/系統100在上面描述的相同元件。例如，控制邏輯218能夠如以上所討論地調整LA 206和/或TIA 204的增益和/或帶寬。例如，控制邏輯218能夠在輸入光信號功率和/或信號質量參數高時把LA 206和/或TIA 204的增益和/或帶寬調整為低，并且能夠在輸入光信號功率和/或信號質量參數低時把 LA 206和/或TIA 204的增益和/或帶寬調整為高。監測器216可被構造為通過測量在 LA的輸入處的電壓信號來監測在TIA 204和LA 206之間的互連處的輸入光信號強度和/ 或信號質量參數。監測器216還可以被構造為通過測量在TIA 204的輸入處的電流信號來監測在PD 102和TIA 204之間的互連處的輸入光信號強度和/或信號質量參數。當監測器216測量信號強度時，監測器216的輸出能夠與在接收器的輸入處的光學調制幅度成比例。另外，如以上所討論的，控制邏輯218能夠基于由監測器216提供的輸入光信號功率和 /或信號質量參數的測量或指示，調整增益和/或帶寬。應該注意的是，傳輸線110和電接收器112是可選部件并且能夠對應于以上參照圖4的繪圖IM描述的電路。換句話說，PA 的輸出直接連接到邏輯電路。在繼續參照圖1-5的同時現在參照圖6，示出了另一示例性光學接收器電路/系統實施例300。如圖6中所示，接收器300采用并行多通道光學總線，其中每個光學通道I-N 具有專用的一組處理部件。這里，除了接收器300對于每組處理部件采用共同的邏輯電路 315并且控制邏輯模塊318如上所述在每組處理部件中調整LA 206和/或TIA204的增益和/或帶寬之外，每組處理部件具有與電路/系統實施例200相同的部件并且以與電路/ 系統實施例200相同的方式工作。例如，控制邏輯318能夠如上所述在每組處理部件中調整增益和/或帶寬，所述調整基于由對應的監測器216針對該組處理部件提供的輸入光信號功率和/或信號質量參數的測量或指示。這里，中央控制器318能夠周期性地在監測器 216處對大的并行數據總線中的各個通道的信號強度和/或信號質量參數進行采樣。此外， 中央控制器318能夠單獨地調整每個通道的功耗或者一起調整多個通道的功耗以滿足最小系統性能要求。類似于電路/系統200，能夠省略傳輸線110中的任何一個或多個以及電接收器 112中的任何一個或多個，使得對應的輸出緩沖器108直接連接到邏輯電路315。當然，作為另一選擇能夠構造光學接收器電路/系統300以使得光學通道的一組或多組處理部件包括獨立于其它組的處理部件的控制邏輯和/或邏輯電路的它自身的對應控制邏輯和/或邏輯電路。應該注意的是，控制邏輯218和/或控制邏輯318可以是服務處理器的一部分或者能夠集成在專用集成電路(IC)中。或者，控制邏輯218和/或控制邏輯318可以單片地集成在收發器芯片中。在繼續參照圖5和6的同時現在參照圖7，示出了示例性限幅放大器實施例206。 這里，限幅放大器206具有控制邏輯218或318能夠如上所述管理的可編程增益并且能夠實現于多通道光學I/O鏈路的自適應高功效接收器架構。具體地，控制邏輯218或318能夠控制放大器206上的可編程的可變偏置電流和/或可變電壓負載。例如，如圖7中所示， 限幅放大器206能夠由電壓Vdd u供電并且能夠包括第一電阻器402和第二電阻器404。另夕卜，限幅放大器206還可包括第一晶體管406和第二晶體管408，其中這些晶體管的柵極分別耦接到由TIA 204提供的輸入電壓Vin的正負分量。另外，如上所述，能夠應用可編程偏置電流410以調整LA上的增益。如上所述，在一個或多個監測器216的幫助下，集成或共享的控制邏輯218或318能夠通過分別控制能夠增加或減小增益和電壓負載的偏置電流(I) 和電阻器(R)中的一個或二者來實現自適應增益，以基于輸入信號強度和/或信號質量參數降低功耗。應該注意的是，如本領域所知，通過相應地調整增益和/或電壓，能夠調整LA 206的帶寬。另選地或者附加地，在信號強的某些情況下，控制邏輯218或318能夠指示旁接 (bypass)或重新連接PA的一個或多個可編程級(stage)，允許甚至更多的節電。例如，在繼續參照圖5-7的同時參照圖8，能夠構造限幅放大器206從而使通過多個放大器在各級中處理從TIA 204接收的電壓信號，所述多個放大器能夠表示為圖8中的放大器414-418，每個放大器可通過開關412操作。因此，對應芯片上的控制邏輯218或318能夠通過控制各開關412實現放大器414-418的旁接或連接以去除或連接LA的各級。或者，控制邏輯218或318能夠位于對應芯片的外部并且能夠執行放大器414-418的旁接或連接。另外，放大器414-418可以不同或者可以相同。例如，放大器上的電流偏置和/或電壓負載能夠基于設計選擇而不同。這里，如上所述，基于輸入信號強度和/或信號質量參數，控制邏輯218 或318能夠相應地增加或連接級以提高增益并且能夠去除或旁接級以降低增益。還應該注意的是，控制邏輯218或318能夠旁接或重新連接級以降低或增加放大器206的帶寬。例如，對于放大器414-418而言，電流偏置和/或電壓負載能夠不同，從而去除或增加級能夠調整LA 206能夠處理的工作帶寬或電壓的范圍。因此，控制邏輯218或318能夠通過基于監測的信號強度和/或監測的信號質量在分立步驟中控制放大器206的各級的旁接或連接，來實現以上參照繪圖150描述的增益和/或帶寬調整。另外，控制邏輯218或318能夠單獨使用所述旁接或重新連接或者使用所述旁接/連接和上述的負載和/或電流偏置的調整的組合實現增益和/或帶寬調整。例如，控制邏輯218或318可在電壓信號不旁接的放大器414-418中的一個或多個放大器中如以上參照圖7所述調整負載和/或電流偏置。還應該注意的是，除了 LA 206之外或者作為LA 206的替換物，控制邏輯218或 318能夠按照以上針對LA 206描述的相同方式對于TIA 204調整增益和/或帶寬。例如， TIA 204能夠具有可編程增益從而由光電二極管102提供的電流源能夠被偏置以對于TIA 204調整增益和/或帶寬。這里，如上所述，監測器216能夠監測信號強度和/或信號質量參數以允許控制邏輯218或318根據信號強度和/或信號質量參數調整TIA 204上的增益。 另外，監測器216能夠可選地被構造為監測光電二極管102和TIA 104之間的電流。另外， TIA204也能夠實現于可編程級中。例如，放大器414-418可以表示TIA級。這里，如以上參照圖8所述，控制邏輯218或318能夠通過基于監測的信號強度和/或監測的信號質量在分立步驟中控制放大器414-418的各級的旁接或連接來調整TIA 204的增益和/或帶寬。 此外，如以上針對LA 206所討論的，控制邏輯218或318能夠在上述TIA204上單獨使用各級的所述旁接/連接或者使用各級的所述旁接/連接和負載和/或電流偏置的調整的組合來實現TIA 204的增益和/或帶寬調整。這樣，根據示例性實施例，LA 206和TIA 204中的一個或二者能夠具有能夠由控制邏輯218和318調整的可編程增益和/或可編程級以優化光學接收器的功耗。在繼續參照圖1、2和5-8的同時現在參照圖9，示出了用于處理光信號的示例性方法實施例500。應該理解，以上參照電路/系統實施例200和300描述的所有方面能夠在方法500內實現。方法500可開始于步驟502，在步驟502，光學接收器200或300能夠接收光信號， 如上所述。在步驟503，光學接收器200或300能夠把光信號轉換成電壓信號。例如，光學接收器200或300能夠通過執行兩個轉換步驟實現步驟503。例如，在步驟504，光電二極管 102能夠把接收的光信號轉換成電流信號，如上所述。另外，在步驟506，互阻抗放大器204 能夠把電流信號轉換成電壓信號，如上所述。在某些實施例中，如圖5中所示，光電二極管和TIA 204能夠形成能夠執行步驟503的轉換模塊203。在步驟508，監測器216能夠如上所述監測信號強度或信號質量參數中的至少一個并產生信號強度或信號質量參數中的至少一個的指示。例如，監測器216能夠如上所述監測TIA 204和LA 206之間的電壓信號。或者，監測器216能夠如上所述監測PD 102和 TIA 204之間的電流信號。在任一情況下，監測的信號能夠指示接收的光信號的信號強度和 /或能夠指示接收的光信號的信號質量參數。例如，如上所述，TIA 204的輸出能夠與輸入光信號成比例。信號質量參數可以是信號質量、誤碼率、包完整性、開眼參數或者質量參數的任何組合。另外，監測器216還能夠測量信號質量的其它指示。另外，如上所述，監測器 216能夠把信號強度和/或信號質量參數的指示提供給控制器218或318以允許該控制器調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。在步驟510，如以上所討論的，控制器218或318能夠基于信號強度和/或信號質量參數的指示調整TIA 204和/或LA 106上的增益和/或工作帶寬以降低光學接收器的功耗。例如，如上所述，控制器218或318能夠如上所述基于輸入光信號強度和/或信號質量參數根據圖2的繪圖150調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。另外，控制器 218或318能夠以多種方式調整增益和/或帶寬。例如，如以上參照圖7所述，控制器218 或318能夠通過調整電壓負載或偏置電流中的一項或多項調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。此外，如以上參照圖8所討論的，TIA 204(或轉換模塊20 和/或LA 206能夠被構造為多級414-418的放大器。這里，如上所述，控制器218或318能夠通過經由開關412至少旁接或連接/增加各級414-418中的子集來調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。另外，如以上所討論的，控制器218或318能夠在與激活的級對應的分立步驟中調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。例如，TIA 204和/或LA 206 能夠在分立步驟中實現調整的增益和/或帶寬，其中每個激活的級執行分立的增益和/或帶寬調整。激活的級可對應于電壓信號未旁接的級。另外，控制器218或318能夠通過調整一個或多個激活的級上的電壓負載和/或偏置電流來調整TIA 204和/或LA 206上的增益和/或帶寬。在步驟512，如上所述，限幅放大器206能夠根據調整的增益和/或調整的帶寬放大電壓信號。例如，如以上所討論的，放大器206能夠從TIA 204接收電壓信號并且能夠根據步驟510的調整放大該電壓信號，以使得它在邏輯部件114或315的可操作范圍內。在步驟514，如上所述，限幅放大器206能夠把電壓信號提供給邏輯電路114或 315。例如，如上所述，限幅放大器能夠直接把電壓信號提供給邏輯電路114或315，或者能夠經由傳輸線110和電接收器112把電壓信號提供給邏輯電路114或315。應該理解，能夠對于以上參照圖6描述的多通道架構中的每個通道實現方法500。 這樣，控制器218或318能夠在多通道接收器架構中調整與不同通道對應的多個部件上的增益和/或工作帶寬。例如，如上所述，控制器218或318能夠在電路/系統300中調整專用于通道I-N的任何一組處理部件中的TIA 204和/或LA 206中的任何一個或多個上的增益和/或工作帶寬。還應該理解，示例性實施例能夠包括包含計算機可讀程序的計算機可讀存儲介質，其中該計算機可讀程序當在計算機上執行時使計算機執行方法500的步驟。例如，計算機能夠執行方法500的監測508步驟和調整510步驟。已描述了實現自適應高功效接收器架構的系統和方法的優選實施例(其是說明性而非限制性的)，應該注意的是，考慮到以上教導，本領域技術人員能夠做出變型和修改。 因此，應該理解，可以對公開的特定實施例做出落在由所附權利要求概括的本發明的范圍內的改變。如此描述了本發明的各方面，并且在所附權利要求中闡述要求保護并希望保護的專利法所要求的細節和特征。
權利要求
1.一種用于處理光信號的方法，包括把光信號轉換成電壓信號；放大該電壓信號；監測信號強度或信號質量參數中的至少一個并產生信號強度或信號質量參數中的至少一個的指示；以及基于所述指示，針對所述轉換或所述放大的至少一個，調整增益或工作帶寬中的至少一個以降低光學接收器的功耗。
2.如權利要求1所述的方法，其中調整增益或工作帶寬中的至少一個還包括調整電壓負載。
3.如權利要求1所述的方法，其中調整增益或工作帶寬中的至少一個還包括調整偏置電流。
4.如權利要求1所述的方法，其中調整增益或工作帶寬中的至少一個還包括旁接或增加所述轉換或所述放大的級。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述調整還包括在與激活的級對應的分立步驟中調整增益或工作帶寬中的至少一個。
6.如權利要求5所述的方法，其中調整增益或工作帶寬中的至少一個還包括調整至少一個級上的電壓負載或偏置電流中的至少一個。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述信號質量參數基于以下的至少一項信號質量、 誤碼率、包完整性或開眼參數。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述調整還包括針對多個不同通道調整增益或工作帶寬中的至少一個。
9.一種用于處理光信號的接收器系統，包括轉換模塊，被構造為把光信號轉換成電壓信號；放大器，被構造為放大該電壓信號以使得該電壓信號在數字邏輯部件的可操作范圍內；監測器，被構造為監測信號強度或信號質量參數中的至少一個并產生信號強度或信號質量參數中的至少一個的指示；控制器，被構造為基于所述指示在所述轉換模塊或所述放大器中的至少一個上調整增益或工作帶寬中的至少一個以降低該接收器系統的功耗。
10.如權利要求9所述的系統，其中所述控制器還構造為通過調整所述轉換模塊或所述放大器中的至少一個上的電壓負載來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
11.如權利要求9所述的系統，其中所述控制器還構造為通過調整所述轉換模塊或所述放大器中的至少一個上的偏置電流來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
12.如權利要求9所述的系統，其中所述轉換模塊或所述放大器中的至少一個被構造為多個級，并且其中所述控制器還構造為通過至少旁接或連接所述多個級的子集來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
13.如權利要求12所述的系統，其中所述控制器還構造為在與激活的級對應的分立步驟中調整增益或工作帶寬中的至少一個。
14.如權利要求13所述的系統，其中所述控制器還構造為通過調整至少一個所述級上的電壓負載或偏置電流中的至少一個，來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
15.如權利要求9所述的系統，其中所述信號質量參數基于以下的至少一項信號質量、誤碼率、包完整性或開眼參數。
16.如權利要求9所述的系統，其中所述控制器還構造為在多通道接收器架構中調整與不同通道對應的多個部件上的增益或工作帶寬中的至少一個。
17.一種用于處理光信號的接收器裝置，包括 光電二極管，被構造為把光信號轉換成電流信號；互阻抗放大器，可操作地耦接到光電二極管并被構造為把所述電流信號轉換成電壓信號；限幅放大器，可操作地耦接到互阻抗放大器并被構造為放大所述電壓信號以使得所述電壓信號在數字邏輯部件的可操作范圍內；監測器，被構造為監測信號強度或信號質量參數中的至少一個并產生信號強度或信號質量參數中的至少一個的指示；和控制器，被構造為基于所述指示在所述互阻抗放大器或所述限幅放大器中的至少一個上調整增益或工作帶寬中的至少一個以降低該接收器裝置的功耗。
18.如權利要求17所述的接收器裝置，其中所述控制器還構造為通過調整所述互阻抗放大器或所述限幅放大器中的至少一個上的電壓負載來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
19.如權利要求17所述的接收器裝置，其中所述控制器還構造為通過調整所述互阻抗放大器或所述限幅放大器中的至少一個上的偏置電流來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
20.如權利要求17所述的接收器裝置，其中所述互阻抗放大器或所述限幅放大器中的至少一個被構造為多個級的放大器，并且其中所述控制器還構造為通過經由開關至少旁接或連接所述多個級的子集來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
21.如權利要求20所述的接收器裝置，其中所述控制器還構造為在與激活的級對應的分立步驟中調整增益或工作帶寬中的至少一個。
22.如權利要求21所述的接收器裝置，其中所述控制器還構造為通過調整至少一個所述級上的電壓負載或偏置電流中來調整增益或工作帶寬中的至少一個。
23.如權利要求17所述的接收器裝置，其中所述信號質量參數基于以下的至少一項 信號質量、誤碼率、包完整性或開眼參數。
24.如權利要求17所述的接收器裝置，其中所述控制器還構造為在多通道接收器架構中調整與不同通道對應的多個部件上的增益或工作帶寬中的至少一個。
全文摘要
本發明涉及自適應高功效接收器架構、處理方法和系統。公開了用于處理光信號的系統和方法。把光信號轉換成電壓信號并放大該電壓信號。另外，監測信號強度和/或信號質量參數并產生信號強度和/或信號質量參數的指示。另外，能夠基于所述指示針對所述轉換或所述放大調整增益和/或工作帶寬以降低光學接收器的功耗。
文檔編號H04B10/06GK102546004SQ20111036113
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年12月17日
發明者A·V·里爾亞科夫, C·L·肖, M·索約爾, P·K·佩佩柳高斯基 申請人:國際商業機器公司