[发明专利]PAM-4传输系统中的时钟和数据恢复

说明书

本发明涉及用于从传输系统中的接收器的M电平信号中恢复时钟和数据的设备和方法，M为正整数且为2的幂，其中，M级log₂(M)位模数转换器根据M电平信号的模拟数据输出外部级别位和最高有效位，模拟数据与第一可控阈值之间的第一幅度差被比较，模拟数据与第二可控阈值之间的第二幅度差被比较，基于最高有效位、外部级别位以及要在第一幅度差和第二幅度差当中选择的幅度差的每个极性的真值通过真值表被输出，并且两个连续模拟数据以相对于彼此一个符号周期的距离被采样。

技术领域

本发明涉及用于从传输系统——例如但不限于具有直接检测光接收器的光纤传输系统——中的接收器的M电平信号中恢复时钟和数据的设备和方法。

背景技术

在光通信中，强度调制(intensity modulation，IM)是调制的形式，其中，源的光功率输出根据调制信号的一些特性而变化。包络的瞬时功率是调制信号中感兴趣的包络特性，在这种意义上，经调制的光信号的包络对应于调制信号。通常通过由光检测器直接检测(direct detection，DD)来实现调制信号的恢复。

下一代超高速短距离光纤链路将采用小型、廉价且低功耗的收发器。主要由于数据中心设备的空间有限而施加了所有这些要求。收发器应该分别支持从几百米直到几十千米的数据中心内连接和数据中心间连接。

数据中心是在因特网上存储和分发数据的设施。据估计超过1亿个网站上具有数量多于1000亿个网页，显然这些数据中心应该适于包含大量数据。在近20亿用户访问包括越来越多的高带宽视频的所有这些网站的情况下，难以理解因特网上每秒上传和下载多少数据。如在ANSI/TIA/EIA-942标准“Telecommunications Infrastructure Standard forData Centers”中定义的，数据中心是其主要功能为容纳计算机房及其支持区域的建筑物或建筑物的一部分。数据中心的主要功能是：集中和整合信息技术(informationtechnology，IT)资源，容纳网络操作，便利电子商务并且为关键任务数据处理操作提供不间断的服务。数据中心可以是企业网络的一部分、为其他人提供托管服务的商业企业或者用户可以放置他们自己的设备并通过建筑物的连接与服务提供商连接的共址设施。数据中心可以服务于局域网(local area network，LAN)或广域网(wide area network，WAN)，并且可以包括将用户装置连接至服务器装置的交换机以及将服务器装置连接至存储装置的其他交换机。

优选的解决方案可以是：每波长传输100Gbit/s，这在需要非常廉价的解决方案时是很有挑战性的。因为相干方法需要高功率且昂贵的装置，因此它超出范围。于是IM方案和DD方案是优选的。针对以每波长速度100Gbit/s的所谓100-G应用，已经研究出广泛用于非相干系统的成熟的开关键控调制格式。然而，这种解决方案需要昂贵的高带宽光学器件和电子器件。为了克服这个缺点，已经研究出数字信号处理(digital signal processing，DSP)支持的先进调制格式作为支持100-G应用的替代技术，最有希望的候选是双二进制4电平脉冲幅度调制(duo-binary 4-level pulse amplitude modulation，DB-PAM-4)、离散多音调调制(discrete multi-tone modulation，DMT)以及无载波幅度和相位调制(carrier-less amplitude and phase modulation，CAP)。所有上述方法都需要昂贵的部件或增强的DSP或它们两者，而且不能被认为是数据中心连接的重要候选。