[發明專利]一種多路反饋全光異或邏輯高速超長偽隨機碼發生器

在審

• 申請號: 201310019296.7
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103067116A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 孫振超;王智;張麗梅;王甫;劉英峰
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H04J13/10
• 分類號: H04J13/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，尤其涉及一種多路反饋全光異或邏輯高速超長偽隨機碼發生器。

背景技術

偽隨機碼，即“偽隨機二進制序列”（PRBS：Pseudo?Random?Binary?Sequence），具有“隨機”特性，是因為在PRBS碼流中，二進制數“0”和“1”隨機出現，但它又與真正意義上的隨機碼不同，這種“隨機”特性只是局部的，即在周期內部，“0”和“1”是隨機出現的(碼流生成函數與初始碼確定后，碼流的順序也是固定的)，但各個周期中的碼流卻是完全相同的，所以被稱為“偽隨機碼”。

PRBS碼的周期長度與其階數有關，常用的階數有7、9、11、15、20、23、31，也就是我們常說的PRBS7、PRBS9、PRBS11、PRBS15、PRBS20、PRBS23、PRBS31。對于n階PRBS碼，每個周期的序列長度為2ⁿ-1，在每個周期內，“0”和“1”是隨機分布的，并且“0”和“1”的個數相等，連“1”的最大數目為n，連“0”的最大數目為(n-1)。在對高速信號鏈路進行誤碼測試時，基本上都是利用PRBS碼流來模擬真實的線網碼流環境，因為在現實網絡中，所有的數據都是隨機出現的，沒有任何規律可言，而PRBS碼流在一定程度上具有這種“隨機數據”特性，二進制“0”和“1”隨機出現，其頻譜特征與白噪聲非常接近。PRBS碼流的階數越高，其包含的碼型就越豐富，就越接近真實的線網環境，測試的結果就越準確。

目前，電域PRBS常用碼速為1.5Gb/s，最高達到15Gb/s。對于現在廣泛應用的光傳輸系統和光通信網絡，同樣需要利用PRBS對線路和網絡的性能進行檢測，包括模擬白噪聲、測量誤碼率等等。眾所周知，高速電域PRBS發生器不但結構非常復雜，而且成本非常高，特別是當傳輸速度達到40Gb/s以上時，這個問題越來越突出。傳統的PRBS碼型發生器由線性移位寄存器和異或門(XOR)組成。由觸發器構成n級線性移位寄存器，加上反饋網絡即可構成碼長為2ⁿ-1的PRBS碼型發生器。反饋網絡由對應的本原多項式確定，并由此決定特定的碼組。

最早提出全光偽隨機數發生器的是Poustie等人，他們提出利用TOAD（Terahertz?Optical?Asymmetric?Demultiplexer）構成子反饋回路實現PRBS。由于SOA飽和之后的增益發生變化，相位發生2π翻轉的光功率比發生π翻轉的光功率的兩倍還要高，因此，此種方案的判決結果消光比不夠理想。另外，該方案基于SOA的交叉相位調制，因此SOA的恢復時間直接影響PRBS發生器的速度。

Silvia?Wagemans利用雙環耦合觸發器構成的移位寄存器產生PRBS，基本原理是將觸發器級聯形成移位寄存器，將移位寄存器的兩個輸出經異或運算（XOR），得到PRBS輸出。所用到的觸發器是基于環形激光器的，此觸發器可實現雙波長二進制編碼。他們的工作中，全光XOR比較復雜，采用三個環形激光器耦合的XOR。該系統過于復雜，而且僅僅實現了速率為10kbps，周期長度為2²-1的PRBS，指標參數太低。

K.E.Zoiros基于TOAD結構的D觸發器級聯構成線性移位寄存器，仿真模擬了3bit移位寄存器構成的2³-1全光PRBS碼發生器。每個D觸發器由3個TOAD構成，因此，該系統結構非常復雜，作者僅僅完成了模擬仿真，實驗研究困難較大。

S.Ma仿真研究了基于QD-SOA的高速全光PRBS發生器，將移位寄存器的m位和n位經過一個異或門（XOR）和一個與門（AND）后反饋輸入到移位寄存器的輸入端，即可按照本原多項式x^m+xⁿ+1產生周期長度為2^m-1的PRBS碼。其中的XOR和AND采用基于量子點半導體光放大器的M-Z干涉儀來實現，模擬了碼速為250Gbps，碼長2⁷-1的PRBS發生器。該系統盡管仿真速率很高，但是由于系統過于復雜，實際上不可能實現長周期的PRBS碼。

發明內容

本發明目的是提供一種結構簡單、成本低的高速超長全光偽隨機碼發生器。

為了解決以上技術問題，本發明實施例公開了一種多路反饋全光異或邏輯高速超長偽隨機碼發生器，包含以下部件：

偽隨機二進制序列碼發生器：將時鐘信號經過全光異或邏輯門的信號延時反饋后作為控制光作用于異或邏輯門而構成；