[發明專利]一種數字音視頻信號及帶外信號的全光傳輸電路及方法

有效

• 申請號: 202110635897.5
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113347397B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 俞劍明;王祚棟;毛蔚;白昀
• 申請（專利權）人: 飛昂創新科技南通有限公司
• 主分類號: H04N7/22
• 分類號: H04N7/22;H04B10/50;H04B10/25
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖;顧珊

本申請提供了一種數字音視頻信號及帶外信號的全光傳輸方法，是在數字音視頻信號光纖傳輸的基礎上，對音視頻信號進行從NRZ編碼到高階脈沖幅度調制的轉換并在接收端進行高階調制到NRZ編碼的解調制。同時本申請提出的方法把帶外信號調制到激光器的偏置電流上進行傳輸，接收端使用高帶寬的平均光功率檢測電路解調出帶外信號。一種數字音視頻信號及帶外信號的全光傳輸方法適用于目前主流的音視頻傳輸協議如HDMI協議，DVI協議和DisplayPort協議的全光傳輸，在使用PAM4調制及激光器偏置電流調制的情況下使用3根光纖即可實現HDMI協議，DVI協議和DisplayPort協議的全光傳輸。因此本發明提出的方法能大大減少音視頻信號光纖傳輸的通道數，減少了線纜設計和制造的復雜度，大大降低了線纜的成本。

技術領域

本發明屬于多媒體音視頻信號傳輸領域。具體為應用于HDMI，DVI，DisplayPort等音視頻協議的一種高帶寬，低成本，低延遲，高可靠，高兼容性，長傳輸距離的信號傳輸方法。

背景技術

隨著顯示技術的不斷發展，顯示分辨率不斷提高，從720p到1080p發展到現在的2k，4k甚至8k的超高清晰度顯示。相應的，音視頻數據的傳輸速率從百兆赫茲到吉赫茲再到數十吉赫茲，目前HDMI2.1的傳輸速率達到48Gbps,而DisplayPort 2.0協議的理論最高傳輸帶寬達到了80Gbps。目前音視頻信號傳輸速度提升主要受限于傳輸介質的低帶寬，高損耗。因而在顯示分辨率不斷提高的趨勢下越來越多的顯示傳輸方案選擇了“光進銅退”，轉向了光纖傳輸的方案。高速信號的光纖傳輸在數據通信領域已經得到了廣泛的應用，25G和100G的光模塊及有源線纜技術已較為成熟。目前使用PAM4技術的光模塊方興未艾。這些技術的發展使得使用光纖傳輸音視頻信號成為可能。HDMI協議，DVI協議和DisplayPort等協議除了音視頻數據信號外還有一些帶外信號需要傳輸，例如HDMI和DVI協議中的SDA，SCL和HPD信號，HDMI協議中的CEC，ARC和eARC信號和DisplayPort協議中的AUX，CONFIG1，CONFIG信號。這些帶外信號的可靠傳輸在高速音視頻傳輸的實現中也起著不可忽視的作用。

關于音視頻信號及其帶外信號傳輸已出現了一些解決方案：

1、使用光模塊對音視頻信號進行光電電光轉換，該方案使用串并和并串轉換將HDMI，DVI或DisplayPort等音視頻協議的電信號轉換為串行信號。該方案實現集成度低，需要額外集成串并和并串轉換電路和光模塊，在線纜體積及系統功耗上很難獲得較好的結果。

2、在HDMI，DVI或DisplayPort有源光纜中使用4根光纖傳輸音視頻信號，其余帶外信號使用銅線直連。長距時傳輸該方案的帶外信號易受電磁干擾，線纜衰減，線纜延遲失配等因素影響，較難實現十米以上的線纜。另外該方案由于使用較多銅線而無法實現較輕便易用的有源線纜。

3、在HDMI，DVI或DisplayPort有源光纜中使用4根光纖傳輸音視頻信號，使用2根光纖傳輸其余帶外信號。該方案在方案2的基礎上使用光纖傳輸帶外信號，使得以該方案制造的有源線纜長度可達百米以上，并且由于信號全使用光纖傳輸，線纜輕便柔韌。該方案的缺點在于整個設計中需要使用6個激光器，6個光電探測器，6根光纖，設計及生產復雜度較高，整個系統的制造良率較難保證。另外由于使用6個光電、電光轉換通道，該方案的功耗較大。

發明內容

本發明提出了一種解決上述問題，高速音視頻信號使用高階脈沖幅度調制進行光纖傳輸，帶外信號使用激光器偏置電流調制進行傳輸，實現了高帶寬，低成本，低延遲，高可靠，高兼容性，長傳輸距離的音視頻協議信號全光傳輸方法。

本發明的一個目的在于提供一種數字音視頻信號及帶外信號的全光傳輸電路，所述電路包括發送端模塊和接收端模塊，

所述發送端模塊包括高速音視頻信號調制電路和帶外信號調制電路，所述高速音視頻信號調制電路將高速音視頻信號，以高階脈沖幅度調制方式調制到激光器的調制信號中；所述帶外信號調制電路將帶外信號調制到激光器的偏置電流信號中；